節(jié)能環(huán)保催熱重卡動力柴油機新技術(shù)

 

近年來，汽車市場的一大顯著特點，就是柴油重卡賣得火爆，主要集中在一些著名的品牌上，這些品牌出現(xiàn)了持幣待購的可喜現(xiàn)象，從而帶動了柴油機及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的高速增長，產(chǎn)銷量直線上升，尤其重卡柴油車市場異軍突起。柴油重卡品種主要由載貨平板車、自卸車、牽引車和各類專用車構(gòu)成，尤其經(jīng)濟型柴油重卡是拉動近兩年來重型汽車市場高速增長的主要品種。目前，經(jīng)濟型柴油重卡產(chǎn)品主要以東風、解放等車型為代表，占重卡總銷量的70%左右。經(jīng)濟型柴油重卡具有較高的性能價格比：通過采用新結(jié)構(gòu)及新技術(shù)等措施，從而不僅使得承載能力大大加強，而且節(jié)能環(huán)保，這些都帶來了新的市場需求，柴油重卡市場才得以連續(xù)保持增長的好勢頭。

 

1.重卡柴油發(fā)動機的發(fā)展方向

 

物流市場需求的提升也促使重卡朝著以下方向發(fā)展：一是卡車馬力逐漸增大。以前人們習慣超載，基本處于小馬拉大車的階段，這樣會降低重卡貨運的速度，已經(jīng)不符合現(xiàn)代物流的要求了。同時，小馬力油耗也并不一定減少，總體成本并不劃算。采用大馬力的卡車，具有速度快，動力強的特點，同時，在最大扭矩區(qū)間運行可以保證各零部件的可靠性和相對的經(jīng)濟性。所以，大馬力重卡也符合現(xiàn)代物流高速度，高穩(wěn)定性的要求。二是穩(wěn)定性要求更高。運輸環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯就會影響整個物流系統(tǒng)的周轉(zhuǎn)，所以，對貨運車輛會要求保持穩(wěn)定的出勤率，以達到更高的效率。三是環(huán)保要求提高。汽車尾氣作為一個主要的大氣污染源，近年來也被越來越多的國家所重視，對汽車尾氣的環(huán)保要求也更高，現(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)全面實施國三標準，重卡也將開始實施國四標準，排放標準的升級也帶動了重卡的技術(shù)在不斷升級。

 

人們常把發(fā)動機比作汽車的心臟，作為整車動力的來源，關(guān)系著一輛車能拉多重，跑多快，燒多少油等，這些也是體現(xiàn)整車性能的重要指標。在重卡技術(shù)比較先進的國家，馬力都比較大，主流重卡的馬力段已經(jīng)達到400馬力以上，在排放標準上面已經(jīng)達到歐五標準。而國內(nèi)重卡現(xiàn)在的馬力段仍集中在280～350馬力之間，排放標準仍執(zhí)行的是國三標準，甚至還有很多國二車在市場上，這與國際先進水平已經(jīng)有了比較大的差距了。為了滿足現(xiàn)階段的排放標準，國內(nèi)很多重卡都采用外資或者合資品牌的發(fā)動機，或直接引進發(fā)動機技術(shù)。因為發(fā)動機是最重要的核心總成之一，這也讓國內(nèi)企業(yè)在市場競爭中逐漸處于被動，這也不利于重卡卡車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。技術(shù)引進需要支付相當大的一筆費用，這對于用戶來說，最直接的體現(xiàn)就是購車成本也將增加。國內(nèi)重卡發(fā)動機技術(shù)升級已經(jīng)迫在眉睫，從重卡市場發(fā)展的趨勢來看，現(xiàn)在11升級別的發(fā)動機更符合用戶的需求，所以也被稱作為“黃金排量”，功率也主要分布在350～400馬力段。一汽針對國內(nèi)市場的發(fā)動機升級的需求，2009年底推出的11升奧神ca6DM2發(fā)動機也沒有辜負眾人的期望，成為國內(nèi)首款擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的重型發(fā)動機。

 

作為國內(nèi)首款自主研發(fā)的大馬力發(fā)動機，6DM2也吸引了更多人的關(guān)注。該機排量達到11升，功率通過不同的調(diào)教覆蓋350～420馬力段，大排量的發(fā)動機帶來的是更強大的動力輸出，輸出扭矩相比小排量發(fā)動機更大，動力更為強勁，這點在起步、加速和在山路等情況下表現(xiàn)得更加明顯；以下以國產(chǎn)CA6DM2等柴油機為例，介紹重卡柴油機近年發(fā)展的新技術(shù)。

