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探索绿色柴油发动机节能的秘密

2010/7/13/8:10来源:中国机械网

    【慧聪内燃机网】众所周知,现代绿色柴油发动机已经成为目前实现节能环保最现实的途径之一,和主流的汽油发动机相比,它拥有着出色的节能性和动力性,数据表明,柴油机的燃烧效率可达45%,而汽油机的燃烧效率仅为35%左右,德国联邦汽车运输管理局(KBA)对大量柴油机的测试表明,同排量绿色柴油机比汽油机节油30-35%;而与传统的柴油发动机相比,又有着出色的舒适性和环保性,成为时尚汽车的潮流之选,目前绿色柴油机在欧洲的市场占有率已达到50%以上,且排放水平已达到欧V标准。是什么让它实现了如此出色的性能优势,这我们就不得不关注到它一个非常有说服力的数字——1600bar。

    事实上,现代绿色柴油机比主流汽油机的节油30%的主要奥秘,在于它采用的是高压共轨缸内直喷技术(CRDI)。CRDI的作用是形成更大更均匀的喷射压力,将高压燃油直接喷射到燃烧室内形成雾化均匀的混合气,提升了喷油的雾化效果,使其能够在短时间内完成更充分的燃烧。据了解,国内最先进的欧意德绿色柴油机搭载的博世第二代高压共轨喷射系统,已经将喷射压力从传统柴油机的600-800bar,提高到了1600bar的水平,而通常缸内直喷汽油机的燃油喷射压力仅为120bar左右。这不仅仅是数据上的变化,更给柴油机带来了革命性的提升。

    1600bar是个什么概念?一个形象的说法就是一平方厘米的微小面积上要承受重达1600公斤物体产生的压力,相当于1600个大气压。消防用的水枪大约是8个大气压,喷射的水柱可以抵达80米的高空;高压洗车水枪的压力是80个大气压,几乎到了“无坚不摧”的地步。据欧意德技术人员介绍,为了约束1600bar的超强压力,欧意德发动机高压共轨管采用的特种钢厚度达到6mm。

    1600bar带来的效果是:当高压燃油突然从喷油嘴喷出,压力的释放使得液体的燃油顷刻间变成了油气状态,这个过程不高于十万分之一秒。燃油颗粒与空气瞬间混合并被压燃,在短时间迸发出强大的动力。油气的充分混合和充分燃烧,极大了提高了燃油的燃烧效率,像欧意德发动机能达到比汽油机节油30%,减少二氧化碳排放25%的水平。充分燃烧还减少了发动机的烟度,使得排放更加清洁,据测算欧意德这种绿色柴油机,怠速状态100小时排放的颗粒物,仅相当于燃烧一支香烟。

    据了解,在高压共轨技术产生之前,柴油机一直采用的是机械增压的方式,燃油压力会随着发动机的转速变化而变化,极难控制,特别是在怠速状态下,燃油压力更是不稳定,所以你会看到一些老式的柴油车在怠速状态下会冒黑烟。现在绿色柴油机先进的高压共轨技术采用的是独立的高压泵技术,使得压力产生不再受转速影响,时刻都能获得理想的燃油压力,与传统柴油机相比,现代绿色柴油机有了一个革命性的飞跃。

    此外,现代绿色柴油机技术通过ECU控制还可以实现对燃油压力的柔性调节,使得发动机在不同工况下给出最适合的燃油压力,取得最佳的燃烧效果。

    据了解,目前国内许多柴油机企业仍采用第一代喷射压力控制技术,喷射压力依然在600—800bar左右,已经很难适应现代汽车对发动机的更高要求,进一步提升燃油压力,并优化压力控制是许多发动机未来改进的方向