我国柴油机轿车的现状及发展前景

2024年3月4日发(作者：蔚来et5最新消息)

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２００６（４）总２００轻型汽车技术　技术纵横　２５　我国柴油机轿车的现状及发展前景　黄妙华张兴旺　（武汉理工大学）　摘要　本文详细分析了柴油机轿车的市场和优点，阐述了轿车柴油机及其发展前景，通过对　国内现状的分析指出了我国开展轿车柴油机研究和开发的必要性。　关键词：柴油机轿车发展　柴油机用作轿车动力由来已久。早在２Ｏ世纪　２Ｏ年代，欧洲一些著名的汽车制造商就相继开始研　制轿车柴油机。尽管当时轿车柴油机的功率很低，但　其热效率高、油耗低的优点还是得到了人们的认可。　到了２Ｏ世纪７Ｏ年代，由于发生了全球性石油危机，　最高值，然后趋于稳定。表ｌ为欧洲６国柴油机轿　车市场占有率增长情况。。　面对柴油机轿车市场的快速增长，一些知名厂　商正在全力以赴扩大轿车柴油机的研发和生产能　力。随着国际石油资源的恶化，柴油机轿车发展前　景一片良好。　人们对节油的重要性有了更加深刻的认识，促使各　大汽车公司对轿车柴油机进行研究开发，尤其在欧　洲，柴油机轿车产量开始增加，世界汽车工业出现了　轿车柴油机化的动向。　２柴油机轿车与汽油机轿车的比较　２．１经济性比较　１柴油机轿车的市场情况　柴油机以其经济性、耐久性好的优越性在１００　多年来取得了很大发展，尤其是最近几年，该地区市　场轿车柴油机化趋势更加明显，至２００４年，整个西　欧柴油轿车的市场份额平均已逼近５０％。正是由于　西欧多年来崇尚小型和节能的汽车，因此，尽管近来　在世界范围内油价飞涨，但这并未对该地区汽车市　（１）初置成本　柴油机轿车的初置成本已经接近汽油机轿车。　２Ｏ世纪８Ｏ年代前，汽油机多为化油器产品，２０世　纪８Ｏ年代后期，汽油机随着电控喷射系统的使用　与技术进步，成本有所提高。柴油机由于供油系统　的制造要求高，加工难度大，成本始终高于汽油机。　２Ｏ世纪９Ｏ年代末，柴油机技术取得了长足的进步，　电子控制燃油喷射技术的采用，减少了柴油机上的　复杂机械组件，成本增加不大，而柴油机的性能却　大大提高了，目前两者在小排量发动机的初置成本　方面已经不存在太大的差别。　（２）使用费用　发动机的主要使用费用是燃油消耗费用。柴油　机压缩比一般为ｌ６　２ｌ，汽油机为７～ｌＯ，柴油机　场造成非常明显的冲击。据有关研究机构预测，至　２０１５年，西欧市场柴油轿车的占有率将达到５５％的　表１　１　９９９～２００４年欧洲６国柴油机轿车市场占有率增长情况　年　份　年市场占有率％　２８　３２　１９９９　２Ｏ０ｏ　２ｏｏ１　２ｏｏ２　２ｏｏ３　２０ｏ４　３６　４１　４４　４８　的热效率显然要高得多，加之柴油价格比汽油价格　低，因而柴油机轿车比同级别的汽油机轿车节省燃　油费用约３３％　４０％，使用费用的差别十分显著，　而且两者差距还有不断扩大的趋势，这是柴油机轿　

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２６　技术纵横　轻型汽车技术２００６（４）总２００　车最显著的一个特点。　市形象建设，自然不能接受冒黑炯的柴油汽车。要　２．２使用性能比较　消除人们对柴油汽车的这种看法，还需要一定的时　柴油机轿车最高时速和加速性能逊色于汽油机　间。２００１年３Ｌ　Ｌｕｐｏ柴油机轿车的成功已引起世人　轿车，两者相差２０％一２５％，这是柴油机轿车与汽　对柴油机轿车的重新认识，国人也更加关注柴油机　油机轿车性能上的主要差距。而柴油机轿车在低速　轿车。　区扭矩大的牛寺．Ｉ生，使轿车更具有良好的驾驶性能。