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说到柴油机,大家对它的印象肯定还停留在动力足、不环保、噪音大、大卡车、与自己无关等关键词上。其实在国外,乘用车搭载柴油机已经很普遍了。但国内民众对柴油机的观念转变,还需一段时间。今天的文章就借上汽大通发布的全新π柴油机之机,来改变一下大家对柴油机的固有看法。
汽油发动机和柴油发动机有什么区别?
首先汽油机和柴油机在结构上是类似的,主要的区别就是点火方式,在压缩的瞬间,火花塞产生电火花点燃汽油,从而产生动力。
柴油机的工作原理是将空气压缩,在高温下与柴油混合,自燃,所以两者最大的区别就在于一个有火花塞,一个没有火花塞。
另外,由于点火方式不同,产生的噪音也有很大差异。柴油机的点火方式是要自燃到一定程度才能释放动力,所以震动和爆炸声会比较大,这也是柴油机噪音大的原因。另外,汽油机和柴油机在油耗上也有区别,这是燃料的特性决定的,相对于汽油来说,柴油的燃点较高,而且不容易挥发,所以柴油机比汽油机更省油。
上汽大通π?!
众所周知,数学里的π代表圆周率,是一个无限不循环的小数。大家小时候肯定背过,我给你们看一段话~π=3。……呃~咳咳!上汽为什么要用π来命名这款柴油机呢?因为从某种意义上来说,π代表着无限的可能,代表着不断的突破。我想,这就是上汽想要赋予这款柴油机的内涵。
“全球最严”国六B排放标准
这款正在研发的上汽π柴油机,已经达到了国六B标准。即将出台的国六排放标准,用“全球最严”来形容,一点也不为过。为什么呢?看下面这张图就知道了。
除了一氧化碳和颗粒物(PN)外,国六B其他气体的排放标准几乎比国六A严格一倍,更别说国五了。最明显的变化就是柴油车氮氧化物的变化,国五标准是180mg/km,而国六B标准是35mg/km,相差不到20%。
这次排放升级将分为国六A、国六B两个阶段。A相当于过渡期,在国五基础上略有提升,2021年7月1日前全国所有车辆必须达到这个标准。B则是真正进入国六时代,各项指标大幅提升,2023年7月1日前所有车辆必须达到B标准。要求虽然严格船用柴油机,但时间还是给的,5年时间足够各家厂商过渡。上汽派提前5年完成“真国六排放”。
好了,铺垫完毕,我们回到正题,看看上汽π柴油发动机究竟有何特别之处。首先是基本参数,排量2.0L,分为单涡轮/双涡轮两个版本船舶电子与信息设备保养,不同版本发动机输出功率和扭矩也有所不同。具体请看下表。
正如文章开篇所说,柴油机在扭矩输出上相比汽油机有着很大的优势。然而环境污染、噪音大也是无法避免的问题。为了解决以上问题,上汽为这款π柴油机搭载了诸多新技术,比如两级涡轮增压器(双涡轮增压版可选)、水空中冷器、连续可变涡流进气门、高压共轨喷射系统、偏置曲轴、分体式冷却、高低压EGR模块、两级变量油泵等主流技术,下面我们一一讲解。
WGT+VGT双级增压
WGT其实就是我们“常见”的涡轮增压器,利用发动机排出的废气推动增压器内的涡轮旋转,涡轮带动同轴的叶轮高速旋转,以离心的方式压缩空气,增加发动机的进气量从而达到增加发动机功率的目的。
但是发动机在低转速时排出的废气不足以让涡轮叶片在高速下旋转以输出额外的动力,这就是我们常说的涡轮迟滞,这时候就到了VGT出场的时候了,它的全称是可变截面涡轮增压器,这种涡轮增压器的叶片是可调的,在低转速、低排气量的情况下,这些叶片可以关闭,从而提高发动机的进气压力,与WGT结合可以大大提高低转速下的响应时间和加速能力柴油发动机中冷器,相应的,各个转速范围内的节油性能也得到了提升。
高低压EGR模块
EGR即废气再循环系统,简单的说就是将一部分废气分离出来,引入进气中进行燃烧,主要目的是为了降低废气中的氮氧化物(NOx),以应对“不正常”的国六B排放标准。
水冷中冷器
水冷中冷器的作用是进一步降低进气温度柴油发动机中冷器,提高进气量,从而使发动机效率更高。另外,空气经过涡轮后,流动速度快,温度高,噪音大。为此,上汽派还在增压器后面加装了消音器,改善噪音问题。
连续可变进气涡流技术
空气经过前置水冷中冷器冷却后,进入进气歧管,这项“连续可变进气涡流技术”集成在进气歧管中,通过调节进气量的大小、速度、角度等,可以改善气缸内涡流的形成,使油气混合更均匀,燃烧更充分,进一步实现节能。
高压共轨喷射系统
共轨技术是指由高压油泵、压力传感器和ECU组成的闭环系统,是一种将喷射压力的产生和喷射过程完全分开的供油方式。这种供油方式本身并不奇怪,也是一项已经存在多年的技术。可贵的是每个循环高达8次的喷射,而这直接关系到最终的油耗。这时候有人会问,不是次数越多越耗油吗?其实恰恰相反,就像自助餐厅会多次提醒大家少量取食一样。如果一顿饭只有一次取餐机会,要求你只取你想吃的量,这是非常难的。但如果给你8次机会呢?燃油喷射系统也是一样,一共有8次机会,如果这次你喷多了,下次就可以喷少一点,ECU会控制发动机的“胃口”,合理利用这8次机会。从而达到最大的燃油经济性。
曲轴偏移
这个曲轴偏置用一个例子就更容易理解了。大家都骑过自行车,在自行车踏板过了上下顶点后用脚发力比在顶点发力更容易,曲轴偏置技术就是类似这个原理。曲轴偏置设计的另一个好处是,在做功行程时,连杆更接近垂直状态,这样燃烧产生的压力就可以更多地作用在曲轴上,同时也减少了活塞对气缸壁的压缩和摩擦,从而提高了活塞运动的效率。
分体冷却
分体冷却很常见,众所周知,冷却系统有大、小两个循环,冷车启动时,冷却液在气缸盖内流动(小循环),使发动机更快达到工作温度;当发动机温度合适时,冷却液会同时在气缸盖和气缸体内流动(大循环),使发动机不会过热,保持合适的工作温度。
双级变量油泵
我们平时保养时添加的机油,都是由机油泵泵入发动机,润滑金属部件的,下面两句话就概括了,传统的定量机油泵在发动机低转速时,排油量小,容易造成润滑不足,而转速高时排油量又会过大,造成动力浪费。而双级可变排量机油泵,可以针对发动机不同的工况提供合适的机油量,在保证润滑的同时,降低能耗。
总结:
柴油机相比汽油机有很多优势,省油、效率高,而且由于没有点火系统,故障少、维护更方便。在欧洲,柴油机是整个市场的主流。而在中国,由于柴油机技术落后,排放、NVH性能差,加上国内柴油产量和质量较低,导致我国在柴油机推广上一直比较落后。
也就是说,对于中国汽车厂商来说,没有一款高品质的柴油机,是很难敲开以柴油机为主要市场的发达国家的大门的。但我想,上汽大通此次推出的π柴油机,一定能解决这个尴尬的局面。同时也希望大家在柴油机领域也能享受到上汽的高品质发动机,真切感受到高品质柴油机给我们的生活带来的好处和便利。