 

2.配氣系統(tǒng)新技術(shù)

 

（1）柴油機四氣門技術(shù)。氣門數(shù)多有利于發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速時的進排氣效率，但影響低轉(zhuǎn)速的扭矩；進排氣的效率是決定發(fā)動機性能好壞的重要因素，當發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)時活塞的往復(fù)運動速度是非?？斓?，在3000r/min的轉(zhuǎn)速下發(fā)動機完成每一個進氣或排氣行程的時間只有0.04s，要想在這么短的時間內(nèi)吸進或排出更多的氣體就要增大進、排氣的有效面積。每缸4氣門的設(shè)計將得到更大的氣門開啟面積，提高充氣效率，從而產(chǎn)生更大的額定功率?，F(xiàn)在人們對發(fā)動機性能指標要求越來越高以及尾氣排放法規(guī)日益嚴格，每缸2氣門這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)顯得有些落伍了，現(xiàn)在越來越多的發(fā)動機采用每缸4氣門結(jié)構(gòu)。

 

采用四氣門技術(shù)，相比之前重卡柴油機普遍采用的二氣門結(jié)構(gòu)更為先進。四氣門的布置是一個中央噴嘴架周圍有兩個進氣門和兩個排氣門。噴嘴在中央垂直位置，再加上當中的活塞凹腔，燃油就會均勻地進入燃燒室。進氣道的形狀和布置有助于進氣并可使吸入的空氣在燃燒室內(nèi)形成渦流，保證燃油與空氣充分混合，從而使燃燒更充分，減少了尾氣排放。進氣道分渦旋道和充氣道。渦旋道形狀須使吸入的空氣呈渦旋運動，從而使汽缸內(nèi)的空氣的渦旋運動更強。充氣道形狀須使吸入的空氣直接進入汽缸，從而能保汽缸在轉(zhuǎn)速很高時快速充氣。排氣道匯成一個總通道，因此稱為叉形管道。燃油的燃燒更加充分也使得發(fā)動機在節(jié)油性和穩(wěn)定性方面的表現(xiàn)更加突出。四氣門發(fā)動機的進排氣門都增加到兩個，相比兩氣門，氣體流通面積更大，發(fā)動機的充氣效率更高，進入汽缸中的空氣越多，燃燒就更充分，燃油效率就更高，表現(xiàn)出來的就是更省油。采用四氣門技術(shù)，柴油機充氣效率得到了大大提高的同時，為功率的進一步提升奠定了堅實的基礎(chǔ)。既兼顧了功能要求，又盡量保證結(jié)構(gòu)布置合理性及美觀性。為了滿足越來越嚴格的柴油機排放法規(guī)的要求，各國生產(chǎn)廠商和研究機構(gòu)都致力于將汽油機四氣門技術(shù)應(yīng)用到柴油機上。最近，日本的重卡柴油機制造商和歐洲的一個重卡柴油機制造商也推出了新的四氣門發(fā)動機?？磥恚瑢ΜF(xiàn)代發(fā)動機制造日益苛刻的要求，使得四氣門技術(shù)制造費用昂貴這一毋庸置疑的缺點變得越來越次要了。重卡柴油機不斷提高功率的趨勢使得需要同時滿足油耗低、排放少、壽命長等要求變得更為困難了。目前，重卡柴油機采用四氣門技術(shù)在歐洲仍很少見，但在美國早已屢用不鮮，且還有繼續(xù)發(fā)展的趨勢。

 

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（2）頂置凸輪軸。發(fā)動機的凸輪軸安裝位置有下置、中置、頂置三種形式。轎車發(fā)動機由于轉(zhuǎn)速較快，每分鐘轉(zhuǎn)速可達5000r以上，為保證進排氣效率，都采用進氣門和排氣門倒掛的形式，即頂置式氣門裝置，這種裝置都適合用凸輪軸的三種安裝形式。但是，如果采用下置式或者中置式的凸輪軸，由于氣門與凸輪軸的距離較遠，需要氣門挺桿和挺柱等輔助零件，造成氣門傳動機件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)動機體積大，而且在高速運轉(zhuǎn)下還容易產(chǎn)生噪聲，而采用頂置式凸輪軸則可以改變這種現(xiàn)象。所以，現(xiàn)代轎車發(fā)動機一般都采用了頂置式凸輪軸，將凸輪軸配置在發(fā)動機的上方，縮短了凸輪軸與氣門之間的距離，省略了氣門的挺桿和挺柱，簡化了凸輪軸到氣門之間的傳動機構(gòu)，將發(fā)動機的結(jié)構(gòu)變得更加緊湊。更重要的是，這種安裝方式可以減少整個系統(tǒng)往復(fù)運動的質(zhì)量，提高了傳動效率。按凸輪軸數(shù)目的多少，可分為單頂置凸輪軸和雙頂置凸輪軸兩種，由于中高檔轎車發(fā)動機一般是多氣門及V型氣缸排列，需采用雙凸輪軸分別控制進排氣門，因此雙頂置凸輪軸被不少名牌發(fā)動機所采用。