柴　３．２用户结构方面的局限　油机的比功率与汽油机相比还有不小的差距。目前，　从我国轿车用户的结构来看，可分为出租车用　先进的柴油机比功率为５０ｋＷ／Ｌ，汽油机则可达到　车、家庭用车和公务用车３种方式。　租车行业行　７０　ｋＷ／Ｌ，相同排量的柴油机不及汽油机的功率大。　驶里程大，对省油可靠的柴油机轿车最感兴趣，是　排量小于３Ｌ的现代新型柴油机轿车与汽油机　未来柴油机轿车的主要市场。家庭用车也比较注重　轿车的性能相比差距不大，其体积功率已接近汽油　轿车的节能性，但因其平均年行驶里程不大，国内　机的水平。而在大排量发动机方面，轿车都是选用汽　税费又高，油料费占使用费的比例不像欧洲那样　油发动机，柴油机目前还不适合用于大型的高级轿　大，人们普遍对柴油机还存有怀疑，这些会影响到　车上，但这一情况目前已开始有了改变。　柴油机轿车进入家庭的发展。公务用车性能要求　２．３舒适性比较　高，目前对柴油机轿车的兴趣还不大。　噪声和振动是发动机影响轿车舒适性的２个难　３．３时间上的体现　题，现在这些问题已经得到了有效解决。日产汽车公　从现实情况来看，我国柴油质量要想普遍提　司ＹＤ（２．２／２．５Ｌ）和２Ｄ（３．ＯＬ）系列柴油机通过采　高，达到柴油机轿车正常运行所需要的世界２类柴　用ＮＩＫ燃烧模式、新型喷嘴、优化喷射凸轮轮廓和　油标准绝非易事，也绝非短时间可以达到。近几年　喷嘴涡轮等措施，降低了燃烧噪声，通过减少运动部　来，尽管有许多人士不断呼吁尽快提高我国柴油品　件的质量，降低振动和摩擦，从而降低了噪声，并通　质，但有关部门还没有拿出改善油品的实施计划。　过采用摇臂罩链条软支架，降低了车辆噪声。在降低　提高柴油品质，需要投入大量资金对炼油设备进行　振动方面，ＹＤ（２．２／２．５Ｌ）系列采用了主动式发动机　技术改造和引进新的技术与装备。至少需要３　５　减震支架（ＡＣＭ），２Ｄ（３．ＯＬ）系列则采用平衡轴。通　年的时间。　过采取以上技术措施，使这两种系列柴油机的噪声、　振动水平可与汽油机相媲美。　４轿车柴油机的发展　３我国柴油机轿车发展的市场环境分析　柴油机轿车与汽油机轿车相比还存在如比功　率、加速性、最高时速等性能方面缺憾，它的废气排　柴油机轿车在节省能源、保护环境，可靠耐用方　放还不尽如人意，使用燃料的质量还有待提高。在　面超过汽油机轿车，１００Ｋｍ油耗为３Ｌ的柴油机轿　今后柴油机发展的研究方向还要在以下几个方面　车已经研制成功并投放市场，大排量发动机技术也　作出努力。　取得了新的突破。柴油机轿车在发达国家的销售迅　４．１燃烧系统的改进　速提高，市场表现活跃。这些都促使我们要研究我国　柴油机的性能很大程度上取决于气缸内的燃　柴油机轿车的发展，分析其发展所面临的市场环境，　烧过程，改进燃烧过程的各个环节，如燃油喷射系　更有效地发展我国的柴油机轿车。由于不同因素影　统、进气系统、进气道形状和燃烧室形状等，都可以　响，我国柴油机轿车市场环境与国外相比有很大的　改善燃烧过程。　不同的。　小排量柴油机燃烧系统可分为两大类：分隔式　３．１人们观念意识方面的缺陷　和直接喷射式。分隔式燃烧系统具有较低的ＮＯｘ排　一直以来，国人普遍对柴油机没有好感。许多城　放和燃烧噪声，但由于散热面积和通道节流损失　市都曾使用过柴油机公交车，其刺鼻的黑烟令人难　大，热效率相对较低；直接喷射式则将燃油直接喷　忘，很快被纷纷限制使用，有些城市还做出禁止给柴　进燃烧室，因此燃烧效率高，但要求发动机吸入较　油车上牌照的决定。目前，国内许多城市十分注重城　多的空气，其热效率比分隔式高１５％　２０％，所以　

