目前乘用车柴油机主流应用技术
虽然具体结构有所差异,但是现在市面上的主流柴油机技术无非高压共轨直喷、涡轮增压中冷、废气循环,以及颗粒物回收等几项,根据不同的机型又有细节的应用差别。
燃油高压共轨喷射
与汽油机点燃燃料混合气不同,柴油机是通过将进气压缩加温,再与柴油喷雾混合,形成燃烧的,因此一套行之有效的燃油喷射系统对于柴油机来说非常关键。由于柴油机的压缩比大(与一般汽油10-11的压缩比相比,柴油机通常会到16-17),汽缸内的压力非常大,要形成均匀的油雾,也就需要很高的喷油压力,此前柴油机多采用机械喷射装置(最先发明机械喷射装置的就是现在大名鼎鼎的博世),而现在主流的则是电控的高压共轨喷射,通过高压油泵加压,带电磁阀的喷嘴控制喷油时机和喷油量,实现燃油喷射的精确控制。
高压共轨直喷系统由油轨、高压油泵、喷油嘴等组成
高压共轨系统原理示意图
涡轮增压中冷
涡轮增压对于大部分消费者已经不再陌生,而现今的主流柴油机也都通过这一技术来提升动力表现。柴油机的涡轮增压还延伸出了可变截面涡轮、中冷、废气循环等技术,其中可变截面涡轮通过改变不同工况下涡轮的有效增压截面积,实现低转速和高转速下发动机动力性能的更好输出;而中冷和废气循环都可以有效提高发动机的热效率,降低涡轮的工作温度并延长其使用寿命,此外废气循环也可以改善柴油机的废物排放。
霍尼韦尔为福特新型柴油机提供的涡轮增压器
废气循环(EGR)的原理示意图
废气后处理与颗粒物回收
随着目前的柴油机技术不断发展,为了满足更高的排放标准,除开废气循环这些之外,柴油机还装备了颗粒物滤清器,并具备废气后处理(如SCR选择性催化还原)能力,在氮氧化物、可吸入颗粒物等污染物的排放量上面进一步缩小。
柴油机颗粒物滤清器结构示意图
海外日产奇骏柴油车型上面所用的颗粒物滤清器
展望柴油机的未来发展趋势,一方面是提高其排放标准,满足欧洲日益严格的环保要求(柴油车在欧洲占据了相当份额),另一方面也应用到日前热门的混合动力技术中,小排量柴油机更佳的经济性有望提高混合动力系统的效率。
结语:
通过上面的介绍,相信大家对柴油机技术已经有了初步的了解,而要更加详细、直观的体验柴油机技术,把一台柴油机拆开就是最直接的办法,随后我们就将对长城新推出的GW4D20“绿静”2.0T柴油机进行拆解,这款自主品牌的“心脏”都有哪些值得关注的地方?一款发动机从设计到制造、试验都经历哪些过程呢?这些问题都会在我们后续的拆解相关选题和拆解专题中得到解答。