轿车用柴油机新技术的优越性及其应用

武永宾

摘 要近年来，新型柴油机在经济性、动力性、低排放指标等方面取得突破性进展，为其在轿车上的应用奠定了良好的基础。本文对新型柴油机的优越性及新技术应用进行概述，并指出新型柴油轿车是未来中国汽车行业发展方向。

关键词轿车；柴油机；经济型轿车

中图分类号U464.172文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)071-0199-01

国际排放标准日益严格和国际油价逐渐上涨，不少轿车生产企业将目光转移到柴油机上。早期柴油机能耗小、动力大，很多方面都优于汽油机，但因其功率不足、舒适性差、噪声大等被轿车淘汰。近年来，欧洲、日本、韩国等各大汽车公司积极开发新型柴油机，使柴油机在轿车上的应用成为现实。

1新型柴油机的优越性

轿车用柴油机主要指直喷式柴油机，下面介绍一下它的优势：

从成本上看，虽然柴油发动机成本要高于汽油机，但随着科技的发展，生产成本已经很接近汽油机。

从燃油消耗上看，这无疑是柴油机的强项，直喷式柴油机比传统分隔式柴油机节能15%-20%。据有关资料显示，车用直喷式柴油机的最低燃油消耗率为198g·（kW·h）-1，标定功率时的燃油消耗率为204g·（kW·h）-1，德国一家汽车公司生产的直喷式柴油机配套轿车百公里油耗3.5L左右。

从动力上看，柴油机的热效率比汽油机高，负荷率越小，两者的差距越明显。所以在一些小排量的经济型轿车上，柴油机要比汽油车省油近40%。扭矩大也是柴油机的特点，与相近功率和排量的汽油机相比，低速区直喷式柴油机的扭矩更强劲，大大改善了轿车的机动性和动力性。虽然同比柴油轿车价格高于汽油轿车，但仍有许多轿车购买者对柴油轿车情有独钟。

从结构的紧凑性上看，新型直喷式柴油机结构越来越紧凑，体积越来越小，已经具备在轿车上使用的要求。另外，计算机辅助系统，涡轮增压和中冷，多气门技术，高压燃油喷射等新技术的应用早已使其摆脱了“傻大个”的形象。

从舒适性上看，柴油机噪声和振动是难以在轿车上应用的最重要原因。新型电控直喷柴油机通过预喷、主喷和后喷很好的控制了柴油发动机的噪声及震动，使得噪声和振动已经接近汽油机的水平了。据资料显示，日产公司生产的2D系列柴油机，采用NIK燃烧模式，优化喷射系统，减少噪声部件，主动减震，使柴油机水平可与汽油机媲美。

2柴油机新技术的应用

涡轮增压和中冷：涡轮增压中冷技术是直喷式柴油机实现轻量化、高输出、低噪声、低排放的主要措施。将空气增压并进行中间冷却，提高了空气密度，在过量空气系数不变的情况下能多喷油参与做功，与非增压柴油机相比，功率可提升近50%。目前在一些发达国家普遍采用了这种技术，特别是重型柴油机几乎全部使用增压器。废气涡轮增压器是改善噪声，减少废气排放的重要构件，其缺点是低速时使柴油机加速性能变差。但目前可根据柴油机工况的变化，对增压器喷嘴环角度进行调整，能有效解决这一问题。

多氣门技术：顾名思义就是在柴油机上设置多个进、排气门，典型的为四气门结构。目前，许多直喷式柴油机采用了这种技术。多气门的优点在于可以将喷油器设置在燃烧室中央，充分利用有限的空气，油气混合更充分，使燃烧更均匀；多气门技术与涡轮增压和中冷技术的配合，使排放废气内的HC、NOx及颗粒物质大大减少，使直喷式柴油机的环保性能得以完美体现。

共轨式燃油喷射：实践证明，提高喷油压力，可以改善油气雾化状况，从而达到优化燃烧，降低油耗和排放的目的。然而，原始的供油系统无法满足在各种工况下都提供合适的喷油压力，使柴油机不满足轿车的技术标准。目前采用共轨式燃油喷射技术使这一情况大大改善。这种技术是将高压油泵、压力传感器和ECU组成闭环系统，将压力与喷射完全分开，利用公共供油管内的油压控制喷射量，而与柴油机转速没有关系。这样做的好处是在任何转速下均可实现高压喷油的目的。

排气再循环技术：这是降低废气中有害物质含量的重要技术手段。工作机理是：由于柴油机是在高温高压及富氧情况下工作容易产生NOx，为了降NOx排放，将一部分废气重新引回进气系统参与下一个工作循环，降低缸内的燃烧温度及氧浓度，从而达到降低NOx的目的。通常采用一根特殊的管道将进排气歧管相连，在通道内安装EGR阀，通过电控单元来控制阀的开度以控制排气再循环量。

以上四种技术在现代直喷式柴油机中应用较广泛，也是其性能得以大幅度提高的关键，同时这些新技术也为轿车用柴油机的发展奠定了基础。

3柴油机轿车在我国汽车市场的前景展望

3.1我国经济型轿车的发展现状

从近年来中国汽车市场的发展来看，经济型轿车无疑是一大亮点，普通老百姓解决住房问题之后，第一个消费重点就是购买经济型轿车。中国轿车市场的潜力巨大，据资料显示，中国有近20%的城镇家庭有购车欲望。最近两年的“家庭轿车热”使经济型轿车的销售节节攀升。这样的上升速度对具有庞大人口基数的中国来讲，意味着巨大的市场商机。各大汽车生产企业推出的产品也可以说明这一点，从“十万元家用小别克-赛欧”到“第一次与国际同步下线的POLO”，“以价格取胜的派力奥”，再到“为中国市场精心打造的丰田T-1，还有“奇瑞”、“优利欧”、“长安羚羊”和“福特爱卡”等，都成为经济型轿车市场发展的见证。据预测，到2020年，我国经济型轿车总量将超过400万辆。

3.2经济型柴油轿车的前景分析

我国成为WTO正式成员国以后，国内合资的跨国公司纷纷将与国外市场同步的新车型投放中国市场。毋庸置疑，在欧洲大地方兴未艾的轿车柴油化的国际潮流也势必会席卷华夏大地。在未来的轿车柴油机领域，我国汽车企业应该尽早着手开发，否则将会重蹈我国电喷汽油机的覆辙。同时，国内环保意识的增强也为我国轿车柴油机的发展创造了良好的契机，排放法规的实施和不断严格，势必会促进柴油轿车在城市交通中的应用。此外，我国已从石油自给国转变为石油进口国，且我国石油远景蕴藏量不令人乐观，节油一直成为人们关注的焦点，而柴油轿车展示出良好的节油效益。随着私人轿车成为市场的主流，节油肯定会成为用户看重的需求，而燃油附加税的实施将使这一需求更为明显，柴油轿车必将得以迅速推广和普及。

总之，直喷式柴油机的动力性、经济性、低排放指标必定有巨大的发展潜力。可以预测，在不久的将来，柴油机必将成为备受轿车生产企业关注的动力装置。

参考文献

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