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２００６（４）总２００轻型汽车技术　采用直喷式燃烧系统比分隔式系统可节油５％～　１０％。直喷式柴油机在提高燃油经济性、降低油耗方　面具有较大优势，代表着未来的发展方向，市场的占　有率将进一步上。　４．２增压技术　涡轮增压技术的采用是柴油机实现轻量化、高　输出的重要手段，再加上中冷技术，不仅能够充分利　用废气能量，而且还可以减少尾气排放中的有害成　的。　涡轮增压和中冷技术也是降低ＮＯｘ和微粒物，　提高柴油机经济性和动力性的最佳途径。通过降低　进气温度来增加进气量，提高空气过量系数，与非增　压柴油机相比，功率可提高２０％～５０％，高增压柴　油机的功率最大可提高一倍，而且可以使柴油机在　中、低速下的扭矩高于汽油机，体积功率与汽油机相　近。欧、美、日重型柴油机已全部采用增压器，中小排　量柴油机装备增压器的比例也逐年上升，目前已达　到８０％提高了车辆的动力性的经济性，今后该比例　将进一步长升。　４．３最佳电子控制　对于涡轮增压直喷式柴油机，主要采用电子控　制喷射装置。该装置以电子控制液压单元取代了机　械式调节装置，用电位计控制踏板位置，同时将曲轴　转角位置和转速等参数传送给控制器，其功能主要　包括：　（１）利用发动机特性曲线控制喷油时间和喷油　量。　（２）确保喷油量，喷油时间和冷却液温度、进气　温度、燃烧温度以及增加压力相匹配，进而优化冷启　动。　（３）实现精确的废气再循环调节。　（４）精确校正喷油量和喷油开始时问，控制尾　气排放。　同时，柴油机将广泛采用电子控制发动机管理　系统，通过各种传感器随时监测发动机载荷，转述、　冷却液温度和再循环废气量，计算机实时进行数据　处理并控制喷油时间和废气在循环。　４．４排气后处理技术　技术纵横　２７　柴油机排放的有害成分主要是微粒物质和　ＮＯｘ。采用先进的喷射系统可以减少微粒物质的排　放，而废气再循环则是有效控制ＮＯｘ的最佳途径。　为满足越来越的严历的排放法规，柴油机在全　面采用电子控制的基础上，不断改进废气再处理技　术。氧化催化器在这方面取得了举足轻重的作用，　该装置是基于单体陶瓷式结构发展而来的，能够对　废气进行较为充分的再处理，以降低废气中ＨＣ，ＣＯ　和ＮＯｘ等的浓度。研究结果显示，采用先进涂覆技　术的氧化催化剂可以将废气中的ＨＣ，ＣＯ和ＮＯｘ分　别减少４０％一７０％，５０％～８０％，１０％～２０％，减少　微粒物质排放３０％　４０％。欧、美、日各国正在从事　催化还原理论和氧化催化剂的研究，以解决柴油机　使用催化剂不能实现排气，特别是ＮＯｘ大幅度降低　和催化剂耐久性的问题。　５结束语　总之，随着近年来柴油机技术的进步，特别是　小型高速柴油发动机的新发展，一批先进的技术，　例如电控直喷、共轨、涡轮增压、中冷等技术得以在　小型柴油发动机上应用，使原来柴油发动机存在的　缺点得到了较好的解决，而柴油机在节能与ＣＯ２排　放方面的优势，则是包括汽油机在内的所有热力发　动机无法取代的，因此，先进的小型高速柴油发动　机，其排放已经达到欧洲ＩＩｌ号的标准，成为“绿色　发动机”，可以预见，我国将出现越来越多的柴油轿　车。柴油机轿车不管从经济性能还是动力性能以及　排放性能，都有其独特的优势，同时考虑到中同目　前所面临的能源及环保问题，特别是中国将举办　２００８年奥运会，全世界都在关注中国的环境问题，　柴油机轿车也许是中国的最佳选择之一。　参考文献　１　蒋向佩．汽车柴油机构造与使用ｆＭ１．北京：　机械工业出版社，１９９１　２姚春峰．新编柴油汽车使用与维修指南ＩＭ】．　北京：北京理工大学出版社，１９９９　３孙宗强．世界轿车柴油机的现状和发展［Ｉ】．　内燃机，１９９９（８）