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解析未来动力之柴油技术

2025China.cn   2009年02月01日


 

  近年来,油价持续涨价,柴油车的节能优势就更加凸显了。前几年,一汽大众就曾推出过柴油版的捷达和高尔夫,但是由于技术、国内油品质量以及一些大城市对于柴油轿车的上牌限制、人们认识误区等等一些现实问题并没有形成大气候。不过不管怎样,对于能源日益紧缺的中国而言,节能的柴油轿车肯定是大势所趋,下面我们就来为大家介绍两种目前世界上较为先进的、比较有代表性的柴油技术,一是奔驰的Bluetec技术,另一个是大众的TDI技术。

  目前,欧洲国家,特别是德国在柴油车技术方面可以说是走在世界前列。奔驰和大众(包括旗下的奥迪)都有自己独有的柴油技术,考虑到我国与欧洲的能源供给状况十分相似,所以这些厂家的经验或许值得我们借鉴。况且,由于氢动力、混合动力等新技术的普及前景扑朔迷离,目前燃油经济性最好的还数柴油机。现如今,欧洲的柴油轿车已经占到轿车产量的32%,而法国、意大利、西班牙等国家更高达50%以上。所以我们相信只要最先进的柴油技术登陆,中国柴油车市场的潜力就会爆发。

  梅赛德斯-奔驰Bluetec柴油技术

  Bluetec是一种模块概念,它协调不同的技术方案,以实现柴油机有害物质排放最小化,并实现高效的废气后处理。 在它的工作流程里,所有有害物质逐渐地、持续不断地被减少。

 
 
梅赛德斯-奔驰GLK Bluetec混合动力概念车

  在乘用车上,Bluetec系统包含氧化催化器和微粒过滤器以及其它降低氮氧化物的措施。由于柴油机特殊的工作原理,它在工作过程中产生的氮氧化物比汽油机多,因此Bluetec技术特别强调降低氮氧化物的排放量。到目前为止,氮氧化物和颗粒是柴油机在排放控制方面不及汽油机的地方。

 
 
梅赛德斯-奔驰GL420 Bluetec

   Bluetec技术的关键方面是用有效和经济的手段降低氮氧化物的排放,并让所有的降排技术集中在优化的框架内,实现了多级净化,它包括下列方法:

   · 优化发动机和燃烧,尽可能在排气口处降低有害物排放,它包括发动机电控系统、每缸4气门技术、第3代柴油共轨直喷系统、先进的喷油嘴、可变截面涡轮增压器和废气再循环。

   ·利用氧化催化器降低排气中的一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)

   ·从2005年开始,在许多国家销售的奔驰柴油乘用车上,微粒过滤器已经成为了标准配置,它能把颗粒的排放量降低98%。有了这样的微粒过滤器, 柴油车的微粒排放值比欧4标准规定的每公里0.025克低不少,也能满足现阶段美国的排放法规。

 
 
梅赛德斯-奔驰Bluetec排气系统示意图


   ·尽管柴油机的工作原理决定了它有更多的氮氧化物排放,但Bluetec技术有能力让柴油车满足将来世界上最严格的排放法规。以E 320 Bluetec为例,他安装了氮氧化物存储式催化转化器,结合SCR催化器共同降低氮氧化物的排放。

 
 
梅赛德斯-奔驰C220 Bluetec概念车


  Bluetec还会结合AdBlue喷射等更多有效方法,包括选择催化还原(SCR)技术。SCR是目前最有效的尾气处理方式,能减少氮氧化物排放量的80%。与AdBlue技术结合会应用在系列产品上,大型车辆和SUV也是重点。如奔驰GL 320 Bluetec,他可以满足美国2009年实施的BIN 5标准。

 
 
梅赛德斯-奔驰C220 Bluetec概念车


   SCR过程包含把还原剂AdBlue添加到排气中,AdBlue是存储在另一液罐中的尿素水溶液。正常情况下,AdBlue的需求量只是百公里0.1升左右,因此只要储液罐设计合理,车辆每次保养时补充即可。在尾气中喷注AdBlue可以释放出氨水,它能让氮氧化物在随后的SCR催化器中转换成无害的氮气和水,而高效转换的关键是精细的AdBlue喷注量,喷注量是随发动机工况的不同而改变的。

 
 
梅赛德斯-奔驰E320 Bluetec


 
三款Bluetec车型年底将登陆美国市场


   从2005年到现在,Bluetec技术已经成功应用在了25000辆奔驰商用车上。而在乘用车方面,Bluetec技术已经应用到了几乎所有奔驰车型上,只是很多车型还没有正式投放市场。而装备Bluetec柴油技术的GL级、R级和ML级在今年就将登陆美国市场。

