大众都不会的技术 先进清洁柴油机技术解析

●未来技术-柴油机HCCI均质充量压燃技术

　　未来排放法规将会越来越严格，即便是高压共轨柴油机也只是扩散燃烧，燃烧反应速率远高于燃料和空气混合速率。混合气体浓度和温度分布都不均匀，扩散火焰外缘的高温富氧区产生氮氧化物NOx，内部高位缺氧区产生微粒PM。因此传统意义上燃烧的柴油机必然存在氮氧化物NOx和微粒PM。

　　HCCI（Homogeneous Charge Compression Ignition）均质充量压燃技术是结合传统汽油机和柴油机的优点，实现均质混合气自燃。HCCI燃烧是一种全局燃烧过程，可理解为燃烧过程为碳氢化合物自身氧化反应，没有可识别的火焰锋面，几乎不受空气流动强度影响。尽管现在柴油机的燃烧方式是广义的HCCI，还是存在燃烧局部温度过高。HCCI均质充量压燃技术有燃烧速度快、持续时间短、稳定性高、燃烧最高温度低特性。由此可得，柴油机的热效率将会提高，动力性能和燃油经济性大幅度提升。HCCI均质充量压燃技术燃烧温度比传统柴油机要低，没有局部高温反应区和混合不均匀区域，减少燃烧不完全的现象。从而可以减少90%～98%的氮氧化物NOx排放和大幅度降低微粒PM排放。

　　未来柴油机技术将是越来越成熟，如二级涡轮增压器，低速启动小型涡轮，高速采用大型涡轮、双EGR废气再循环系统、低压缩比，防止高温燃烧噪音等技术。因此现代柴油车不再是“黑噪抖”的代名词。从燃油经济性方面来说，现代柴油机已经达到混合动力车的水平，而且柴油价格也比汽油来得要便宜，同时动力表现还更好。最为重要的是柴油车排放水平早已与汽油车相当，甚至在二氧化碳排放上更少。

● 简析优秀柴油机-SKYACTIV-D柴油机-全球首款无需配备NOx尾气处理

　　马自达创驰蓝天技术不单只应用在汽油机上，而且应用在柴油机上的变化更让人刮目相看。SKYACTIV-D柴油机主要采用低压缩技术、减少缸内磨损技术、可变叶片二级涡轮增压器等技术。其中2.2升双涡轮增压SKYACTIV-D柴油机配备在马自达ANTEZA上，其最大功率128kW（175ps）在4500转爆发，最大扭力420N·m只需2000转，百公里油耗仅为5.3升。

　　由于采用低压缩比技术，压缩比只有14：1，与汽油机相当。降低压缩比可大大降低燃烧温度，极大的减少氮氧化物NOx的排放，同时让燃烧压力下降，防止柴油车的震动以及噪声等缺点。由于工作温度和压力减少，工作负荷大幅度降低，可使发动机无需再背负厚重的缸体，从而达到较高的轻量化。因此SKYACTIV-D柴油机无需配备氮氧化物NOx后处理器也能达到日本的排放标准。

● 总结

　　柴油机从传统的柱塞泵或分配泵时代跃升至高压共轨时代，如同汽油机从化油器直接蹦到缸内直喷时代。柴油机的改变是有目共睹的，其中绝大部分技术是为了提升排放性能所用。在众多先进的电控技术加持下，现代的柴油机几乎不会有黑烟或排放动辄超标的情况出现，更重要是机内净化能力，若本身机子燃烧不好，就算再多的机外尾气处理也无补于事。可贵的是，柴油机同样保留低使用成本和高效动力的特性，同时排放又能满足要求，还有什么理由拒绝？当然还有人说它嘈，在高级的SUV上，其震动和噪声得到很好的控制，实际驾驶几乎感受不到；低级别的车型上，由于缸内燃烧优化，同样也不至于太难接受。

　　如今的柴油机技术已经发展到一个较高的水平，可惜的是国内自主品牌还是没有掌握真正的技术。高压共轨、涡轮增压、EGR等技术基本上都是受制于外人，这恰恰也是国家没有明确大力支持柴油机乘用车的原因之一。同时，国内油品质量还有待提升——除了硫含量较多外，胶质较多也是造成发动机容易受损的原因之一。从《中国制造2025》政策解读来看，国家还是想发展柴油机乘用车的，并且部分自主品牌也跃跃欲试，对先进柴油机进行研发生产。或许，在青山三十而立时，国内的柴油机乘用车将会百花齐放。（图/文/摄：太平洋汽车网 赖达聪 青山三剑客）

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