轎車用柴油機新技術的優越性及其應用

武永賓

摘?要近年來，新型柴油機在經濟性、動力性、低排放指標等方面取得突破性進展，為其在轎車上的應用奠定了良好的基礎。本文對新型柴油機的優越性及新技術應用進行概述，并指出新型柴油轎車是未來中國汽車行業發展方向。

關鍵詞轎車；柴油機；經濟型轎車

中圖分類號U464.172文獻標識碼A文章編號1673-9671-(2011)071-0199-01

國際排放標準日益嚴格和國際油價逐漸上漲，不少轎車生產企業將目光轉移到柴油機上。早期柴油機能耗小、動力大，很多方面都優于汽油機，但因其功率不足、舒適性差、噪聲大等被轎車淘汰。近年來，歐洲、日本、韓國等各大汽車公司積極開發新型柴油機，使柴油機在轎車上的應用成為現實。

1新型柴油機的優越性

轎車用柴油機主要指直噴式柴油機，下面介紹一下它的優勢：

從成本上看，雖然柴油發動機成本要高于汽油機，但隨著科技的發展，生產成本已經很接近汽油機。

從燃油消耗上看，這無疑是柴油機的強項，直噴式柴油機比傳統分隔式柴油機節能15%-20%。據有關資料顯示，車用直噴式柴油機的最低燃油消耗率為198g·（kW·h）-1，標定功率時的燃油消耗率為204g·（kW·h）-1，德國一家汽車公司生產的直噴式柴油機配套轎車百公里油耗3.5L左右。

從動力上看，柴油機的熱效率比汽油機高，負荷率越小，兩者的差距越明顯。所以在一些小排量的經濟型轎車上，柴油機要比汽油車省油近40%。扭矩大也是柴油機的特點，與相近功率和排量的汽油機相比，低速區直噴式柴油機的扭矩更強勁，大大改善了轎車的機動性和動力性。雖然同比柴油轎車價格高于汽油轎車，但仍有許多轎車購買者對柴油轎車情有獨鐘。

從結構的緊湊性上看，新型直噴式柴油機結構越來越緊湊，體積越來越小，已經具備在轎車上使用的要求。另外，計算機輔助系統，渦輪增壓和中冷，多氣門技術，高壓燃油噴射等新技術的應用早已使其擺脫了“傻大個”的形象。

從舒適性上看，柴油機噪聲和振動是難以在轎車上應用的最重要原因。新型電控直噴柴油機通過預噴、主噴和后噴很好的控制了柴油發動機的噪聲及震動，使得噪聲和振動已經接近汽油機的水平了。據資料顯示，日產公司生產的2D系列柴油機，采用NIK燃燒模式，優化噴射系統，減少噪聲部件，主動減震，使柴油機水平可與汽油機媲美。

2柴油機新技術的應用

渦輪增壓和中冷：渦輪增壓中冷技術是直噴式柴油機實現輕量化、高輸出、低噪聲、低排放的主要措施。將空氣增壓并進行中間冷卻，提高了空氣密度，在過量空氣系數不變的情況下能多噴油參與做功，與非增壓柴油機相比，功率可提升近50%。目前在一些發達國家普遍采用了這種技術，特別是重型柴油機幾乎全部使用增壓器。廢氣渦輪增壓器是改善噪聲，減少廢氣排放的重要構件，其缺點是低速時使柴油機加速性能變差。但目前可根據柴油機工況的變化，對增壓器噴嘴環角度進行調整，能有效解決這一問題。

多氣門技術：顧名思義就是在柴油機上設置多個進、排氣門，典型的為四氣門結構。目前，許多直噴式柴油機采用了這種技術。多氣門的優點在于可以將噴油器設置在燃燒室中央，充分利用有限的空氣，油氣混合更充分，使燃燒更均勻；多氣門技術與渦輪增壓和中冷技術的配合，使排放廢氣內的HC、NOx及顆粒物質大大減少，使直噴式柴油機的環保性能得以完美體現。

共軌式燃油噴射：實踐證明，提高噴油壓力，可以改善油氣霧化狀況，從而達到優化燃燒，降低油耗和排放的目的。然而，原始的供油系統無法滿足在各種工況下都提供合適的噴油壓力，使柴油機不滿足轎車的技術標準。目前采用共軌式燃油噴射技術使這一情況大大改善。這種技術是將高壓油泵、壓力傳感器和ECU組成閉環系統，將壓力與噴射完全分開，利用公共供油管內的油壓控制噴射量，而與柴油機轉速沒有關系。這樣做的好處是在任何轉速下均可實現高壓噴油的目的。

排氣再循環技術：這是降低廢氣中有害物質含量的重要技術手段。工作機理是：由于柴油機是在高溫高壓及富氧情況下工作容易產生NOx，為了降NOx排放，將一部分廢氣重新引回進氣系統參與下一個工作循環，降低缸內的燃燒溫度及氧濃度，從而達到降低NOx的目的。通常采用一根特殊的管道將進排氣歧管相連，在通道內安裝EGR閥，通過電控單元來控制閥的開度以控制排氣再循環量。

以上四種技術在現代直噴式柴油機中應用較廣泛，也是其性能得以大幅度提高的關鍵，同時這些新技術也為轎車用柴油機的發展奠定了基礎。

3柴油機轎車在我國汽車市場的前景展望

3.1我國經濟型轎車的發展現狀

從近年來中國汽車市場的發展來看，經濟型轎車無疑是一大亮點，普通老百姓解決住房問題之后，第一個消費重點就是購買經濟型轎車。中國轎車市場的潛力巨大，據資料顯示，中國有近20%的城鎮家庭有購車欲望。最近兩年的“家庭轎車熱”使經濟型轎車的銷售節節攀升。這樣的上升速度對具有龐大人口基數的中國來講，意味著巨大的市場商機。各大汽車生產企業推出的產品也可以說明這一點，從“十萬元家用小別克-賽歐”到“第一次與國際同步下線的POLO”，“以價格取勝的派力奧”，再到“為中國市場精心打造的豐田T-1，還有“奇瑞”、“優利歐”、“長安羚羊”和“福特愛卡”等，都成為經濟型轎車市場發展的見證。據預測，到2020年，我國經濟型轎車總量將超過400萬輛。

3.2經濟型柴油轎車的前景分析

我國成為WTO正式成員國以后，國內合資的跨國公司紛紛將與國外市場同步的新車型投放中國市場。毋庸置疑，在歐洲大地方興未艾的轎車柴油化的國際潮流也勢必會席卷華夏大地。在未來的轎車柴油機領域，我國汽車企業應該盡早著手開發，否則將會重蹈我國電噴汽油機的覆轍。同時，國內環保意識的增強也為我國轎車柴油機的發展創造了良好的契機，排放法規的實施和不斷嚴格，勢必會促進柴油轎車在城市交通中的應用。此外，我國已從石油自給國轉變為石油進口國，且我國石油遠景蘊藏量不令人樂觀，節油一直成為人們關注的焦點，而柴油轎車展示出良好的節油效益。隨著私人轎車成為市場的主流，節油肯定會成為用戶看重的需求，而燃油附加稅的實施將使這一需求更為明顯，柴油轎車必將得以迅速推廣和普及。

總之，直噴式柴油機的動力性、經濟性、低排放指標必定有巨大的發展潛力?？梢灶A測，在不久的將來，柴油機必將成為備受轎車生產企業關注的動力裝置。

參考文獻

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