  大众集团TDI柴油技术

  大众集团的柴油技术名叫TDI(全称Turbo Charged Direct Injection),也就是大家常说的柴油涡轮增压直喷式发动机。早在1976年,大众集团就开始研发柴油直喷系统,1989年,第一款配备TDI的奥迪柴油车正式投放市场。如今,经过20多年的发展,TDI技术已经与直列3缸、直列4缸、直列5缸、V型6缸、V型8缸、V型10缸和V型12缸发动机相匹配,形成了一个非常完整的柴油发动机产品线。

 
 
奥迪V8 TDI发动机


  TDI采用涡轮增压中冷和柴油直喷技术,所谓柴油直喷是把燃料直接喷射到主燃烧室,而不是以前常见的喷射到预燃室内。与大众普通柴油机相比,TDI机型拥有许多优势。

 
 
奥迪V12 TDI发动机


  TDI技术使燃油经由一个高压喷射器直接进入汽缸,因为活塞顶的造型是一个凹陷式的碗型设计,燃油就在汽缸内形成一股螺旋状的混合气,这使空气和燃油混合得更为充分,燃烧更加理想,因此不但提高了功率输出,降低了油耗,同时采用氧化型催化反应器,大大降低了CO、HC、颗粒的排放,其中CO2排放与同排量汽油车比可降低30%。另外,采用电子排放控制,包括EGR(废气再循环)系统,大大降低了NOx产生。

 
 
装备V10 TDI发动机的奥迪勒芒R10赛车

 
 
TDI催化器


  电控燃油喷射系统带来更大的功率、更少的碳烟排放、更小的噪音和更佳的经济性。在大众的TDI发动机上,喷油时间和喷油量都由电脑控制,而以前的柴油机采用机械控制方式。一体式燃烧室比以前的预燃式燃烧室减少了热量损失,冷启动变得更容易。一体式燃烧室允许更低的压缩比,可以降低发动机的噪音和震动,进而提升耐久性。

 
 
奥迪A8 4.2TDI柴油车 


  TDI系统上的Garret VNT15可变截面涡轮增压器使增压技术有更快的响应,起效范围更加宽广,同时不会造成排气气压过高的问题。在大众的TDI发动机中,增压响应被控制在0.25秒内,驾驶员根本感觉不到增压时滞的存在。TDI发动机的燃油系统也有自己的特征,现在有以下三种燃油喷射系统。

 
 
奥迪Q7 V12 TDI


  首先是分配泵系统,由燃油泵向喷嘴顺序供油,喷油时间和喷油量都由电脑控制。这一系统应用在90和100hp的直4 1.9升机型上,还有2.5升直5以及150hp2.5升V6上。在分配泵内,燃油首先通过叶片提升压力,随后旋转柱塞泵把压力进一步提升并按顺序把燃油送到每一缸喷油。每个喷嘴包含带回位弹簧的活塞,一旦燃油压力超过设定值,喷口即打开。5个喷口直径极小。回位弹簧按两级工作,即预喷在低压下进行,主喷则在高压下进行。主喷可以在混合器点火后继续进行,有效地降低了发动机的噪音。提高燃油喷射压力可以显著地改善排放水平,例如Audi A4 TDI把喷射压力提升至1368bar,把排气颗粒水平降低了20%。

 
 
帕萨特2.0 TDI


  其它大众TDI机型如115hp和150hp的1.9升直4缸,1.2升和1.4升直3采用泵喷嘴技术,在这些机型上,每缸有自己的小型高压燃油泵,由进排气凸轮轴驱动,泵喷嘴由低压叶片泵供油,当活塞接近压缩行程的上止点时,泵喷嘴的主泵活塞受到激发,但喷油量由附在其上的电磁阀控制,多余油量由旁通阀流回。电磁阀通电时,旁通阀关闭,燃油以高压形式通过喷嘴喷出,要停止喷油,只要给电磁阀断电,燃油即从旁通阀回流。喷油时间就是电磁阀开启时间,且每缸的燃油喷射是独立完成的,便于精确控制。

 
 
奥迪R8 TDI Le Mans概念车


  最后一种是高压共轨喷射系统,它的概念有点类似于汽油机喷射系统,只不过油轨内的压力提高了1000倍。中央油泵把高压油送入油轨,在油轨上对应每缸有相应的电磁阀控制燃油进入喷嘴,高压喷射压力直高达2050bar。尽管说起来简单,但超高压使系统建造并不容易。这套系统应用在180马力2.5升V6机和3.3升V8机型上。

  编后语:与汽油车相比,柴油车的能源效率高,就是我们通常说的力量大,爬坡能力强;柴油发动机的转速较低,汽缸燃烧的温度也就相对较低,机件磨损相对也小;柴油车没有复杂的高压点火系统,所以发动机的故障率也相对较小……可以说,柴油车的优势多多。但是,从目前看来,柴油轿车要在中国普及阻力还相当大,不过可以肯定,柴油车的春天不会离我们太远。

 

(转载)

标签:未来动力 选—奔驰 大众柴油技术 我要反馈 
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