 

氣門頂置式配氣機構(gòu)的工作情況是：當氣缸的工作循環(huán)需要將氣門打開進行換氣時，由曲軸通過傳動機構(gòu)驅(qū)動凸輪軸旋轉(zhuǎn)，使凸輪軸上的凸輪凸起部分通過挺柱、推桿、調(diào)整螺釘推動搖臂擺轉(zhuǎn)，搖臂的另一端便向下推開氣門，同時使彈簧進一步壓縮。當凸輪的凸起部分的頂點轉(zhuǎn)過挺柱以后，便逐漸減小了對挺柱的推力，氣門在彈簧張力的作用下開度逐漸減小，直至最后關(guān)閉。壓縮和做功行程中，氣門在彈簧張力的作用下嚴密關(guān)閉。

 

柴油機配氣系統(tǒng)采用頂置凸輪軸技術(shù)，這在重卡發(fā)動機領(lǐng)域也是國內(nèi)首創(chuàng)。頂置凸輪軸較常見的是在轎車領(lǐng)域，因為凸輪軸里曲軸中心線更遠，所以對定時傳動機構(gòu)要求更高，同時，汽缸蓋的結(jié)構(gòu)布置也更為復(fù)雜。一汽在解決了以上技術(shù)難題后推出了國內(nèi)首款頂置凸輪軸重卡柴油機，這也被認為是這款重卡柴油機最大的亮點，從傳動路線上來說，頂置凸輪軸取消了氣門推桿，氣門挺柱等中間環(huán)節(jié)，直接接觸氣門搖臂控制氣門的閉合，反應(yīng)快，進氣效率更高，正時控制也更精確可靠。

 

3.燃油系統(tǒng)高壓共軌新技術(shù)

 

排放標準其實是促進技術(shù)升級最直接的因素之一，若排放不達標，重卡司機可能在進入某些城市的時候受到限制。提高柴油機動力性，實現(xiàn)低污染、低油耗的中心任務(wù)就是改善重卡柴油機的燃燒過程。也就是要保證組成燃燒過程的進氣、噴油、燃燒三要素中的油、氣良好混合和在不同工況下滿足不同的燃燒和放熱要求，其中噴油是最重要的因素。

 

高壓共軌電噴技術(shù)是指在高壓油泵、壓力傳感器和電子控制單元(ECU)組成的閉環(huán)系統(tǒng)中，將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開的一種供油方式。它是由高壓油泵將高壓燃油輸送到公共供油管，通過公共供油管內(nèi)的油壓實現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速無關(guān)，可以大幅度減小柴油機供油壓力隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的程度。

 

高壓共軌系統(tǒng)利用較大容積的共軌腔將油泵輸出的高壓燃油蓄積起來，并消除燃油中的壓力波動，然后再輸送給每個噴油器，通過控制噴油器上的電磁閥實現(xiàn)噴射的開始和終止。其主要特點可以概括如下：共軌腔內(nèi)的高壓直接用于噴射，可以省去噴油器內(nèi)的增壓機構(gòu)；而且共軌腔內(nèi)是持續(xù)高壓，高壓油泵所需的驅(qū)動力矩比傳統(tǒng)油泵小得多。通過高壓油泵上的壓力調(diào)節(jié)電磁閥，可以根據(jù)發(fā)動機負荷狀況以及經(jīng)濟性和排放性的要求對共軌腔內(nèi)的油壓進行靈活調(diào)節(jié)，尤其優(yōu)化了發(fā)動機的低速性能。通過噴油器上的電磁閥控制噴射定時，噴射油量以及噴射速率，還可以靈活調(diào)節(jié)不同工況下預(yù)噴射和后噴射的噴射油量以及與主噴射的間隔。主噴射初期降低噴射速率，也可以減少著火延遲期內(nèi)噴入氣缸內(nèi)的油量。提高主噴射中期的噴射速率，可以縮短噴射時間從而縮短緩燃期，使燃燒在發(fā)動機更有效的曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)完成，提高輸出功率，減少燃油消耗，降低碳煙排放。主噴射末期快速斷油可以減少不完全燃燒的燃油，降低煙度和碳氫排放。為了提高重卡動力性、經(jīng)濟性、安全性以及減少排放污染、增強舒適性等原因，近幾年來，較多發(fā)達國家在重卡柴油機上采用了電控高壓共軌噴油技術(shù)，目前已累計在全球數(shù)以百萬計的車輛上應(yīng)用。它與常規(guī)汽油機相比，裝配有共軌系統(tǒng)的現(xiàn)代柴油機油耗降低30％以上、二氧化碳排放減少約25％、扭矩提高約50％。

