“今非昔比,柴油機(jī)的多項(xiàng)主流性能已超越汽油機(jī),實(shí)現(xiàn)了技術(shù)上的飛躍!”業(yè)內(nèi)專家在第四屆中國(guó)國(guó)際汽車零部件博覽會(huì)中如此評(píng)價(jià)。
在本屆中國(guó)國(guó)際汽車零部件博覽會(huì)上,多家廠商的新一代柴油發(fā)動(dòng)機(jī)均高調(diào)亮相。先進(jìn)技術(shù)在產(chǎn)品上的應(yīng)用,打破了許多消費(fèi)者對(duì)柴油機(jī)震動(dòng)大、噪音大、冒黑煙的固有印象,同時(shí)是消費(fèi)者對(duì)家用柴轎的前景有了正確的認(rèn)知。
據(jù)了解,新一代的柴油機(jī)無(wú)論在節(jié)油水平、排放水平還是動(dòng)力水平都有了質(zhì)的提高,比如在節(jié)油方面同等排量的柴油機(jī)比汽油機(jī)能節(jié)油30%,而扭矩卻高出50%,同時(shí),二氧化碳排放也減少了25%.
在本屆展會(huì)上,“高壓共軌技術(shù)”、“渦輪增壓技術(shù)”以及“廢氣再循環(huán)技術(shù)”,作為新一代柴油機(jī)性能飛躍的必殺技,被各大廠商廣泛應(yīng)用。
新一代CRDI:性能升級(jí)“噴油”是關(guān)鍵
柴油機(jī)做功說(shuō)道底就是燃油燃燒熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。因此,決定柴油機(jī)性能的兩個(gè)因素一是“燃油”,二是“空氣”.其中這燃油控制的效果就要看噴射技術(shù)怎么樣。
在亞洲最大的清潔柴油發(fā)動(dòng)機(jī)廠商歐意德動(dòng)力集團(tuán)的展臺(tái),記者向技術(shù)人員了解到,過(guò)去柴油機(jī)的燃油噴射系統(tǒng),無(wú)論是油壓產(chǎn)生還是噴油嘴控制都要靠機(jī)械驅(qū)動(dòng)和控制,油壓低、油壓不穩(wěn)、噴射霧化差、噴射量和噴射時(shí)機(jī)不穩(wěn)定等情況,一直困擾這柴油機(jī)的工程師們。
而如今,隨著技術(shù)的進(jìn)步,當(dāng)前柴油機(jī)的缸內(nèi)直噴技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到電控高壓共軌階段。油壓由專門的高壓油泵產(chǎn)生,而且改變了過(guò)去分別供油的結(jié)構(gòu),采用共軌供油,使得各噴油嘴得到燃油不僅壓力高,而且恒定、平衡。而先進(jìn)的電子系統(tǒng)控制的噴油嘴又可以實(shí)現(xiàn)對(duì)噴射壓力、噴射時(shí)機(jī)、噴射量的精確控制,真正將噴射技術(shù)提高到一個(gè)新層次。
不過(guò),同樣是高壓共軌技術(shù)也有高下之分。據(jù)歐意德技術(shù)人員介紹,目前國(guó)內(nèi)采用的高壓共軌技術(shù)大部分是第一代高壓鞏固技術(shù),而國(guó)際上一些先進(jìn)的柴油機(jī)已經(jīng)開(kāi)始采用新一代高壓共軌直噴技術(shù),國(guó)內(nèi)率先達(dá)到歐Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)的歐意德發(fā)動(dòng)機(jī)采用的正是新一代技術(shù)。什么區(qū)別呢?主要有兩個(gè)區(qū)別,一個(gè)是油壓更高,第一代噴油壓力只能達(dá)到800bar,而新一代則能達(dá)到1600-2000bar.更高的噴油壓力可以帶來(lái)更好的霧化效果,從而促進(jìn)燃油更充分的燃燒;第二個(gè)區(qū)別就是實(shí)現(xiàn)了單循環(huán)內(nèi)的多次噴射,即可以將噴油過(guò)程分解為預(yù)噴、主噴和后噴三個(gè)階段,先使少量的燃油在主噴射之前對(duì)燃燒室進(jìn)行預(yù)噴加熱,不但避免了缸內(nèi)的壓力和溫度突然增加帶來(lái)的不穩(wěn)定性,有效地降低燃燒噪音和缸體振動(dòng),而且并將缸內(nèi)溫度增加了200-250℃,增加了燃燒充分度,降低了排氣中的碳?xì)浠衔?。?yīng)用該技術(shù)的歐意德發(fā)動(dòng)機(jī),單循環(huán)內(nèi)達(dá)到4次噴射,最短噴射時(shí)間到達(dá)1/100000秒。
