满足未来排放要求的轿车用柴油机关键技术

2024年3月4日发(作者：帝豪ec820油耗)

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第１期（总第１６１期）　车用发动机　Ｎｏ．１（Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．１６１）　２００６年２月　ＶＥＨＩＣＬＥ　ＥＮＧＩＮＥ　Ｆｅｂ．２００６　满足未来排放要求的轿车用柴油机关键技术　冒晓建，卢成委，肖文雍，周兴利，杨　林，卓　斌　（上海交通大学汽车电子技术研究所，上海２０００３０）　摘要：对当今世界轿车柴油机满足未来排放和性能的关键技术进行了剖析Ｉ比较全面地介绍了电控高压共轨、　电控泵喷嘴系统、ＶＮＴ、４气门技术、ＥＧＲ、燃烧系统和排气后处理等工作原理以厦对柴油机性能的影响。并分析了　改善柴油品质和实现柴油机轻量化等技术措施对整车性能的影响。指出在轿车柴油机的开发中可综合考虑各种　因素，充分发挥各种技术措施的作用。　关键词：轿车；柴油机｝关键技术ｉ排放控制　中图分类号：ＴＫ４２１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—２２２２（２００６）０１—０００６—０９　柴油机以其高的热效率、低的燃料消耗率以及　择方案，３　Ｌ轿车（１００　ｋｍ耗油量３　Ｌ）的开发成功　低速大扭矩和使用寿命长等在车用发动机领域有着　标志着柴油机技术的又一次飞跃。欧洲和Ｅｌ本等计　越来越广阔的应用前景。图１示出近年来欧洲柴油　划在今后相当长的时期内继续实施低燃油税收的鼓　机在轻型汽车动力中的份额。可以看出，小型客车　励政策，通过调整税率使柴油的价格比汽油低　和轿车的动力已出现了柴油机化的趋势，低油耗、低　８　－－－２８　奥地利政府决定，将根据汽车的燃油经　污染的柴油轿车在欧洲得到迅速发展。到２００６年，　济性征收车辆的销售税，以使节省燃油的柴油车销　每两辆轿车中就会有一辆为柴油车。　售税大大降低。欧洲各国政府的这种做法不仅是为　１０ｘ１０　１　ｑＨＤ　了减少温室效应气体的排放，也为了减轻对原油进　９ｘ１０１　８Ｏ　８ｘＩ　口的依赖，以促进柴油机的发展。我国也推出新的　７Ｏ　躲７　。　６０　《轻型汽车排气污染物标准》。柴油机以其独特的优　；　、　５０鞲　越性能将成为未来车辆动力的主流，但其有噪声高、　４０５　４ｘ１０７　冒黑烟、污染大等缺点；随着排放法规的越来越严格　３ｘ１妒　３Ｏ　２ｘ１０７　２０　以及经济性的要求，特别是在轿车柴油化的进程中，　ｌＸ１　１０　乘用车动力性、舒适性、驾驶性、经济性功能的严格　０　年份　要求，对发动机的运行工况要求更为苛刻。为此，柴　一柴油动力的轻型车辆占轻型车总量的份额（％）　油机的研究者和生产者一直面临着严峻的挑战，他　＿采用直喷式柴油机的轻型车产量（百万）　们不断研究并应用各学科领域的最新技术和成果，　●采用非直喷式柴油机的轻型车产量（百万）　并取得了巨大成就。许多新技术被研制成功并应用　一一采用共轨系统的柴油机占柴油机总量的份额（％）　…采用泵喷嘴的车辆占柴油动力车辆的份额（％）　到柴油机上。　图１欧洲柴油机在轻型汽车动力中的份额　１　电控高压喷射技术　提高喷油压力，在柴油机的全工况范围内实现　人们逐步认识到柴油机是当今保持汽车大批　喷油规律、喷油量、喷油正时的柔性控制可改善燃烧　量、低成本生产中解决环保与节能双重压力最有效、　过程，降低排气烟度和ＰＭ，ＨＣ，ＣＯ的排放，同时还　最经济的手段之一。因此，无论是欧洲排放更清洁　经济型轿车的开发，还是美国的“新一代汽车合作计　可使轿车用柴油机保持较高的单位排量功率，振动　划（ＰＮＧＶ）”，都无一例外地将柴油机作为最佳的选　小和较低的噪声。目前，在轿车用柴油机上使用的　电控高压喷油技术主要有电控高压共轨喷油系统和　收稿日期：２００５—０７—１１；修回日期：２００６—０２—０８　作者简介：冒晓建（１９６９一），男，上海市人，副教授，博士，主要从事汽车动力系统及车辆控制研究　