 

高壓共軌是2l世紀新一代綠色柴油機的燃油系統(tǒng)，從而達到節(jié)能減排和為用戶提供更愉悅的駕車體驗。柴油機共軌系統(tǒng)的諸多優(yōu)勢，使越來越多的中國本土汽車廠商已經(jīng)開始積極采用，自立品牌陣營日趨壯大。先進柴油機技術(shù)的研發(fā)，尤其是智能高壓共軌柴油機的上市，標志著中國發(fā)動機技術(shù)日趨完善并逐步達到國際水平。如一汽CA6DM2重卡發(fā)動機燃油系統(tǒng)采用的是博世公司第二代CP2.2+共軌燃油噴射系統(tǒng)。采用高壓共軌技術(shù)的排放滿足國Ⅲ標準，采用SCR技術(shù)可以輕松達到國Ⅳ標準，具有國Ⅴ潛力。同時，全負荷最低燃油消耗率小于193g/kwh，燃油經(jīng)濟型較高，博世共軌系統(tǒng)具有技術(shù)先進，對燃油控制精確的特點，這套系統(tǒng)的應(yīng)用也是發(fā)動機在燃油控制方面達到了世界先進水平。

 

電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)是全新一代的燃油控制系統(tǒng)，它的主要特點是燃油壓力與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、負荷無關(guān)，具有獨立控制燃油壓力的蓄壓器，合適的噴油量、噴油時刻等直接由電子計算機控制各缸電控噴油器來實施。目前世界上主要有三大公司在研發(fā)和生產(chǎn)柴油機高壓共軌系統(tǒng)，日本電裝、德國博世和美國福特。共軌系統(tǒng)將燃油壓力產(chǎn)生和燃油噴射分離開來。共軌系統(tǒng)開辟了降低柴油發(fā)動機排放和噪音的新途徑。日趨嚴重的能源危機，成為全世界內(nèi)燃機行業(yè)關(guān)注的焦點，也使柴油機越來越受到用戶青睞。為滿足排放標準，柴油機先進的燃油噴射系統(tǒng)——高壓共軌技術(shù)成為業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的焦點。當今提高柴油機功率、節(jié)約能源和改善排放成為柴油機發(fā)展的必然趨勢，因此，要求柴油機噴射系統(tǒng)向高性能方向發(fā)展。

 

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4.壓縮釋放式發(fā)動機制動裝置新技術(shù)

 

剎車制動技術(shù)滯后，在中國相對不完善的公路系統(tǒng)中增加了事故發(fā)生的幾率。目前國內(nèi)由于地形條件多樣，道路情況復(fù)雜，常見山區(qū)的盤山公路急彎、陡坡、連續(xù)下坡，而這些路段也往往是事故多發(fā)地段，重卡運輸經(jīng)常伴隨著超載情況的出現(xiàn)，這也為制動失靈事故埋下了隱患。在這樣的背景下，若想有效解決因為重卡帶來的交通事故和經(jīng)濟損失問題，壓縮釋放式發(fā)動機輔助制動裝置也應(yīng)運而生。

 

重卡發(fā)動機制動的好處包括減少輪胎、制動器的磨損，提高行車安全性和運營效率等，用戶需要根據(jù)實際情況選擇合適的輔助制動器產(chǎn)品，并采用正確的駕駛方法才能充分發(fā)揮作用。隨著這方面技術(shù)的發(fā)展和普及，會有更多的重卡司機能夠享受到新技術(shù)帶來的好處。

 

發(fā)動機輔助制動系統(tǒng)大致可分為：排氣蝶閥制動，泄氣式制動還有壓縮式制動三大類型。

 

