奔驰和奥迪的新一代柴油发动机 - 文章

奔驰和奥迪的新一代柴油发动机

作者：汽车制造业

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几乎是同时，奥迪、梅塞德斯－奔驰和标致公司与合作伙伴福特公司一起在市场上推出了配备V6增压柴油机的轿车。他们以大功率、低油耗和更好的车辆行驶性能向汽油发动机发起了冲击，迫使它们让出高档轿车的一部分市场。为了满足未来的排放要求，他们对这些新型柴油发动机的许多细节进行了改进，并且不断采用轻结构设计。

大众公司的新型V6纵置发动机采用了共轨喷射系统，在不久的将来，他们将推出2.7L发动机的另一个变型品种

梅塞德斯－奔驰公司在新型C320 CDI型柴油发动机的机体中采用了铝合金材料，铝合金材料的机体总重量只有41kg，在这种功率等级的柴油机中，采用铝合金材料制造机体还是一个创举。将来这种铝合金材料的机体将会用于各种纵置发动机的车辆中，首先是从M级轿车开始。将梅塞德斯－奔驰公司利用砂型铸造技术制造的这种铝合金机体与压力铸造相比，砂型铸造技术允许铸件的内腔形状更加复杂，可提高铸件晶体间的密度。

奥迪公司也推出了新一代的发动机产品，第一种新型的3－1－V6 TDI发动机用于奥迪A8、A6和A4轿车中，这些发动机的机体可承受180bar（1bar＝105Pa）的压力，因为它们采用的是GJV 450型材料（Vermikulargrafitguss）。这种高品质的金属材料可以铸造出壁厚仅为3.5mm的薄壁铸铁，从而使整个机体的重量减少了7kg。

另一种被投放市场的新型V6柴油发动机是Jaguar设计研发中心与福特公司、标致雪铁龙公司（PAS）共同合作的产物。据生产厂家称：在大批量生产时，这种发动机也将使用GJV 450型材料作为发动机机体的材料。利用这种材料制造的机体仅比PSA公司3L排量的V6汽油发动机机体多了15kg的重量。

在发动机的燃油喷射技术的研究中，研发人员集中精力进行减少有害气体排放、减少噪音的高压喷射和多次喷射的研究。在喷射系统的研制开发中，Bosch公司推出了第三代CR共轨喷射系统。

快速喷射

新型的压电技术在“在线喷射技术”方面将电磁阀挤出了历史舞台。这种压电技术的喷射控制元件距喷嘴距离很近。这一“近距离”的结构设计使得在线喷射式喷油器的零部件总数减少了75％。

压电式在线喷油器可以更快、更精确地执行发动机的燃油喷射指令，而精确定量的燃油喷射可以减少20％的有害物质。在新型的梅塞德斯V6发动机中，一个工作循环中压电式喷油器可进行5次燃油喷射，而原来只能喷射3次，压电式在线喷油器的响应时间仅为几微秒。

通过合理的油气分布，发动机的设计师们成功地减少了发动机燃烧工作时的噪声。在发动机的燃烧室中，油－气混合气有着很强的涡流，使得燃油与气体可以更好地进行混合，也优化了发动机的燃烧，因为进气道中的节气门改变了进气气流的流动。经过这样的燃烧优化之后，V6柴油发动机的排放指标达到了欧IV标准的要求了。

奥迪的传统是用柴油直喷式发动机作为轿车的动力。奥迪公司柴油发动机研发中心的领导人Richard Bauder先生认为，压电喷射系统很高的动态性能允许在整个发动机的功率范围内没有大的有害物质排放，实现“干净”的燃烧。奥迪公司新的车用柴油机系列利用与共轨系统配套的软件减少了有害物质的排放，这种被奥迪人称之为“MMA”的进气量－燃烧喷射控制软件系统通过氧传感器和空气质量传感器计算出合适的喷油量，以便得到精确的废气回用率。利用MMA最少喷油量控制软件系统可以对最小的预喷射量进行精确的控制调节。例如可以在车辆的行驶过程中对各个喷油器进行不同的喷射量控制。为了减少发动机燃烧时的噪音，每个工作过程中的最大喷射量为0.85～1.3mg，柴油的油滴越小，燃烧越均匀。

一台发动机，两家公司，4个品牌：由福特与PSA合作生产的现代增压柴油机用于不同的车辆

标致公司V6发动机的关键是西门子VDO公司生产的共轨喷射系统，它的喷射压力可以高达1650bar，压电式喷油嘴共有6个直径为145mm的喷油孔。发动机的每一个工作循环可实现6次燃油喷射：两次预喷射可以降低发动机燃烧时的噪音；两次主喷射可以产生很大的发动机输出扭矩；两次辅助喷射可减少有害物质的形成。在发动机的中央控制器中，共有23个传感器对发动机的工作情况进行监控，还有20个调节控制系统调节着发动机的工作参数。

排出的废气也将被利用起来

新一代柴油发动机中的电子控制器也控制着发动机废气回用系统和两个增压器。现代的TDI柴油发动机的增压器带有可通导风片，而这种发动机的外特性曲线中，大扭矩是明显地移向了低转速的区域。在梅塞德斯－奔驰公司新的6缸发动机中，他们将这种可调增压系统称为“VNT（变量增压系统）”，可通过调节阻风板的角度控制调节吸入空气的流量。这种变量增压器已达到的工作范围为1200～1400r/min，输出扭矩达400Nm。而奥迪V6则是利用Borg-Warner公司的增压系统来提高增压空气量的。增压器气道几何形状和电子调节的阻风板能够可靠地控制废气回用量和残余废气量的多少。

标致公司的柴油发动机采用了两个电子调节控制的废气增压器，这种6缸柴油发动机还采用了第3代烟尘过滤器FAP，使得有害颗粒物的排放量降到了最大极限值的一半。这种第3代颗粒过滤器有着8角形的横截面形状，大大提高了过滤器的过滤面积。由于过滤器采用了改进后的活性剂Eolys，使得颗粒过滤器的过滤性能大大改善。据标致公司的有关人员称，这种颗粒过滤器在车辆行驶21万公里后才需要更换。

梅塞德斯－奔驰公司的V6柴油发动机则是“另类”，除了奔驰、标致的轿车以外，它还用于时髦的美国克莱斯勒轿车和新型吉普Grand、切诺基等

梅塞德斯－奔驰公司CDI发动机采用的启动三元催化器和一个主三元催化器使他们的柴油发动机达到了欧IV排放标准的要求。

通过加热，它可使发动机排出的废气得到再生，而为了废气的再生，所消耗的仅仅是很少的补充喷射的燃油和因背压较高而增加的燃料。

奥迪公司在他们的车用柴油发动机中采用了奥迪典型的星形四气门控制技术，仅这一项发动机的技术改进就使他们达到了欧IV排放标准的要求：进气门和排气门各两个，再加上电子调节的涡流板就可以使发动机的气缸有着很好的油－气混合气的均匀填充，可以满足点火特性各个工作点的最佳匹配，从而减少了发动机工作时有害成分的排量。而这一技术在发动机大功率工作时特别重要，因为此时的进气通道在气缸充气时已关闭，从而有可能导致烟尘颗粒的增加。

这一经验对于奥迪自动档横置发动机的车型来说非常重要，因为这种自动档横置发动机的奥迪轿车大多数是在大负荷状态下运行的，即使是不使用颗粒过滤器，奥迪公司的这种6缸发动机的排放也比欧IV标准低50％。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (8/27/2005)


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