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２００６年２月　冒晓建，等　满足未来排放要求的轿车用柴油机关键技术　?７?　电控泵喷嘴系统。　１．１　电控高压共轨燃油喷射系统　使喷油器的运动件质量减少了７５　９，６，喷油嘴针阀部　件的零件个数从４个减少到１个，具有优良的“液力　响应速度”，是目前市场上电磁式喷油器的２倍。另　外，第３代共轨系统可按需要将喷射过程分成任何　１９８６年，意大利著名的汽车零部件制造商马瑞　利集团（当时是菲亚特集团的独资公司，后独立出　来）开始了柴油共轨系统的原型设计，后将技术专利　出售给博世公司。博世公司将共轨技术产业化，并　多的段，计量精度大大提高，柴油机的废气排放降低　１　５　～２０　９，６，功率可提高５　～７　９，６，噪声降低了　于１９９７年开始批量生产轿车用电控高压共轨燃油　喷射系统，与奔驰公司联合推出电控高压共轨技术　柴油奔驰Ｃ级轿车，当时，阿尔法罗密欧１５６也是　最早使用高压共轨的轿车之一。　系统采用压力时间计量原理，通过一个有较大　容积的共轨管把高压喷油泵输出的高压燃油蓄积起　来并消除压力波动，再输送到每个喷油器上（见图　２），其主要由高压油泵、共轨管、喷油器、电控单元　ＥＣＵ和各种传感器等组成。　１一空气流最汁；２－－ＥＣＵｉ　３一高压油泵；　４一共轨管；５～喷油器；６一曲轴传感器ｉ　７一水温传感嚣；８一滤清器；９一油门踏板　图２博世共轨喷油系统的高压级　１９９３年，戴姆勒奔驰公司为了选择最有潜力　适用未来一代轿车柴油机的喷油系统，对各种柴油　机喷油系统进行了一次比较。为了在电磁阀控制的　泵喷嘴、电磁阀控制分配泵和共轨喷射系统之间作　出选择，对泵喷嘴进行了长达８　ａ的分析研究，发现　改善噪声和满足未来排放限制的关键在于预喷射，　认定了在使用电磁阀控制泵喷嘴时，仅在很有限的　范围内才能出现预喷射油量的稳定（低于３　０００　ｒ／　ｍｉｎ），供油泵凸轮既限制了对喷油始点进行调整，　也限制了可调的预喷射小油量。使用电磁阀控制分　配泵时，在有限转速范围内实现预喷射是可能的，但　在柴油机整个负荷和转速范围内不可能满足要求，　其困难在于凸轮转轴的振动（供油时由传动扭矩产　生）而影响供油速度。电控高压共轨技术从根本上　解决了以上问题，目前，开发成功的第３代高压共轨　系统采用了创新的“压电技术”，喷射压力高达　１８０　ＭＰａ。同时由于压电式喷油器的高度集成化，　３　ｄＢ（Ａ）。图３为某轿车柴油机的喷油规律。　图３　５段高压共轨系统喷油规律　为了进一步提高燃油喷射技术，博世第４代共　轨系统正在研制共轴向可变喷嘴（Ｃｏａｘｉａｌ　Ｖａｒｉｏ　Ｎｏｚｚｌｅ）和油压增压器，由一个压电执行器控制着两　个共轴向互相啮合的针阀，并通过独立控制使两排　紧挨着的喷孔开启；流量低的第一排精密喷孔用来　提供燃烧过程初期所需的少量燃油，使燃烧平稳；试　验表明，燃烧噪声明显降低，ＰＭ排放和ＮＯ　排放　减少了７Ｏ％；进入全负荷时，大孔径的第２排喷孔　被开启。另外带油压增压器的共轨系统中，　１３５　ＭＰａ的共轨压力进入喷油器后被液力增压到　２２０　ＭＰａ以上，通过很小的喷孔喷出，使油气混合　高　回　图４压电式喷油器　

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车用发动机　２００６年第１期　良好，燃烧更清洁，效率更高（见第７页图４）。　性、效率和预喷射精度等方面具有优越性，特别是有　典型的轿车用电控高压共轨喷油系统有博世公　批量生产的成功经验，在今后的轿车柴油机中将会　司的ＣＲ系统和Ｄｅｌｐｈｉ公司的ＤＣＲ系统。现代　继续得到推广和应用。泵喷嘴系统将燃油泵、喷油　起亚集团ＣＲＤ１１６Ｈ发动机和玉柴的１．２　Ｌ排量的　嘴和控制装置形成一种紧凑的单元，直接安装在发　４Ｗ柴油机采用了ＤＣＲ系统。ＣＲ系统主要应用于　动机缸盖上，由顶置凸轮轴驱动；泵喷嘴系统的喷射　戴姆勒～奔驰公司Ａ级轿车的１．７　Ｌ新型ＯＭ６６８　压力可达１８０　ＭＰａ￣２５０　ＭＰａ，结合开启压力为３Ｏ．　柴油机和微型轿车的０．８　Ｌ新型ＯＭ６６０柴油机等；　５　ＭＰａ的５孔喷嘴可获得１　ｍｒ１］ａ／循环～２　ｌ＇ｎｌＴｌ￣／循　奥迪Ａ８　４．