（1）排氣蝶閥制動。國內(nèi)最常見的就是蝶閥制動了，在國內(nèi)絕大部分的卡車的排氣管上都能看到這樣的蝶閥。蝶閥制動的原理和結(jié)構(gòu)也相對要簡單一些，駕駛員使用蝶閥制動后，蝶閥轉(zhuǎn)動將排氣管堵死，在發(fā)動機氣缸內(nèi)形成可控的背壓力，以增加發(fā)動機排氣行程的功率消耗，迫使發(fā)動機降低轉(zhuǎn)速，從而達到在短時間內(nèi)降低車速的目的。排氣蝶閥結(jié)構(gòu)相對簡單，性價比較高，制動效果最低。

 

（2）泄氣式制動。泄氣式發(fā)動機制動的產(chǎn)品市場上也有不少，泄氣制動工作時，將排氣門打開一個小的間隙，使發(fā)動機在壓縮沖程中通過泄氣釋放壓縮能量，這樣在做功沖程幾乎沒有能量返回活塞。而在排氣過程中，而在排氣沖程依靠排氣蝶閥或VGT渦輪增壓器產(chǎn)生的背壓來增加進排氣功耗。按照實現(xiàn)方式的不同可分為主動式和被動式兩種。一是被動式制動器：市場上比較常見的濰柴WEVB和重汽的EVB就屬于這種類型，它需要排氣蝶閥進行輔助。當排氣蝶閥關(guān)閉后，柴油機壓縮行程形成使得排氣通道中的廢氣壓力急劇上升，相鄰處于吸氣沖程下止點附近氣缸的排氣門會被壓力頂開一個小縫隙，再通過增加一套控制排氣門行程的執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)排氣門在發(fā)動機制動過程中保持打開一個空隙。二是主動式制動器主動式制動器則是通過電磁閥控制，用液壓裝置保持排氣門微啟，不需要依賴排氣蝶閥，如錫柴6DL2裝配的就是這樣的產(chǎn)品。

 

（3）壓縮釋放式制動。壓縮式制動就是改變發(fā)動機排氣門的配氣相位，在壓縮沖程即將結(jié)束時，開啟排氣門，這樣發(fā)動機在壓縮缸內(nèi)空氣時所做的功，便被釋放到排氣系統(tǒng)。這種形式的制動器功率最大，結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，當然價格也是最貴的。

 

壓縮釋放式制動系統(tǒng)是利用一個發(fā)動機壓縮制動器將產(chǎn)生動能的柴油發(fā)動機轉(zhuǎn)變成為吸收動能的空氣壓縮機，從而實現(xiàn)了輔助制動功能。駕駛員釋放油門踏板時，卡車的前進動能繼續(xù)驅(qū)動系統(tǒng)和發(fā)動機。活塞也繼續(xù)上下運動，進氣在汽缸內(nèi)壓縮膨脹。一旦啟動發(fā)動機制動，發(fā)動機制動器將打開靠近壓縮沖程末端的排氣門通過排氣系統(tǒng)排出高度壓縮的空氣。返回活塞的能量極少，如此循環(huán)重復(fù)時卡車的前進動能被消散，卡車便逐漸降速。目前，美國康明斯發(fā)動機的制動系統(tǒng)完全由此技術(shù)來提供，并在卡車行駛制動領(lǐng)域占據(jù)了很大的比例。

 

壓縮釋放式制動系統(tǒng)的特點和效益表現(xiàn)在：優(yōu)化的性能設(shè)計提供最大的緩速功率；兼容于發(fā)動機和車輛的控制系統(tǒng)；變速箱，ABS，巡航，穩(wěn)定器以及防撞、防翻裝置；更快、更穩(wěn)、更高效的制動性能；減少發(fā)動機、輪胎、輪邊剎車片的磨損；降低車輛保養(yǎng)費用；減少停機時間；增強駕駛員的信心和工作穩(wěn)定性；增加商業(yè)價值；超過3萬億英里的行駛里程已經(jīng)證明了此技術(shù)的道路經(jīng)驗和用戶的充分信賴。

 