VGT:克服渦輪遲滯的利器
如果有人在展臺(tái)告訴觀眾他們家的是渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī),一定會(huì)遭到冷落,因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)早在100年前就誕生于世,而1977年瑞典人就將其大規(guī)模應(yīng)用到薩博99汽車上。所以這才要介紹的是只有世界頂級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)才搭載的可變截面渦輪增壓技術(shù),也就是傳說(shuō)中的VGT技術(shù)。
該技術(shù)的出現(xiàn)完全是為了應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)渦輪增壓器的“渦輪遲滯”問(wèn)題。什么是渦輪遲滯呢?“當(dāng)增壓器不工作時(shí),渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力甚至?xí)∮谝慌_(tái)同排量的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī),這就是我們常說(shuō)的渦輪遲滯”歐意德技術(shù)人員解釋說(shuō)。
VGT(可變截面渦輪增壓系統(tǒng))的應(yīng)用,改善了渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的一大頑疾,其奧秘在于它的增壓器可以改變截面積,這就相當(dāng)于改變了增壓渦輪的大小。在轉(zhuǎn)速較低時(shí),增壓渦輪會(huì)采用較小的截面積,即使轉(zhuǎn)速很低的狀態(tài)下渦輪也可以順利啟動(dòng),大大緩解了渦輪遲滯。
應(yīng)用VGT技術(shù)的歐意德發(fā)動(dòng)機(jī),在整個(gè)加速段沒(méi)有動(dòng)力陡增的時(shí)候,因此動(dòng)力輸出平順,這對(duì)于舒適性和安全性都是極其重要的。燃燒效率高不僅可以降低油耗,而且可以大大緩解柴油發(fā)動(dòng)機(jī)因工作粗暴產(chǎn)生的噪音。
EGR:高標(biāo)準(zhǔn)排放秘籍
EGR(廢氣再循環(huán)系統(tǒng))的重要功能是將柴油機(jī)產(chǎn)生的廢氣的一小部分再送回氣缸。再循環(huán)廢氣由于具有惰性,會(huì)延緩燃燒過(guò)程,也就是說(shuō)燃燒速度將會(huì)放慢從而導(dǎo)致燃燒室中的壓力形成過(guò)程放慢,達(dá)到減少Nox的生成量的效果(Nox在高溫富氧的環(huán)境下產(chǎn)生),最終實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)排放水平的提升。另外,提高廢氣再循環(huán)率會(huì)使總的廢氣流(mass flow) 減少,因此廢氣排放中總的污染物輸出量也會(huì)相對(duì)減少。
EGR系統(tǒng)的關(guān)鍵就是控制廢氣的引入量,使廢氣的再循環(huán)量在每一個(gè)工作點(diǎn)都達(dá)到最佳狀況。歐意德技術(shù)人員介紹說(shuō),這樣一個(gè)看似簡(jiǎn)單的過(guò)程其實(shí)并不簡(jiǎn)單,必須有精確的電子控制技術(shù)才能達(dá)成。中國(guó)首款達(dá)到歐Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)的歐意德綠色柴油機(jī),正是通過(guò)先進(jìn)的EGR閥使燃燒過(guò)程始終處于最理想的情況,最終保證了排放物中的污染成份最低。
在本次展會(huì)上,我們欣喜的看到了國(guó)內(nèi)柴油技術(shù)高速發(fā)展的成果。專家預(yù)計(jì),未來(lái)10年內(nèi),柴油車將在中國(guó)有一個(gè)井噴式的增長(zhǎng),同時(shí)也將成為中國(guó)節(jié)能減排的最重要的突破口。