２　ＴＤＩ　ｑｕａｔｔｒｏ轿车的共轨系统中已经采　环的预喷油量，使燃油得到最好的雾化，实现清洁燃　用了压电式喷油器。　烧和排放。图５为博世公司的泵喷嘴系统工作循环　１．２　电控泵喷嘴燃油喷射系统　示意图。　电控泵喷嘴燃油喷射系统在喷油压力、喷射特　ｂ　图５博世公司电控泵喷嘴系统　由于喷射过程中高压泵引起的高负荷，发动机　典型的多气门技术为４气门。柴油机采用４气　的传动齿轮和皮带等机构和部件需要优化设计和改　门后，扩大了气门的总流通面积，降低了进排气阻　进；泵喷嘴在缸盖上的安装必须到位，否则会引起喷　力，增加了有效进气量。同时，由于缸盖上的喷油嘴　油系统或缸盖的损坏；燃油系统的改进则要保证停　和活塞上的燃烧室凹坑布置在气缸中央，从而优化　机时系统内具有一定的压力燃油，还要设计有效的　了进气涡流和油雾在空间的均匀分布以及活塞与喷　排气装置。　油器的冷却条件，使活塞的热负荷均匀分布，并可实　目前，德国博世公司的电控泵喷嘴系统应用最　现涡流比在不同转速下的变化，使混合气的形成进　多并取得了不俗的表现，大众汽车公司开发的“路　一步优化，改善燃烧过程，提高单位排量功率，有效　波”轿车动力就采用了电控泵喷嘴系统，平均每　降低ＰＭ。ＨＣ和ＮＯ　排放。是选用切向进气道还　１００　ｋｍ耗油２．４　Ｌ，且具有体积小、重量轻、噪音和　是螺旋进气道应根据高速直喷柴油机的需要决定。　振动小等优点ｉ用于Ｇｏｌｆ轿车的１．９　Ｌ　ＴＤＩ　７７　ｋＷ　用于戴姆勒一奔驰Ａ级轿车的ＯＭ６６８共轨柴　增压柴油机、２．０　Ｌ　ＳＤＩ　５５　ｋＷ自然吸气柴油机和　油机采用旋转布置的４气门（见图６）。两个切向进　２．０　Ｌ　ＴＤＩ　１０３　ｋＷ　４气门增压中冷柴油机均采用　泵喷嘴系统，且都达到欧ＩＶ排放标准。　２　多气门以及进气道设计　进气流量特性对确定柴油机燃烧系统的全面性　能至关重要，进气行程中产生的缸内气体流动特性　影响着燃油一空气的混合过程、充量的基本运动和　扰流的形成；进气道的流通能力也是确定充量系数　的一个关键因素。为此，新型进气道系统和多气门　图６　４气门和气道优化布置　技术成为众多汽车公司开发的热点。　

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车用发动机　２００６年第１期　制不同的方案。步进控制有两步、３步、４步、８步等　不同的布置，试验证明，它们能在不同条件下满足发　动机不同的要求。连续控制是将发动机转速、增压　器出口压力、增压器转速、发动机油门开度、发动机　排气温度等参数作为输入信号，经ＥＣＵ计算后由　步进电机或比例电磁铁来连续控制叶片的转动，以　确保增压器与发动机的最佳匹配。　目前，典型的ＶＮＴ有盖瑞特公司ＶＮＴ１５和　ＶＮＴ１２。英国Ｈａｗｌｅｙ　Ｊ　Ｇ等在一台１．８　Ｌ直喷式　车用柴油机上对可调式涡轮增压发动机与配置带放　气阀增压器的基准发动机进行了比较，对ＶＮＴ增　压器的叶片位置和废气再循环（ＥＧＲ）阀的位置在　欧洲试验循环中的排放性能指标进行了考察，ＮＯ　减少到４５　９／６；该机与装有固定增压基准发动机相　比，最大扭矩提高了１Ｏ　，仍有再提高扭矩的潜力。　５　冷却的ＥＧＲ　冷却的ＥＧＲ一般有高压回路（涡轮前的废气　经过ＥＧＲ冷却器，温度下降到２００。Ｃ左右，然后在　ＥＧＲ泵的作用下直接输送到进气歧管前）、低压回　路系统（涡轮后的废气经过ＥＧＲ冷却器后，送到压　气机前，用节流阀控制背压以确保恰当的ＥＧＲ驱　动压比）、带止回阀的高压回路（当排气压力脉冲超　过进气歧管压力时，用止回阀代替ＥＧＲ泵实现　ＥＧＲ）等３种系统（见图９）。　图９　ＥＧＲ系统布置　冷却废气再循环的主要零部件有ＥＧＲ阀、废　气冷却器等。ＥＧＲ阀的驱动有直接驱动和间接驱　动两种基本方式。直接驱动方式（见图１０）的ＥＧＲ　阀响应速度快，控制精确，但对电磁阀或马达的驱动　和耐温要求比较严格，成本较高。间接驱动方式是　一种比较经济的方案，其响应速度比直接驱动要慢，　但也能满足控制和密封要求。采用特种铸铁材料使　其可以安装在较冷的部位，也可安装在高温部位。　图１Ｏ直接驱动ＥＧＲ阀示意图　废气冷却器一般制成管式废气一冷却液一热交　换器结构形式（见图１１），热交换器本体采用优质奥　氏体不锈钢。