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在众多的车型中，除了国内外各大汽车公司在“创新·未来”的主题下纷纷推出各自新开
1997年12月《联合国气候变化框架公约》第3次缔约方大会(COP3)通过了关于各国温室气体减排指标的京都议定书，12年后的第15次缔约方大会(COP15，丹麦，哥本哈根)又制定了新的温室气体减排指标。“节能减排”已成为全球汽车及其发动机制造厂商技术和产品开发最紧迫的课题。在这样的大背景下，发动机研发人员开发出了各种新技术，并运用这些技术在全球范围内开发出了全新的车用汽油发动机和柴油发动机。
根据上海车展各种参展车型所搭载的汽油发动机和柴油发动机，笔者试析本世纪头10年间车用汽油发动机和柴油发动机技术的发展状况及其趋势。本期重点介绍柴油发动机，下期将介绍汽油发动机。
在过去的10年中，柴油发动机所面临的最重要课题就是降低排放，改善城市的大气环境。现代柴油发动机在增压技术和废气再循环(EGR)技术发展的基础上，高压喷射技术，尤其是运用共轨喷射系统引入了精确
的多次喷射策略，实现了以低温燃烧为概念的燃烧技术，再加上排气后处理技术，特别是柴油颗粒捕集器(DPF)的开发和实用化，使得现代清洁柴油发动机再也看不到10年前那种令人不快的冒黑烟现象。降低氮氧化物(NOx)的排放虽然要困难得多，但是由于成功降低了燃油中的硫含量，NOx还原催化器也业已实用化。图1示出了欧洲乘用车柴油发动机新技术的变迁历程。一系列技术上的突破和创新使得现代柴油车快速驶入了
“经济、清洁、动力强劲”的全新时代，为在乘用车领域的广泛应用奠定了坚实的基础。目前，与同级的汽油车相比，现代清洁柴油车可实现燃油消耗降低30%，二氧化碳排放减少25%，而扭矩输出增加50%。现代清洁柴油发动机已达到欧5和欧6废气排放标准，并且完全能满足未来更高废气排放标准的要求，已成为与汽油发动机同样清洁的城市乘用车动力。以欧洲为例，采用现代清洁柴油发动机作为动力的乘用车占新车销售量的比例正在不断增加，在2010年上半年西欧注册的新车中，柴油车型已占据了52%份额。另一个生动的实例是在日本，2000年由日本汽车排放测定局测得的东京浮游颗粒物环境标准合格率为零，当时日本公众将柴油发动机视为是污染环境的“主犯”，甚至怀疑是否还有继续存在下去的意义。但是，在政府当局不断强化新车排放法规，并实施置换能满足新排放法规(NOx及颗粒排放法)要求车辆的优惠政策以后，目前东京的浮游颗粒物环境标准合格率已几乎达到100%，虽然仍有其它部分地区还未达到标准要求，但是经测定分析证明其主要原因是由来自大陆的黄沙等所引起的，柴油车的数量与浮游颗粒物所引起的环境污染之间已经没有太大的关系。因此，应该彻底摒弃对现代清洁柴油发动机的任何不公正的误解。
在本届上海车展中，非但欧洲各大汽车制造厂商展出了囊括各大高档品牌在内的产品系列的柴油车型，而且众多国内汽车企业都展出了覆盖轿车、多功能越野车SUV以及多功能乘用车MPV在内的多款柴油乘用车。其中华泰集团的首款柴油商务车B11以及江铃集团的首款SUV驭胜N350吸引了公众的广泛关注。华泰B11柴油商务车，排量2.0L，采用了中冷EGR、VNT可变涡轮增压器和高压共轨喷射系统三大国际领先柴油发动机技术，排放达到国Ⅳ标准要求，与同级汽油车相比，动力提升50%以上，而燃油消耗降低了30%左右。江铃集团原本是专业生产轻型商用车的，此次投资6亿元的高端乘用车项目开发出的驭胜N350-SUV是江铃汽车实现市场战略转型进入乘用车领域的一款战略车型。
