柴油机燃油系统的技术革命

　　油泵油嘴是柴油机喷油系统的两个主要关键部件，被称为“汽车心脏的心脏”

　　路风 封凯栋 曹崴

　　20世纪90年代后半期，柴油发动机发生了一次重大的技术变化，即有柴油发动机心脏之称的燃油喷射系统从机械式转向电子控制式。这个变化极大地改善了柴油发动机的技术性 能。

　　“汽车心脏的心脏”

　　由于柴油的物理化学特性，柴油发动机必须配备较复杂的喷射系统。自从1892年狄塞尔发明第一台柴油发动机以后的100年间，柴油机的燃油喷射系统都是机械式的，而油泵油嘴就是这个系统中的两个主要关键部件(见图1)。它们对柴油燃烧的效率、排放水平以及动力性能等关键指标有着决定性的影响。在一定范围内，油泵油嘴成为了柴油机喷油系统的代称，被称为“汽车心脏的心脏”，这一习惯甚至延续到电喷时代。

　　由于在技术上复杂、加工难度大，而且相对独立于发动机的其他部分，油泵油嘴设备往往由一些专业企业生产，逐渐形成了一个相对独立的分支行业。

　　直到十几年前，柴油机性能仍然不能令人满意，巨大噪音、滚滚黑烟，柴油机车一直被当作工业文明的反面典型。正是因为噪音高、震动大、排放污染严重等缺陷，所以柴油发动机长期以来很少受到轿车的青睐，尽管它具有更好的动力性能。

　　技术革命的两大动力

　　最近10年间，一次重大技术变化大幅度改变了柴油发动机的性能。

　　技术变化的第一个动力来自政府管制下的市场需求变化。随着环保意识高涨，1982年至1998年间，美国政府对汽车柴油机氮氧化物和颗粒的允许排放值降低了三次；欧洲的排放法规也从1993开始执行的欧I标准迅速提高到欧II和欧III标准，目前乘用车已经开始执行欧IV标准，而商用车在2006年1月也将开始执行欧IV标准。各国法规对都对柴油机的发展形成了越来越大的压力，迫使企业寻求技术解决之道。

　　技术变化的第二个动力来自新技术供给的变化。进入80年代之后，电子技术和精密加工技术的长足进步，特别是电磁控制手段的加入，新的电控喷射系统得以彻底替代传统机械式喷油系统。一般认为，经过改进的机械控制喷射系统最多可以满足欧I、欧II排放标准，但如果要达到欧III甚至更为严格的排放标准就须采用电控喷油系统。随着控制手段更加精确，柴油机的震动、噪音被大大减小，舒适性大大提高，进而使柴油机经济性好、动力大等优点充分凸现。

　　面对市场需求的压力和重要的技术突破，国际上有关的大公司都对开发新一代燃油喷射系统进行了大量投入。上世纪80年代末到90年代，德国博世(Bosch)、日本杰克赛尔(Zexel)、美国Stanadyne等公司分别推出了基于不同设计理念的电控柴油喷射系统。1987年前后，由菲亚特首先提出的电控高压共轨系统后来逐步成为一个主流的方向。从1993年前后，博世从菲亚特手中买断专利，开始了共轨系统的研发。电控共轨系统是解决柴油机排放问题和进一步改善性能的关键。

　　轿车的柴油机化趋势

　　电控喷射系统的革命大大扩展了柴油发动机的应用范围。由于电控高压共轨等一系列燃油喷射技术的出现，柴油机的噪音大大降低、舒适性大大提高，加上柴油机在能源效率上的固有优势，原来为汽油机所统治的轿车行业呈现出明显的“柴油机化”趋势，尤其是在欧洲。随着国际各大汽车厂商不断推出柴油机配置的轿车产品，这一趋势大有被不断加速的可能。

　　目前，世界范围内总质量大于3.5吨的汽车90%都采用的是柴油发动机，2004年欧共体国家新生产的轿车48.2%采用了柴油发动机。

宝马的柴油发动机轿车比例已达60%，而奔驰

新车型也提高柴油机比例。目前国产轿车中，只有捷达、宝来和

奥迪等有柴油机产品，但采用的都不是国际最先进技术。