对硫酸具有高的抗腐蚀性｝绝大部分采　用激光焊接制造工艺；内部设有能产生涡流的翼形　导流片，因而具有很高的功率密度，结构非常紧凑；　在气体侧具有芯子压力损失很小和不易受到污染的　特点。　图１１废气冷却器　研究表明，采用冷却的ＥＧＲ系统既可满足未　来排放限值，又可避免燃油消耗的增加。ＥＧＲ除降　低ＮＯ　排放以外，同时兼顾ＰＭ的排放。因为一部　分废气被重新引入燃烧室中，参与燃烧的ＰＭ可能　在过程中被氧化；另外采用ＥＧＲ时缸内的温度会　比无ＥＧＲ的基本型发动机高，还将有助于限制ＰＭ　中有机可溶成分。冷却的ＥＧＲ减小了热节流的作　用，并限制了热损失的增大，但由于滞燃期延长使燃　烧推迟，一般会导致燃油经济性恶化，这需要通过调　整喷油定时来综合控制。当然从另一方面看，充量　整体温度的提高能加强混合气形成过程，特别是在　低速低负荷下的混合气形成，从而改善燃烧过程的　

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２００６年２月　冒晓建，等：满足未来排放要求的轿车用柴油机关键技术　品质，导致较好的燃油经济性。　６燃烧室与稀薄混合技术　在小型高速直喷式柴油机中，即使在高压喷射　时大部分喷束也会达到燃烧室凹坑壁。在低温、低　负荷时撞壁燃油会在凹坑壁上形成一层油膜，黏附　到凹坑壁上的燃油是未燃ＨＣ的主要来源。当柴油　机处于高速和高充气压力时，在缩口型凹坑中采用　推迟喷油会因强逆向挤流而使燃油渗流到凹坑外　面。在低温时渗流的燃油会使顶部间隙处的火焰淬　冷，导致较高的ＨＣ排放。因此燃烧室的设计至关　重要，对改善混合气的形成也非常有效。　在共轨喷射式柴油机燃烧室的开发过程中发　现，高压喷射形成的燃油喷束在燃烧室壁上的落点　高度和活塞顶部燃烧室凹坑的几何形状对碳烟形成　的影响非常敏感。根据各种不同燃烧室直径和喷油　＿（　瑚　瓣耀瓣辱《　瑚　啪雌　苣　幽　霸　∞ｍ　嘴喷孑Ｌ夹角的试验证实，在中低转速范围内，约在　５　ｍｍ～５．５　ｍｍ落点时烟度水平最低。　ＮＯ　排放水平虽对燃烧室几何形状的敏感性　要比碳烟对燃烧室形状的敏感性小，但对压缩比　（ｅ　）比较敏感，选取ｅ　时应综合考虑柴油机的强度　和排放等，目前世界上小型柴油机的ｓ　基本为　１８：１或１９．５：１。图１２示出典型的轿车柴油机燃　烧室。　图１２典型的轿车柴油机燃烧室　稀薄混合燃烧技术可使柴油机的燃油消耗和废　气排放得到改善。当前研究最多的为均质充量压缩　着火（ＨＣＣＩ）的燃烧方式，由于其混合气充量是预混　合好的，这样就可以减少甚至达到无ＰＭ排放；又由　于其混合气充量是压缩着火而且没有节气门的节流　损失，可提高热效率；稀薄燃烧是在整个气缸内同时　着火，而不是沿火焰前锋面传播，使得燃烧可以在较　低的温度下进行，大大减少了发动机Ｎ　的排放。　研究表明，ＨＣＣＩ发动机有可能不用ＤｅＮＯ　催化剂　就能满足越来越严格的排放法规。图１３为３种发　动机性能对比。　机　动机　２０　４０　６０　８０　空燃比　，　Ｏ　２　ｏ（）０　１　５００　１　０００　０　５００　Ｏ　２Ｕ　４０　６０　８０　夺燃比　图１３　３种发动机性能对比　７冷起动预热系统　轿车柴油机一般均配备金属预热塞，目前比较　先进的系统可使炽热头在不到２　ｓ时间内就能达到　１　０００℃。同时，针对该预热系统，喷油嘴也进行了　改进设计，即有一个着火喷束，其外形侧面与炽热头　相切，这样在极低的温度下也能保证立即点燃混合　气，使柴油机顺利起动，使轿车具有良好的冷起动性　和稳定的冷态运转性能，极大地提高了驾驶的舒适　性以及地域、环境适应性。图１４为典型的预热塞系　统。　图１４典型的预热塞系统　

