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潍柴柴油机主要以TDI为代表的新型柴油机的发展

浏览次数: 日期:2015年1月25日 09:36

国内许多大城市禁售柴油车,这与多数人对柴油发动机的认识不足密切相关。更多人认为柴油车是振动大、噪音高,行动“缓慢”却力量十足的小功率大马力车型,更有甚者直接把“墨斗鱼”式冒黑烟的车子看作是柴油车的典型代表。而技术发展以及城市环境建设要求大家必须重新认识柴油发动机技术,技术的发展已经使柴油成为比汽油更洁净的能源。
  过去的柴油发动机确实是有上述缺点,因此很少用于民用车,特别是轿车领域,几乎全是汽油发动机的天下。笨重、噪音振动巨大的柴油发动机,多用于卡车、机械车和纯种越野车。但随着柴油发动机技术的进步,现在新型柴油机的诸多性能指标已经能和汽油发动机相媲美(甚至超越),而其无可比拟的燃油经济性则要远远胜过汽油机。因此,越来越多的新型柴油发动机开始在轿车上采用。TDI是英文 “Turbo Direct Injection”的缩写,中文意思是“电控共轨柴油直喷涡轮增压发动机”。TDI通过采用电控共轨直喷和涡轮增压的技术,解决了老式柴油机的诸多问题。本文以大众TDI柴油发动机为例来展示新型柴油发动机的发展趋势。
  经过十几年的发展,大众在TDI技术上已相对成熟,过去柴油发动机之所以有种种缺点,主要与柴油发动机自身特点以及柴油特性有关。众所周知,压缩空气会放出热量。为了减少汽缸内部热量,防止混合气体过早自燃,所以加入涡轮增压可有效降低发动机的压缩比。这样就能减少一部分振动和噪音,而且还提高了发动机功率。
  如果说涡轮增压技术早就在柴油发动机上采用,不算什么新鲜东西的话,电控共轨直喷则是对老式柴油发动机进行的本质改进。
  所谓的直喷就是通过高压喷射装置把柴油直接喷射到燃烧室里,因为活塞的顶部都设计为一个凹陷的形状,所以柴油和空气在气缸内会形成螺旋状涡流混合气体,这使得柴油和空气混合更加充分,燃烧更加完全,由此提升了柴油发动机的输出功率,降低了油耗。
  很多柴油发动机均采用直喷方式,但TDI的控制方式与它们不一样。TDI采用高压共轨的电控喷射系统,它的概念比较类似汽油发动机的电喷系统。
  一般柴油发动机的喷射系统是通过主泵升压以后由各个机械分泵来控制喷油,这种机械式的喷油很难做到精准控制。TDI发动机通过电磁阀进行柴油高压喷射的控制———能做到更精确且实现闭环控制。因此,TDI发动机在提高燃烧精度的同时,能降低非正常的爆燃和敲缸,从而降低发动机振动和噪音,同时喷油压力通过电泵提升,得到大幅提高,更有利于燃油的充分混合。说到这里细心的读者会发现,TDI的高压共轨中没有设置分泵。前文说过,分泵也是振动和噪音的“元凶”,由于TDI发动机以共轨和电磁阀代替了分泵的工作,所以在源头降低了振动和噪音的产生。
  TDI采用的电子燃油喷射闭环控制,也有别于普通柴油发动机的纯机械式的开环控制。这样,可以在发动机上布置类似于汽油发动机的各种传感器装置,进一步使柴油喷射时间和喷射量的控制更精确,降低了CO、HC以及碳颗粒的排放(当然,对于碳颗粒的处理虽有效降低,但依旧不能完全控制,还需安装滤网进行碳过滤,这个过滤器需在保养时定期更换)。目前,欧洲每两台大众汽车中就有一台是TDI车型,柴油车的销量更是超过了40%。
  TDI只是新型柴油发动机当中的一个代表。实际上,欧洲的众多厂商都在致力于轿车柴油发动机的研发和生产。在法国,PSA集团的柴油发动机名气明显比它的汽油机大,许多新款车型(比如4007)甚至都没有汽油发动机可选择。德国的另外两大汽车巨头奔驰和宝马也同样进行着这项工作,许多奔驰、宝马车型都只有柴油版的选择。
  由此看来,一场柴油发动机的战役即将从欧洲各国的战场燃向中国及其他国家市场。对于TDI发动机为我们展现的各种优势,类似于TDI的高性能柴油发动机势必会得到长足的发展。

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