搭载了与福特公司合作开发的2.4L高压共轨增压柴油发动机，最大功率90kW，排放达到国Ⅳ标准要求，并具有低速大扭矩(1600r/min时就达到最大扭矩290Nm)的特点。
国内汽车厂商对于柴油发动机技术的关注和投入表明现代清洁柴油发动机作为“十二五”节能减排目标的可行解决方案之一正在得到广大消费者的逐步认可。正如无锡博世汽车柴油系统有限公司总经理马儒韬先生所表示的那样，“国内公众对于柴油车的看法正在发生显著地转变。通过持续的技术创新与长期的公众宣传，越来越多的中国消费者对柴油技术的创新成果带来的经济、清洁、动力强劲的出色表现表示出高度的认同。” 华泰汽车CEO刘志刚先生也指出，“现代柴油技术在欧洲的广泛应用，充分说明其经济、清洁、动力强劲的优势，对当今的中国市场是很好的启示。在新能源动力真正普及之前，柴油乘用车将是实现国内汽车行业节能减排目标的有效手段之一。”我国乘用车中只要有2%采用现代清洁柴油发动机的话，每年就可节省6亿升汽油，这将对我国降低温室气体二氧化碳排放作出极大的贡献。
1.燃油喷射技术
在近十年间，随着对柴油发动机排放法规要求的不断收紧，以降低烟度和减少颗粒(PM)排放为目的，柴油发动机迫切需要进一步提高燃油喷射压力，因此继电控直列式高压燃油喷射泵(TICS泵，即可电控调节喷油定时及喷油速率的喷射系统)和泵-喷嘴喷油器问世以后，1997年博世公司开发成功的柴油发动机高压共轨喷射系统(图2)首先成功应用于乘用车上。紧接着，这种共轨喷射系统又被开发出具有能降低燃烧噪声的预喷射，以及能满足柴油发动机颗粒捕集器(DPF)再生需求的后喷射等功能。至今，共轨喷射系统被实际应用到柴油车上的最多喷射次数已达到每工作循环高达7次，其功能和控制精度完全能满足当今和未来柴油发动机的各种需求，共轨喷射系统以其高的喷射压力(目前最高已达300MPa)和优异的控制性能及其灵活性，大大超过了以往任何一种燃油喷射系统，开创了现代清洁柴油发动机“经济、清洁、动力强劲”的全新时代，是柴油发动机发展史上具有里程碑意义的技术创新。近年来，由于柴油发动机排放法规越来越严格，要求能更精确地控制燃油喷射速率，共轨喷射系统逐渐从电磁阀控制式喷油器向压电直接控制式喷油器(图3)转变，而后者的动态控制响应性能和精度更为优异，能满足未来更高的废气排放法规的要求，越来越多地应用于乘用车柴油发动机。
在本届上海车展上，博世汽车柴油系统有限公司展出了与无锡威孚高科合作开发和生产的最新的经济型CRS1-16共轨喷射系统将于今年下半年正式上市。作为为中国市场量身定制的柴油共轨产品，CRS1-16共轨喷射系统能够以较低的成本帮助国内乘用车和轻型商用车达到国Ⅳ排放标准，并特别适用于微型客车和微型货车。
2.废气再循环(EGR)技术
废气再循环(EGR)是降低NOx排放的有效措施。随着燃油中含硫量的降低，更有利于提高控制EGR再循环量的EGR阀的抗积碳和抗粘结能力，因此无论是在乘用车还是商用车柴油发动机上都应用得越来越广泛，在满足欧3废气排放标准以上的机型上几乎已成为标准配置。
由于排放法规的不断加严，要求进一步降低NOx排放，而降低EGR气体的温度，可以在确保新鲜空气进气量的同时增加EGR率，因此采用对EGR气体进行冷却的冷却EGR方式应用得越来越多。同时，随着排放法规加严，必须提高EGR率的控制精度，以及满足转速和负荷瞬态变化的运转工况的需求，对EGR阀的控制从利用真空膜盒的气动控制方式逐步转变为采用直流电机、步进电机或比例电磁铁的电子控制方式，以及采用EGR阀位置传感器对EGR阀的开度进行更精确的反馈电子控制。