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车用发动机　２００６年第１期　８排气后处理技术　柴油机排气中的有害成分主要是ＰＭ，ＮＯ　，　ＨＣ及ＣＯ等。针对这些成分的排气后处理技术主　要有ＰＭ捕捉器、选择性还原催化转化器和氧化催　化转化器。　８．１　ＰＭ捕集器　柴油机ＰＭ捕集器可将排气中ＰＭ捕捉不使　其排出机外，再利用催化剂、氧化器、燃烧器等进行　分解、燃烧。这类装置可将柴油机排气中有害物　ＰＭ减少７Ｏ　～９Ｏ　。用来捕集ＰＭ的过滤器的材　料和结构有许多种，常用的有整体式陶瓷（见图　１５）、金属丝网、纺织纤维圈、陶瓷纤维、泡沫陶瓷等。　图１５蜂窝状陶瓷ＰＭ捕集器　这些过滤材料的捕集原理一般有以下几种：　ａ）碰撞机理柴油机废气流经捕集单元时，其　流线发生了多次拐弯，在流线拐弯处，较大的ＰＭ由　于运动惯性大多脱离原来的流线与捕集单元相碰，　并吸附或沉积于其上；　ｂ）截流机理柴油机废气流经捕集单元时，粒　径比过滤材料孔隙大的ＰＭ就被挡住并被黏附住即　发生筛滤效应；粒径比过滤材料孔隙小的ＰＭ由于　黏着与聚合作用而部分被截流；　ｃ）扩散原理　柴油机废气中的ＰＭ由于气体　分子热运动的碰撞而产生布朗运动，又会造成扩散　效应；当废气流经捕集单元时，纤维状的捕集单元对　ＰＭ的运动起到了汇合作用，从而有可能将ＰＭ捕　集；　ｄ）重力沉降机理　当缓慢运行的柴油机废气　流经捕集器时，废气逗留时间比较长，较大的粒子可　能在重力作用下发生脱离流线的位移而沉淀在捕集　单元上。　排气系统中安装ＰＭ捕集器后将会使柴油机的　排气背压提高，功率下降；捕集材料上沉积的ＰＭ越　多，排气背压越高。因此，必须定期清除沉积在过滤　材料上的ＰＭ。　清除沉积在过滤材料上的ＰＭ的过程为捕集器　的再生。在柴油机正常工作的转速和负荷下，排气　温度一般在２５０℃～５００℃，而ＰＭ的燃点一般为　５５０℃～６００℃，依靠柴油机的排气很难使捕集器　再生。要使捕集器再生必须降低ＰＭ的燃点或提高　排气温度。通过在燃油中加入添加剂或在过滤材料　表面涂催化层可以降低ＰＭ的燃点，使ＰＭ能在较　低的温度下燃烧掉，一般称主动再生。利用外部能　源来提高排气温度将捕集器材料上的ＰＭ燃烧掉，　一般称为被动再生。被动再生是一种定期苒生，需　要复杂的检测和控制技术以决定再生时间。将主动　再生与被动再生技术结合起来应用，效果显著。　８．２催化净化装置　催化净化装置是一种内部装有催化剂的装置，　安装在发动机的排气管中。催化剂能使发动机排气　中的有害成分加速转变成无害成分。催化净化方法　有催化氧化法，即以铂（Ｐｔ），钯（Ｐｄ），黄金（Ａｕ），钴　（Ｃｏ），镍（Ｎｉ）等金属及其氧物化作为催化剂，使有　害成分Ｃ０和ＨＣ氧化成无害成分ＣＯ：和ＨｚＯ；另　一种是催化还原法，以碱金属或钴铬合金作为催化　剂，使ＮＯ　还原为Ｎ　和Ｏ　。氧化催化反应装置仅　依靠氧化反应降低ＣＯ和Ｈｃ，但如果柴油中的含Ｓ　量高的话，则会产生ＳＯ　，增加ＰＭ排放。选择还原　催化转化器主要有选择性非催化还原（ＳＮｃＲ）、非　选择性催化还原（ＮＳＣＲ）和选择性催化还原（ＳＣＲ）　等３种。现在已经研制出可连续再生的ＰＭ捕集器　（ＣＲＴ），它可同时用于处理排气成分，图１６为ＣＲＴ　的转换效率，图１７为ＣＲＴ的系统示意图。　图１６　ＣＲＴ的Ｎｑ转换效率　ｃＩＩ￣２ｏ２芦ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ　２ＮＯ２＋Ｃ≠２ＮＯ＋ＣＯ２　２ＣＯ＋Ｏ２　２ＣＯ２　２ＮＯ＋Ｏ２｛２ＮＯ２　图１７　ＣＲＴ的系统示意图　

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２００６年２月　冒晓建，等：满足未来排放要求的轿车用柴油机关键技术　９改善柴油品质　柴油的品质直接影响发动机的正常运转寿命、　燃油消耗和排放，很多国家通过强制性法规以提高　燃油品质。　劣质柴油中含有更多的杂质和Ｓ。杂质可能损　坏喷射系统中喷油嘴和柱塞等精密偶件；含Ｓ量高　的柴油将大大提高汽车尾气中ＰＭ的排放量，柴油　中的Ｓ将侵蚀和损坏发动机系统。此外，有些车辆　尾气后处理装置的工作效果也随燃油中Ｓ含量的增　加而减弱，甚至因被毒化而永久失灵。世界燃油组　织（Ｗｏｒｌｄ—Ｗｉｄｅ　Ｆｕｅｌ　Ｃｈａｒｔｅｒ）提供的一份资料表　明，减少燃油中的Ｓ含量将使得车辆尾气中的ＰＭ　排放大大减低。在西维纪尼亚大学车辆试验室的一　次试验表明，如果使用含Ｓ量为１５×１０　的柴油，　车辆尾气中的ＰＭ，ＨＣ和ＣＯ的含量降低了９０　～　９９　。　十六烷值在柴油机燃料参数中对ＮＯ　排放影　响最大。