柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的技術(shù)革命
發(fā)布時(shí)間：2014-03-19
油泵油嘴是柴油機(jī)噴油系統(tǒng)的兩個(gè)主要關(guān)鍵部件，被稱(chēng)為“汽車(chē)心臟的心臟”。20世紀(jì)90年代后半期，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生了一次重大的技術(shù)變化，即有柴油發(fā)動(dòng)機(jī)心臟之稱(chēng)的燃油噴射系統(tǒng)從機(jī)械式轉(zhuǎn)向電子控制式。這個(gè)變化極大地改善了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)性能。
“汽車(chē)心臟的心臟”
由于柴油的物理化學(xué)特性，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)必須配備較復(fù)雜的噴射系統(tǒng)。自從1892年狄塞爾發(fā)明第一臺(tái)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以后的100年間，柴油機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)都是機(jī)械式的，而油泵油嘴就是這個(gè)系統(tǒng)中的兩個(gè)主要關(guān)鍵部件(見(jiàn)圖1)。它們對(duì)柴油燃燒的效率、排放水平以及動(dòng)力性能等關(guān)鍵指標(biāo)有著決定性的影響。在一定范圍內(nèi)，油泵油嘴成為了柴油機(jī)噴油系統(tǒng)的代稱(chēng)，被稱(chēng)為“汽車(chē)心臟的心臟”，這一習(xí)慣甚至延續(xù)到電噴時(shí)代。
由于在技術(shù)上復(fù)雜、加工難度大，而且相對(duì)獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)的其他部分，油泵油嘴設(shè)備往往由一些專(zhuān)業(yè)企業(yè)生產(chǎn)，逐漸形成了一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的分支行業(yè)。
直到十幾年前，柴油機(jī)性能仍然不能令人滿意，巨大噪音、滾滾黑煙，柴油機(jī)車(chē)一直被當(dāng)作工業(yè)文明的反面典型。正是因?yàn)樵胍舾?、震?dòng)大、排放污染嚴(yán)重等缺陷，所以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期以來(lái)很少受到轎車(chē)的青睞，盡管它具有更好的動(dòng)力性能。
技術(shù)革命的兩大動(dòng)力
最近10年間，一次重大技術(shù)變化大幅度改變了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。
技術(shù)變化的第一個(gè)動(dòng)力來(lái)自政府管制下的市場(chǎng)需求變化。隨著環(huán)保意識(shí)高漲，1982年至1998年間，美國(guó)政府對(duì)汽車(chē)柴油機(jī)氮氧化物和顆粒的允許排放值降低了三次；歐洲的排放法規(guī)也從1993開(kāi)始執(zhí)行的歐I標(biāo)準(zhǔn)迅速提高到歐II和歐III標(biāo)準(zhǔn)，目前乘用車(chē)已經(jīng)開(kāi)始執(zhí)行歐IV標(biāo)準(zhǔn)，而商用車(chē)在2006年1月也將開(kāi)始執(zhí)行歐IV標(biāo)準(zhǔn)。各國(guó)法規(guī)對(duì)都對(duì)柴油機(jī)的發(fā)展形成了越來(lái)越大的壓力，迫使企業(yè)尋求技術(shù)解決之道。
技術(shù)變化的第二個(gè)動(dòng)力來(lái)自新技術(shù)供給的變化。進(jìn)入80年代之后，電子技術(shù)和精密加工技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步，特別是電磁控制手段的加入，新的電控噴射系統(tǒng)得以徹底替代傳統(tǒng)機(jī)械式噴油系統(tǒng)。一般認(rèn)為，經(jīng)過(guò)改進(jìn)的機(jī)械控制噴射系統(tǒng)最多可以滿足歐I、歐II排放標(biāo)準(zhǔn)，但如果要達(dá)到歐III甚至更為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)就須采用電控噴油系統(tǒng)。隨著控制手段更加精確，柴油機(jī)的震動(dòng)、噪音被大大減小，舒適性大大提高，進(jìn)而使柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性好、動(dòng)力大等優(yōu)點(diǎn)充分凸現(xiàn)。
面對(duì)市場(chǎng)需求的壓力和重要的技術(shù)突破，國(guó)際上有關(guān)的大公司都對(duì)開(kāi)發(fā)新一代燃油噴射系統(tǒng)進(jìn)行了大量投入。上世紀(jì)80年代末到90年代，德國(guó)博世(Bosch)、日本杰克賽爾(Zexel)、美國(guó)Stanadyne等公司分別推出了基于不同設(shè)計(jì)理念的電控柴油噴射系統(tǒng)。1987年前后，由菲亞特首先提出的電控高壓共軌系統(tǒng)后來(lái)逐步成為一個(gè)主流的方向。從1993年前后，博世從菲亞特手中買(mǎi)斷專(zhuān)利，開(kāi)始了共軌系統(tǒng)的研發(fā)。電控共軌系統(tǒng)是解決柴油機(jī)排放問(wèn)題和進(jìn)一步改善性能的關(guān)鍵。
轎車(chē)的柴油機(jī)化趨勢(shì)
電控噴射系統(tǒng)的革命大大擴(kuò)展了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用范圍。由于電控高壓共軌等一系列燃油噴射技術(shù)的出現(xiàn)，柴油機(jī)的噪音大大降低、舒適性大大提高，加上柴油機(jī)在能源效率上的固有優(yōu)勢(shì)，原來(lái)為汽油機(jī)所統(tǒng)治的轎車(chē)行業(yè)呈現(xiàn)出明顯的“柴油機(jī)化”趨勢(shì)，尤其是在歐洲。隨著國(guó)際各大汽車(chē)廠商不斷推出柴油機(jī)配置的轎車(chē)產(chǎn)品，這一趨勢(shì)大有被不斷加速的可能。
目前，世界范圍內(nèi)總質(zhì)量大于3.5噸的汽車(chē)90%都采用的是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，2004年歐共體國(guó)家新生產(chǎn)的轎車(chē)48.2%采用了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。寶馬的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)轎車(chē)比例已達(dá)60%，而奔馳新車(chē)型也提高柴油機(jī)比例。目前國(guó)產(chǎn)轎車(chē)中，只有捷達(dá)、寶來(lái)和奧迪等有柴油機(jī)產(chǎn)品，但采用的都不是國(guó)際最先進(jìn)技術(shù)。
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統(tǒng)計(jì)