康明斯發(fā)動機制動系統(tǒng)是全球應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最成熟的發(fā)動機制動系統(tǒng)，是70%知名重卡品牌的首選發(fā)動機制動技術(shù)。它就是采用壓縮釋放式制動系統(tǒng)，利用一個壓縮釋能裝置將輸出動力的發(fā)動機轉(zhuǎn)換成一個吸收動力的空氣壓縮機，可提供優(yōu)于同類產(chǎn)品數(shù)倍的制動性能。此制動器可免維護，僅使發(fā)動機高度增加66mm，安裝靈活；駕駛員僅通過駕駛室內(nèi)的兩個開關(guān)進行操作，非常方便；制動功率最高可達326馬力，大幅縮短車輛制動距離，制動效率高，確保安全；啟動時發(fā)動機停止供油，節(jié)油環(huán)保；有效降低輪胎和剎車片的磨損，節(jié)省維護成本；大幅提高對車輛下坡速度的控制，提高運輸效率。

 

CA6DM2柴油機加入輔助制動，采用了美國Jacobs公司的壓縮釋放式發(fā)動機制動裝置，避免因制動器長時間制動導(dǎo)致剎車鼓發(fā)熱失效，極大地提高整車坡路行駛安全性。同時，發(fā)動機制動裝置也不需要駕駛員長時間進行制動操作，有效的減少了駕駛員的駕駛強度。

 

5.曲軸箱通風系統(tǒng)新技術(shù)

 

柴油機曲軸箱通風是非常必要的，因為燃燒過程的每個活塞行程中，發(fā)動機廢氣是從活塞環(huán)與汽缸套之間的間隙進入到曲軸箱中。在渦輪增壓發(fā)動機應(yīng)用中，空氣也會通過渦輪增壓器的回油管進入到曲軸箱。如果沒有通風，這些所謂的竄氣會導(dǎo)致曲軸箱中的壓力過大。在許多國家，有關(guān)發(fā)動機排放的規(guī)定都明確了曲軸箱竄氣不能進入到空氣中，因此汽車發(fā)動機中的竄氣通過所謂的閉式曲軸箱通風系統(tǒng)改道進入進氣管中，然后進行燃燒。目前國際上沒有有效的標準法規(guī)來規(guī)范商用或工業(yè)柴油發(fā)動機的排放，但是由于環(huán)境因素，使用閉式曲軸箱通風系統(tǒng)已經(jīng)逐漸成為一種趨勢。閉式曲軸箱通風系統(tǒng)意味著竄氣不會進入空氣中，而是返回到進氣歧管。然而，竄氣在返回之前需要得到凈化，以保護敏感的發(fā)動機部件（如渦輪增壓器）免受污染。封閉式通風可減少發(fā)動機的總體排放，還起到了降低油耗的積極作用。

 

全新氣缸體內(nèi)集成的曲軸箱通風系統(tǒng)；一種空氣濾清器、曲軸箱強制通風管路和氣缸蓋罩的集成，包括氣缸蓋罩、曲軸箱強制通風管路，以及一端通向外部空間、另一端與發(fā)動機燃燒室進氣系統(tǒng)和曲軸箱連通的進氣管路，進氣管路中設(shè)有濾芯；該集成還包括固定在氣缸蓋罩上表面的空濾蓋，進氣管路可設(shè)于空濾蓋上；曲軸箱強制通風管路設(shè)于氣缸蓋罩上。新型結(jié)構(gòu)緊湊，改善了汽車倉體的空間利用率，同時有利于降低成本，提高制造和裝配效率。空濾蓋覆蓋在氣缸蓋罩的上表面還可進一步降低噪音。

 

新型曲軸箱通風系統(tǒng)，包括曲軸箱引出的通風環(huán)帶，通風環(huán)帶連接第一油氣分離器進口。還設(shè)置第二油氣分離器，第一油氣分離器氣出口連接第二油氣分離器進口。第一油氣分離器氣出口連接第二油氣分離器進口之間設(shè)置單向閥。第一油氣分離器是油壓驅(qū)動式油氣分離器，第二油氣分離器是濾芯式油氣分離器。設(shè)置集成回油旁通管，第一油氣分離器油出口與第二油氣分離器油出口通過集成回油旁通管匯流連接。由于采用串聯(lián)的兩個油氣分離器，而且選用的油氣分離器都各有特點，進行二次的精濾和吸附，分離后的氣體會更清潔。

 

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6.重卡柴油機其他新技術(shù)

 