燃油十六烷值较高时其稳定性变差，极易　裂解为碳烟，ＰＭ和ＨＣ排放会有所增加；但发火性　能好，柴油机点火延迟期缩短，缸内温度与压力降　低，ＮＯＩ排放亦降低。当十六烷值从４ｏ提高到５ｏ　时，ＮＯ　排放可降低１０　左右。　柴油中的多环芳香烃会使着火延迟期变长，反　应剧烈，柴油机工作粗暴，ＮＯ　排放增加；多环芳香　烃不易雾化，容易形成局部富燃区，在高温缺Ｏ　时　分解产生碳烟，增加ＰＭ的排放。因此，必须采用中　压加Ｈ。改质等技术生产低Ｓ、低芳、高十六烷值优　质柴油；还可以采用含流动改进剂的多功能柴油添　加剂、柴油清净剂和十六烷值改进剂等来改善柴油　的品质。　１Ｏ柴油机轻量化　由于铸件形状自由度高、高温强度大以及再循　环效率高，构成汽车的零部件中约有２Ｏ　为铸件，　而动力装置的大部分零件均采用铸造来生产。为了　减轻整车的质量，几乎所有的整车厂都对柴油机的　质量进行了近乎苛刻的要求，为此柴油机研制者不　得不采用轻型材料和特殊工艺，主要包括：　ａ）缸盖、机体、曲轴箱、油底壳等主要部件材料　均选用高强度铝合金，同时将机体设计为“封闭式壳　体”结构；　ｂ）采用压铸工艺保证零部件的强度和密封性　能；　ｃ）通过多功能集成，确保实现轻型结构和减少　结构的开发目标，水泵、节温器、冷却水通道、进回　机油通道等均集成在机体内，减少密封面和安装螺　栓的数目；　ｄ）为了增加铝合金机体的强度，选用了贯穿拉　杆螺栓紧固的结构方案，这样在缸盖范围内就不会　产生临界拉应力，从而确保气缸孔具有最佳形状。　气缸孔、主轴承孔和齿轮轴支承孔均在压紧的状态　下加工成形。为了便于生产装配和售后拆装，拉杆　螺栓在气缸盖／机体分界面处分成两节，由一个高强　度滑动螺套连接，该螺套在螺旋方向上可移动调节，　机体上的定位槽可防止其转动；　ｅ）按照以上设计理念和工艺，柴油机质量比采　用铸铁件减轻４０　以上。　１１　其他技术　除了以上技术措施，各大柴油机和轿车制造商　针对降低机油消耗、油气分离、带中冷的双涡轮增压　器、液力气门间隙调节器、进排气消声控制、碳素纤　维加载低电压机外净化等技术进行了广泛的研究和　应用；整车ＮＶＨ研究也进行了大量的工作并已经　形成了相关的标准。　１２　结论　ａ）柴油机技术的进步和应用表明，轿车动力柴　油化是必然的发展趋势；　ｂ）电控高压燃油喷射系统、多气门、可变涡流、　ＶＮＴ、带中冷的ＥＧＲ、先进的燃油系统、排气后处　理等关键技术是保证柴油轿车满足未来排放要求的　重要手段；　ｃ）轿车用柴油机的轻量化可进一步提高整车　的动力性、经济性等；　ｄ）合理采用预喷射等技术可优化轿车柴油机　的振动和噪声，提高柴油轿车的舒适性；　ｅ）要根据实际情况，有选择性使用本文列举的　技术措施，以充分发挥各种关键技术的作用。　参考文献：　［１］冒晓建．ＧＤ—ｌ高压共轨喷油系统电子控制的研究与电　拉供油泵的３ｔ￣ＥＤ］．上海：上海交通大学，２００２．　［２］蒋德明．内燃机原理［Ｍ］．西安：西安变通大学出版，　ｌ９８６．　［３］Ｇｕｅｒｒａｓｓｉ　Ｎ，Ｄｕｐｒａｚ　Ｐ．Ａ　Ｃｏｍｍｏｎ　Ｒａｉｌ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　Ｓｙｓ—　ｔｅｒｎ　Ｆｏｒ　Ｈｉｇｈ　Ｓｐｅｅｄ　Ｄｉｒｅｃｔ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　Ｄｉｅｓｅｌ　Ｅｎｇｉｎｅｓ［Ｃ］．　

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?　１４?　车用发动机　２００６年第１期　ＳＡＥ　Ｐａｐｅｒ　９８０８０３，１９９８．　［９１王均效，陆家祥，谭丕强，等．柴油机高压共轨喷油系统　［４３卓斌，冒晓建，邦海涛．柴油机喷射共轨系统的控制策　的发展动态［Ｊ］．柴油机，２００１（５）：卜１１．　略与排放净化［Ｃ］．上海：２０００年上海机动车与环境论　［１ｏ］Ｘｉａｏｊｉａｎ　Ｍａｏ，Ｂｉｎ　Ｚｈｕｏ，Ｌｉｎ　Ｙａｎｇ．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｓｔｕｄｙ　坛清洁柴油车专题论文集，２０００．　