随着全球可用石油资源的不断减少和社会对环保呼声的日益高涨,世界各国政府及汽车制造商都在全力加速研发绿色车用动力及车用新能源的进程。截至目前,主要有:纯电动车(EV)、混合动力车(HEV)、燃料电池车(FCEV)和柴油车(DV)等4大流派绿色动力倍受业界瞩目。其中,柴油发动机凭借成熟技术、显著的节油性能等诸多优势,被普遍认为是当前最切实可行的节能和环保解决方案。
轿车柴油化潮流
虽然,传统柴油机给人留下的滚滚黑烟、轰隆噪声等恶劣印象余患未除,但是随着现代电子控制技术在柴油机中的大量应用,现代柴油机的性能也早已脱胎换骨,柴油机不仅继续稳居中重型商用车龙头地位,而且在轿车及SUV等乘用车领域中的应用也呈现出普及之势。
在欧洲,欧盟主要国家的柴油轿车市场份额已经从1991年的16%快速增长到目前的45%,其中在德国、法国和西班牙一些国家,柴油汽车普及率甚至高达50%以上。同时,在日本及北美,柴油轿车的普及正方兴未艾。仅最近的5年中,美国市场柴油车销售便增长了56%。此外,在国内市场,除一汽大众、上海大众等欧系合资品牌汽车制造商,相继推出搭载柴油机的捷达、宝来、奥迪A6及帕萨特(出租车试用车型)外,江淮瑞风MPV和长城、陆风、曙光及华泰现代特拉卡SUV等诸多国产车,也纷纷推出了柴油机车型,以降低高油价给车主带来的经济压力。
据日本实野经济所预测,在2010年,欧洲50%以上的轿车是柴油轿车,同时,日本及美国的比例分别会达到10%和5.7%。另据美国的JD.POWER公司统计,到2015年全世界约有35%的车辆是柴油车。可见,国际汽车市场正呈现出一股强劲的轿车柴油化潮流。
柴油技术优势
总体而言,现代柴油机具有如下几大性能优势:
首先,燃油经济性高。与汽油机相比,柴油机可节省30%左右的燃油消耗。
其次,排放低。与汽油机相比,柴油机可降低二氧化碳排放20%~25%,具有良好的环保性。
再次,动力性强。柴油机固有的高压缩比、大功率输出特性,无疑可为驾驶者营造更高的驾驶乐趣。
另外,使用寿命长。柴油机属于压燃式内燃机,没有汽油机所用的高压放电点火系统,因此其可靠性更高、使用寿命更长。
此外,技术成熟、成本低。与其他新能源动力相比,现代柴油机在技术成熟度及制造成本方面均具有优势。
博世清洁柴油动力
博世是全球柴油系统及其技术开发领域的领军企业,亦是全球最大的柴油喷射技术供应商,其致力于柴油喷射技术生产研发的历史可追溯到78年前。1986年,博世在全球率先推出创新的电子柴油控制系统(EDC)技术;1997年,博世车用柴油高压喷射共轨系统投放市场。2004年,博世在全球售出的高压柴油喷射系统逾700万套。
博世电控柴油喷射系统
目前,博世公司引领技术潮流的柴油喷射技术主要有:
1. 分配泵
电控分配式喷油泵DIP(Distributor Injection Pump),简称分配泵,于上世纪80年代末推出,开创了轻量化及紧凑型高性能喷射系统的新时代。如今,博世分配泵已经历数代更新升级,最新的第4代产品中的VP30轴向分配泵和VP44径向分配泵的最大喷射压力分别可达1550巴和2000巴。高喷射压力提升了喷嘴气化(雾化)效果,进而降低了油耗及排放。同时,通过集成预喷射功能,博世新型分配泵能够有助于降低柴油车的噪声及提高柴油车驾乘舒适性。博世分配泵适用于轿车及中型商用车的柴油喷射系统,如一汽大众的捷达及奥迪A6等。
博世电控分配式喷油泵
2. 泵喷嘴
泵喷嘴UIS(Unit Injector System),是由高压泵和喷嘴组成一个紧凑的独立单元,安装在发动机缸头的气门之间,无需冗长的高压传输管路。泵喷嘴系统由发动机顶置凸轮轴提供安装在缸盖内单体喷油器(UI)所需的驱动力,其嘴端喷射压力最大可达到2050巴,通过机械和液压方式可以使全喷油量分成预喷和主喷两部分。泵喷嘴几乎适用于从轿车到重卡的各类车型。世界上首款百公里油耗仅3升的大众路波轿车便采用了博世泵喷嘴技术。此外,一汽大众推出的宝来1.9升TDI柴油车也采用了该泵喷嘴技术。
博世泵喷嘴
3. 单体泵
单体泵UPS(Unit Pump System),与UIS同属单柱塞泵系统,即每缸对应一个柱塞泵(喷油泵),因此能够精确控制喷入每一气缸的油量。与UIS略有不同的时,UPS的高压泵和喷油器总成之间,通过一根很短的高压油管连接在一起。由于主要部件彼此分离,所以其在发动机的安装布置更为自由,并且对结构紧凑化的要求可有所降低,因此单体泵主要适用于中重型柴油车,其最大嘴端喷射压力可达2000巴。
4. 共轨系统
共轨系统CRS(Common Rail System)属蓄压式喷油系统,由高压泵将燃油泵入并高压蓄存在一根共用的燃油轨道内而得名“共轨”。CRS喷射压力的产生和喷射过程相互独立,为进一步降低柴油机油耗和排放开辟了新途径,同时,共轨系统易于实现预喷射,有助于柴油车降低噪声及提高舒适性。
博世第一代共轨系统于1997年投放市场,其设计喷射压力为:轿车用1350巴,商用车用1400巴;博世于2001年开始批量生产的第二代共轨系统可产生高达1600巴的最大喷油压力。博世最新的第三代共轨系统不仅最高喷射压力升至1800巴,而且还采用压电式执行器取代传统的高速电磁阀,令喷油器开关速度倍增、喷射计量更精确,进而大幅降低了油耗和有害物排放。据悉,博世计划于2007年推出的共轨系统的喷射压力更将升至2000巴。
共轨系统是博世公司在全球推广的主打产品,适用于各类车型,如标致307柴油车及南京依维柯轻型车等。目前,博世公司计划将共轨系统销量在柴油喷射系统总销量中的比重,从2002年的42%提高到到2006年的65%。
博世柴油高压共轨喷射系统
博世第三代共轨系统用压电式喷油器