（1）排氣再循環(huán)（EGR）技術(shù)。EGR是目前發(fā)達國家先進內(nèi)燃機中普遍采用的技術(shù)，其工作原理是將少量廢氣引入氣缸內(nèi)，這種不可再燃燒的CO2及水蒸汽廢氣的熱容量較大，能使燃燒過程的著火延遲期增加，燃燒速率變慢，缸內(nèi)最高燃燒溫度下降，破壞NOX的生成條件。EGR技術(shù)可使機動車NOX排放明顯降低，但對重卡柴油機而言，目前傾向于使用中冷EGR技術(shù)，因為其不僅能明顯降低NOX，還能保持其他污染物的低水平。

 

（2）電控蝶形廢氣再循環(huán)閥。博格華納最近成功推出新一代電控廢氣再循環(huán)閥，批量裝配在康明斯11.9升和15升兩款重卡柴油機。新一代重卡柴油機EGR閥集成了博格華納先進的EGR閥技術(shù)和驅(qū)動器技術(shù)，能有效降低柴油機排放并能滿足最苛刻的重卡柴油機耐久性和可靠性要求。當前的重卡柴油機都需要使用最先進的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，以降低發(fā)動機的燃燒溫度，從而減少有害的氮氧化物排放。電控蝶形廢氣再循環(huán)閥旨在減少氮氧化物（NOx）的排放。它的特點在于可以提供精確的快速響應(yīng)控制，并且能夠在最嚴酷的工作環(huán)境中提供高流量、密封性卓越、耐腐蝕以及可靠的運行。所有主要的元件（包括外殼體和閥片）都是采用不銹鋼制造而成，經(jīng)久耐用。這種蝶形廢氣再循環(huán)閥是由博格華納的無刷電機驅(qū)動。憑借其強勁和可靠的齒輪組，該執(zhí)行器能夠提供很高的工作扭矩、快速的響應(yīng)以良好的耐久性。在無刷電機驅(qū)動器內(nèi)部，傳感器可將反饋信息提供給閉環(huán)控制系統(tǒng)，以確定蝶形廢氣再循環(huán)閥的位置，并確保對再循環(huán)廢氣的精確控制。這種無刷電機驅(qū)動器集成了電子驅(qū)動、智能控制技術(shù)并且經(jīng)過了嚴格的可靠性驗證，可應(yīng)用于多種動力總成產(chǎn)品。它可提供智能和非智能兩種版本，并且對于熱端布置還可以進行水冷。

 

（3）柴油機增壓中冷。增壓可使柴油機在排量不變，重量增加不大的情況下達到增加輸出功率的目的。與相同功率的非增壓柴油機相比，增壓柴油機不僅體積小，重量輕，功率大，而且還降低了單位功率的成本。因此，增壓技術(shù)不僅廣泛應(yīng)用在柴油機上，而且還推廣到汽油機，是改善內(nèi)燃發(fā)動機的重要技術(shù)手段。但是事物總有矛盾性，空氣壓力的提高就是空氣密度的提高，空氣密度的提高必然會使空氣溫度也同時增高，這如同給輪胎打氣時泵會發(fā)熱一樣。發(fā)動機渦輪增壓器的出風口溫度也會隨著壓力增大而升高，溫度提高反過來會限制空氣密度的提高，要進一步提高空氣密度就要降低增壓空氣的溫度。據(jù)實驗顯示，在相同的空燃比條件下，增壓空氣溫度每下降10℃，柴油機功率能提高3%～5%，還能降低排放中的氮氧化合物（NOx），改善發(fā)動機的低速性能。因此，也就產(chǎn)生了中間冷卻技術(shù)。柴油機中間冷卻技術(shù)的類型分兩種，一種是利用柴油機的循環(huán)冷卻水對中冷器進行冷卻，另一種是利用散熱器冷卻，也就是用外界空氣冷卻。當利用冷卻水冷卻時，需要添置一個獨立循環(huán)水的輔助系統(tǒng)才能達到較好的冷卻效果，這種方式成本較高而且機構(gòu)復(fù)雜。因此，重卡柴油機大都采用空氣冷卻式中冷器?？諝饫鋮s式中冷器利用管道將壓縮空氣通到一個散熱器中，利用風扇提供的冷卻空氣強行冷卻?？諝饫鋮s式中冷器可以安裝在發(fā)動機水箱的前面、旁邊或者另外安裝在一個獨立的位置上，它的波形鋁制散熱片和管道與發(fā)動機水箱結(jié)構(gòu)相似，熱傳導(dǎo)效率高，可將增壓空氣的溫度冷卻到50～60℃。中間冷卻技術(shù)不是一項簡單的技術(shù)，過熱無效果白費工夫，過冷在進氣管中形成冷凝水會弄巧成拙。因此要將中冷器和渦輪增壓器進行精確的匹配，使得壓縮空氣達到要求的冷卻溫度。