ｏｆ　Ｉｄｌｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｎ　Ｄｉｅｓｅｌ　Ｅｎｇｉｎｅｓ　ｗｉｔｈ　Ｈｉｇｈ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　［５３张晓力，王尚勇，张幽彤．粜油机电控共轨喷油系统发展　Ｃｏｍｍｏｎ　Ｒａｉｌ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ＳｙｓｔｅｍｉＣ］．Ｔｈｅ　５ｔｈ　ｌｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ—　现状［Ｊ］．内燃机，２Ｏ０２（２）：３　５．　ａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｎｅｗ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　ａｎｄ　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｓ，　［６］郭海涛＋高压共轨喷油系统喷油规律与控制研究［Ｄ］．　２００１：４４９－４５４．　上海：上海交通大学，２００１．　Ｅｌ１］冒晓建，肖文雍，常久鹏，等．ＧＤ一１车用电控柴油机　ｒ７］Ｉｓａｏ　Ｏｓｕｋａ，Ｍａｓａｔａｋａ　Ｎｉｓｈｉｍｕｒａ．Ｂｅｎｅｆｉｔｓ　ｏｆ　Ｎｅｗ　Ｆｕｅｌ　高压共轨系统硬件的开发［Ｊ］．内燃机学报，２００２（５）：　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　０ｎ　Ｃｏｌｄ　Ｓｔａｒｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　４１９—４２３　Ｄｉｅｓｅｌ　Ｅｎｇｉｎｅｓ—ｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｏｌｄ　Ｓｔａｒｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　［１２］冒晓建，邦海涛，虞金霞，等．车用柴油机共轨燃料喷射　Ｗｈｉｔｅ　Ｓｍｏｋｅ　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｂｙ　Ｍｅａｎｓ　ｏｆ　Ｍｕｌｔｉ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　系统的设计［Ｊ］．内燃机工程，２００２，２３（３）：５４　５７．　ｗｉｔｈ　Ｃｏｍｍｏｎ　Ｒａｉｌ　Ｆｕｅｌ　Ｓｙｓｔｅｍ（ＥＣＤ－－Ｕ２）［Ｃ］．ＳＡＥ　［１３１周　梅．可变技术在车用柴油机上的应用［Ｊ］．内燃机，　Ｐａｐｅｒ　９４０５８６．１　９９４．　２００５（３）：１５　１９．　Ｅ８－１　Ｐｉｅｒｒｅ　Ｌ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ　Ｃｏｎｔｒｏ　Ｈｉｇｈ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｕｎｉｔ　Ｉｎ—　［１４］帅石金．均质充量压缩着火燃烧技术厦其研究进展　ｊｅｃｔｏｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｄｉｅｓｅｌ　Ｅｎｇｉｎｅｓ［Ｃ］．ＳＡＥ　Ｐａｐｅｒ　９１１８１９，　［Ｊ］．汽车技术，２００３（１）：１３—１７．　１９９１．　Ｔｈｅ　Ｋｅｙ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｏｆ　Ｄｉｅｓｅｌ　Ｅｎｇｉｎｅ　ｆｏｒ　Ｐａｓｓｅｎｇｅｒ　Ｃａｒ　Ｍｅｅｔｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｆｕｔｕｒｅ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ　ＭＡ０　Ｘｉａｏ—ｊｉａｎ，ＬＵ　Ｃｈｅｎｇ—ｗｅｉ，ＸＩＡＯ　Ｗｅｎ—ｙｏｎｇ，ＺＨ０Ｕ　Ｘｉｎ—ｌｉ，ＹＡＮＧ　Ｌｉｎ，ＺＨＵ０　Ｂｉｎ　（Ａｕｔｏ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００３０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｏｆ　ｄｉｅｓｅｌ　ｅｎｇｉｎｅ　ｆｏｒ　ｐａｓｓｅｎｇｅｒ　ｃａｒ　ｍｅｅｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．　Ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ＥＣＲ，ＥＵＩ，ＶＮＴ，Ｆｏｕｒ　ｖａｌｖｅｓ，ＥＧＲ　ｗｉｔｈ　ｃｏｏｌｅｒ，ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｇｅｎｅｒａｌｌｙ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅｍ　ｔＯ　ｔｈｅ　ｄｉｅｓｅｌ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｏｆ　ｅｎｇｉｎｅ　ｌｉｇｈｔ－ｗｅｉｇｈｔｅｄ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｆｕｅｌ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｔＯ　ｔｈｅ　ｃａｒ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒ　ｐｏｉｎｔ　ｏｕｔ　ｉｔ　ｉｓ　ｎｅｃｅｓｓａｒｙ　ｔｈａｔ　ａｌｌ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｍｕｓｔ　ｂｅ　ｔａｋｅｎ　ｉｎｔｏ　ａｃ—　ｃｏｕｎｔ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｏｆ　ｄｉｅｓｅｌ　ｅｎｇｉｎｅ，ａｎｄ　ｒｅｓｕｌｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ｅｘｅｒｔｅｄ　ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐａｓｓｅｎｇｅｒ　ｃａｒ；ｄｉｅｓｅｌ　ｅｎｇｉｎｅ；ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　［编辑：李建新］　?信息?　Ｃａｓｔｒｏｌ公司堆幽“Ｅｄｇｅ”合成．阁清油　润滑油制造商Ｃａｓｔｒｏｌ公司最近推出了全新的Ｅｄｇｅ系列合成润滑油，该系列油品可为发动机提供更好的保护，并可提升　发动机的性能。Ｅｄｇｅ系列包括７个品种，其中３款为汽油机和柴油机通用产品，２款的市场定位为提升发动机运动性能，另２　款则专为高性能增压柴油机设计。ＡｓｔｏｎＭａｒｔｉｎ公司宣称，其ＧＴ系列轿车在使用Ｅｄｇｅ系列油品后，发动机功率提升了　３．７３　ｋＷｈ４．４８　ｋＷ。在一１５℃低温试验中，两辆轿车分别使用Ｅｄｇｅ系列油品和传统油品，Ｅｄｇｅ在发动机中的流速是传统　油品的３倍。目前，合成油品的全球市场占有率为５％；但随着发动机技术的发展，对油品的要求也越来越高，合成油品的市　场前景颇为看好。　ＫＭＴ公甥的Ｎａｎｏ　Ｇｒｉｎｄｅｒ高精度研庸菜坑　瑞典的ＫＭＴ公司最近推出了Ｎａｎｏ　Ｇｒｉｎｄｅｒ高精度研磨系统，该系统在加工精度、加工效率、柔性以厦可靠性等方面都有　重大突破，适合加工轴承以度发动机燃油喷射系统等精密零部件　Ｎａｎｏ　Ｇｒｉｎｄｅｒ高精度研磨系统的研发历时１０　ａ。采用该系　统加工时，工件与磨削工具问的直线加工回路很短，以ｄｍ计，而传统的研磨机加工回路最长可达５　ｍ；系统的占地面积仅为　同等性能的传统研磨机的１／５，加工效率较传统研磨机高５Ｏ　；旋转部件很少，易损件只有１Ｏ个，而传统研磨机的易损件可这　几百个；因为采用了激光测量技术，大大提高了加工精度。此外，Ｎａｎｏ　Ｇｒｉｎｄｅｒ系统的噪声水平很低，加工环境很清洁。　［段金栋供稿］