柴油发动机( 三 )


柴油发动机

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美国与柴油机柴油发动机不仅在CO2的排放上已经远远领先汽油发动机,而且在不久的将来燃料中的含硫量也将少于汽油发动机 。一直以来,汽车尾气都被认为是引发温室效应的重要原因之一 。而美国和中国则被认为是CO2排放量最大的两个国家 。据调查,2004年欧洲汽车市场上有将近一半新车使用的都是新型的绿色柴油机 。而在美国路上行驶的汽车中,却只有1%使用的是柴油发动机 。原因很简单,美国消费者拥有世界上最低的汽油价格 。但是现在美国本土市场的汽油价格接近于历史同期的最高水平,这就使得美国消费者不得不转而去关注那些能为他们省钱的经济型轿车 。两年前,在美国的汽车市场上只有两款车使用的是柴油发动机 。而今天随着汽油价格的不断上涨,已经有13款柴油车出现在美国的汽车市场,而到了2006年又将有6款新车上市 。届时使用柴油发动机的汽车种类将达到近20种 。布希总统关于柴油发动机档案的签署为今后柴油车指明了前进的方向 。美国的政策制定者和消费者已经发现柴油车是一个不错的选择 。对于中国来说柴油车同样是一个不错的选择 。在市场机制条件下,使用柴油发动机的汽车将会拥有更广阔的前景 。欧洲与柴油机欧洲是柴油发动机技术发源地,由于柴油的众多特点,从20世纪90年代中开始,欧洲各大汽车公司大力发展柴油发动机技术,并陆续向消费者推广,超过三分之二的轿车都使用柴油发动机 。宾士、大众、宝马、雷诺、沃尔沃等欧洲名牌车都有採用柴油发动机的车型 。德国大众:TDI柴油技术,最早由义大利菲亚特研发,后被大众获得并发展 。
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康明斯柴油机宝马:D技术,具有功率高,扭矩大的特点,并使用了双涡轮可变截面增压技术 。宾士:CDI技术标誌雪铁龙:HDI技术,和德国大众同源同种,也来自与义大利菲亚特 。雷诺:DCI技术,2006年前曾因增压涡轮易坏而被质疑其可靠性,随后雷诺对其进行了改进 。菲亚特:JTD技术欧宝:TDCI技术,相对于大众的TDI技术,新技术笨重、噪音大、喷黑烟,令许多人对柴油机的直观印象不佳,经过多年的研究和新技术套用,现代柴油机的现状已与往日不可同喻 。现代柴油机一般採用电控喷射、共轨、涡轮增压中冷等技术,在重量、噪音、烟度方面已取得重大突破,达到了汽油机的水平 。
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电控喷射技术在电控喷射方面柴油机与汽油机的主要差别是,汽油机的电控喷射系统只是控制空燃比(汽油与空气的比例),而柴油机的电控喷射系统则是通过控制喷油时间来调节负荷的大小 。柴油机电控喷射系统由感测器、ECU(控制单元)和执行机构三部分组成 。其任务是对喷油系统进行电子控制,实现对喷油量以及喷油定时随运行工况的实时控制 。採用转速、温度、压力等感测器,将实时检测的参数同步输入计算机,与ECU巳储存的参数值进行比较,经过处理计算按照最佳值对执行机构进行控制,驱动喷油系统,使柴油机运作状态达到最佳 。为了使负荷调节更加精确,产生了共轨技术 。柴油机的涡轮增压器已作过介绍 。至于增压中冷技术就是当涡轮增压器将新鲜空气压缩经中段冷却器冷却,然后经进气歧管、进气门流至汽缸燃烧室 。有效的中冷技术可使增压温度下降到50℃以下,有助于减少废气的排放和提高燃油经济性 。共轨技术在汽车柴油机中,高速运转使柴油喷射过程的时间只有千分之几秒,实验证明,在喷射过程中高压油管各处的压力是随时间和位置的不同而变化的 。由于柴油的可压缩性和高压油管中柴油的压力波动,使实际的喷油状态与喷油泵所规定的柱塞供油规律有较大的差异 。油管内的压力波动有时还会在主喷射之后,使高压油管内的压力再次上升,达到令喷油器的针阀开启的压力,将已经关闭的针阀又重新打开产生二次喷油现象,由于二次喷油不可能完全燃烧,于是增加了烟度和碳氢化合物(HC)的排放量,油耗增加 。此外,每次喷射循环后高压油管内的残压都会发生变化,随之引起不稳定的喷射,尤其在低转速区域容易产生上述现象,严重时不仅喷油不均匀,而且会发生间歇性不喷射现象 。为了解决柴油机这个燃油压力变化的缺陷,现代柴油机採用了一种称为“共轨”的技术 。共轨技术是指高压油泵、压力感测器和ECU组成的闭环系统中,将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式,由高压油泵把高压燃油输送到公共供油管,通过对公共供油管内的油压实现精确控制,使高压油管压力大小与发动机的转速无关,可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速的变化,因此也就减少了传统柴油机的缺陷 。ECU控制喷油器的喷油量,喷油量大小取决于燃油轨(公共供油管)压力和电磁阀开启时间的长短 。