 

（4）冷卻系統(tǒng)橫流水雙層水套設(shè)計。CA6DM2柴油機冷卻系統(tǒng)采用一汽專利技術(shù)的橫流水雙層水套設(shè)計，優(yōu)化了發(fā)動機冷卻系統(tǒng)，氣缸蓋冷卻更均勻，整體剛度更高，可以滿足200巴以上的缸內(nèi)爆發(fā)壓力，可靠性更高，解決了缸蓋的剛度及熱負荷等問題，使其在正常工作的狀態(tài)下較大的避免了整體式氣缸蓋“鼻梁區(qū)”開裂問題，保證了高速運行時發(fā)動機維持在正常的溫度，這在高溫季節(jié)顯得尤為重要。CA6DM2柴油機采用集成式冷卻、濾清模塊化設(shè)計，其中機油濾清器、機油壓力調(diào)壓閥等均同CA6DN1（奧霸）柴油機，具有較高的通用性。前端附件驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、功能齊全，整機零件具有較高的互換性和通用性。

 

（5）缸蓋罩殼全浮的材質(zhì)結(jié)構(gòu)和安裝方式。CA6DM2柴油機缸蓋罩殼采用工程塑料設(shè)計，采用國際知名公司的配方材料，具有較好的耐高溫、耐低溫性能和較好的沖擊強度，發(fā)動機缸蓋罩殼的全浮塑料材質(zhì)設(shè)計能有效的減少發(fā)動機的重量和噪音，提高駕駛室的舒適度，減少了駕駛員的疲勞感。同時采用全浮的結(jié)構(gòu)安裝方式；整機95%以上的零部件均采用國內(nèi)供應(yīng)商生產(chǎn)的零部件，其中活塞、活塞環(huán)、軸瓦、增壓器、濾清器、雙缸空壓泵，包括燃油系統(tǒng)等主要零部件，均由國際著名公司在國內(nèi)本地化生產(chǎn)的供應(yīng)商提供，其中高壓油泵、噴油器總成、機油濾清器、機油壓力調(diào)壓閥等均同CA6DN1（奧霸）國三柴油機一致，具有較好的通用性、可靠性。對于用戶來講，可以有效減少成本，性價比較高。從這些技術(shù)特點中可以看到，CA6DM2在研發(fā)過程中采用了不少創(chuàng)新設(shè)計，不僅進一步提升了國產(chǎn)重卡的技術(shù)實力，同時，這些設(shè)計在用戶的實際使用過程中也比競爭對手更具優(yōu)勢。

 

（6）可變噴嘴渦輪增壓器（VNT）。VNT是通過ECU發(fā)出的指令改變噴嘴環(huán)截面來調(diào)節(jié)進入渦輪的廢氣，以使渦輪始終保持在高效率區(qū)工作，并達到與發(fā)動機在各種工況下的最佳匹配。如當柴油機處于低速狀態(tài)運行時，可以通過改變噴嘴環(huán)上導(dǎo)向葉片的方向，調(diào)節(jié)驅(qū)動渦輪的廢氣量，使壓氣機的壓縮比保持在較高水平，這樣柴油機在低速時也能保持較高的增壓壓力，從而提高柴油機的低速扭矩，降低油耗，減少碳煙排放；而在柴油機高速運行時，通過噴嘴環(huán)上導(dǎo)向葉片的分流，又能使增壓壓力不至于過高，避免使柴油機產(chǎn)生過高的熱負荷和機械負荷，并將增壓壓力保持在合理的范圍內(nèi)。

 

7.結(jié)束語

 

近年來，隨著排放標準的逐漸嚴格，各種新技術(shù)在柴油機上應(yīng)用越來越多。重卡柴油機供應(yīng)商，一直都在研究如何改善柴油機系統(tǒng)以滿足日益嚴格的排放標準，使得先進的柴油機技術(shù)逐步在國內(nèi)重卡上得到推廣應(yīng)用，重卡柴油機的升功率、燃油消耗率、排放性能、可靠性等指標有了大幅度的提高，開始了從傳統(tǒng)機械產(chǎn)品向機械電子技術(shù)產(chǎn)品的過渡。柴油機的大功率，低排放，良好的電子控制等顯著優(yōu)點將使重卡在新的時代有長足的發(fā)展，柴油機技術(shù)的開發(fā)和技術(shù)更新日新月異。并贏得了市場。