柴油机革命

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导读:柴油机革命

以某些专家的眼光看,以往人们对柴油机存在一些误解,随着宝来TDI和奥迪V6 2.5TDI的相继上市,让我们有机会接触一下含最新技术的产品--大众TDI柴油机。


TDI发动机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。柴油直喷技术以前在大型柴油机中出现过,经过改进和细化,现在已经能够应用到乘用车柴油机上。与大众以往柴油机相比,TDI机型拥有许多优势。


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。冷启动按钮已经消失,相应的操作由发动机自动完成。


TDI机型上的Garret VNT15 可变截面涡轮增压器使增压技术达到一个新的台阶,它有更快的响应(尽管以前机型的增压滞后现象也比较轻微),起效范围更加宽广,同时不会造成排气背压过高的问题。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滞后的存在。


电子排放控制包括EGR(废气再循环),有效地降低了氮氧化物的排放,从前大众柴油机上没有该装置是由于机械控制很难做到非常恰当。喷嘴设计的改进和喷油压力的提高意味着噪音和排放的降低,两段式喷口设计使压力增加平缓并降低了发动机工作过程中的敲击声。


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,以前选装的缸体加热装置也没有必要再安装了。即使在零下10度,新加热塞设计能使加热周期缩短10秒。一体式燃烧室允许更低的压缩比(18.5:1或19.5:1对老机型的22:1或23:1),可以降低发动机的噪音和震动,进而提升耐久性。


TDI发动机的燃油系统有自己的特征,现在有三种燃油喷射系统,首先是分配泵系统,由燃油泵向喷嘴顺序供油(旧机型油压在931巴,新机型压力更高),喷油时间和喷油量都由电脑控制。大多数大众TDI发动机使用博世VP 37 电控分配泵,通常它安装在发动机前端,由正时皮带驱动。分配泵和喷嘴之间是高压钢油管。这一系统应用在90和100马力的4缸1.9升机型上,还有2.5升5缸机以及150马力2.5升V-6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,例如奥迪A4 TDI把喷射压力提升到1368巴,把排气颗粒水平降低了20%。所付出的代价是把燃油泵中的柱塞加粗1毫米。


其它大众TDI机型如115马力和150马力1.9升4缸机,1.2和1.4升3缸机采用泵喷嘴技术,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至点时,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。


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。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。


涡轮增压器的作用是增加发动机的进气量,使功率和扭矩都有较大幅度的增长。它工作起来就像一台微型航空发动机,涡轮位于柴油机排气系统上,把排气能量转换成旋转动能,驱动压缩机把更多的进气送入燃烧室。增压器与发动机没有任何的机械连接,因此不会消耗发动机的能量,其润滑和冷却由发动机上引出的机油来完成。


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