扭矩的咆哮——解读柴油动力最强音

看到你所不知的柴油机...



“傻”，“大”，“黑”不是柴油机的错

柴油不易挥发的物理特性决定了，当柴油在气缸内雾化不彻底，就不能完全燃烧，也就形成了大量碳烟。也许，最早装配着柴油机的汽车，伴随着滚滚黑烟在中国大地上呼啸而过的时候，周围的人内心的想象一定是这样的：

由于大部分民众心中“傻”（纯机械系统）“大”（噪声大，震动大），“黑”（黑烟滚滚）的印象，使得名字本该高端大气的“狄赛尔式发动机”从此“柴”字当头，落户中国。

说真的，柴油机真不柴！

柴油机出色低速扭矩主要得益于柴油机比汽油机压缩比更大，燃料在气缸内燃烧时的温度也更高，使得柴油机单气缸做功是爆发的能量更大，这个特点也使得柴油机热效率高于汽油，也就是为什么柴油机更省油。

而柴油机的功率普遍不如汽油机主要是因为转速。让我们抛弃一大堆公式来解释这一问题：我们可以将发动机气缸每爆发一次做的功看做是恒定的，所以增加每分钟爆发次数（就是说提高转速）就能简单增加功率，将这个道理放到柴油机上，虽然柴油机气缸单次爆发的能量远大于汽油机，但每次爆发都相当于锤击一次气缸活塞和曲轴，如果柴油机设计转速很高，这就要求发动机机体强度做的很高，由此带来的庞大笨重得不偿失；还有另一个重要因素，是柴油压燃自爆的温度比汽油低很多（这个很难理解，但的确是这样，通常说的汽油比柴油易燃是因为其闪点很低），如果转速过高温度就会过高，柴油一喷进去还没等活塞压缩就爆燃了，从而无法工作。正因为如此柴油机的优势在于出色低速扭矩输出性能。

在这里补充一点科普，发动机高转速有一个致命问题，气缸的气门换气阻力会随着转速急剧变大，一般在4000转以上大部分燃油做功都消耗在换气阻力上，这就是为何汽油机虽然转速高但特别费油的原因，而气门可变技术（大名鼎鼎的VVT，VTEC…）诞生为的就是应对这一问题。

在今天柴油机已然成为了主流的绿色动力——在欧洲，60%的乘用车为柴油动力，90%以上的出租车都采用柴油发动机，SUV采用柴油机的比例更是高达80%。有数据表明，柴油机的二氧化碳排放量要比汽油机低20%左右，碳氢化合物和一氧化碳排放量约为汽油机的10%-17%，因排放所产生的温室效应也要比汽油低45%左右，使用排气后处理和废气再循环技术后，颗粒物和氮氧化合物的排放量也得到大大改善。

柴油机的先进科技含量不是一星半点……

先说说喷油压力这事儿，由于柴油天生挥发性差不充分雾化的情况下燃烧不充分（这也就是曾经柴油机工作冒黑烟的原因），所以要实现柴油机的绿色高效一些高端柴油机技术应运而生：

一是高压共轨技术，就喷油压力一项来说第三代高压共轨已经达到了惊人的2500bar，实际销售的柴油车型发动机喷油压力也普遍达到了2000bar左右（如大众1.8TDI高压共轨1920bar，路虎2.2T高压共轨：1800bar）。

在高压共轨中，高压油泵将柴油加压后储存在高压油轨中，当到达喷油正时，高压的柴油通过喷射嘴上仅0.1mm的细孔喷射进入燃烧室，让原本不易挥发的柴油充分雾化。



高压油轨看似简单，为了储存1600~2000bar的压力采用了顶级的热锻、激光焊接等工艺二是带中冷器的进气涡轮增压技术，在汽油机领域，是否使用涡轮增压不管对于厂商还是消费者来说两难的选择，但在柴油机上，涡轮增压已与之相伴相生多年，其原因也与柴油机工作原理和柴油特性有关：使用涡轮增压可以使燃点低的柴油更容易被压燃。在柴油发动机上配备涡轮增压技术，可以让发动机的工作效率进一步提升；被压缩的混合气在汽缸内的浓度比自然吸气的发动机要大得多，再加上伴随的高温高压，这些混合气可以得到进一步的充分燃烧，从而获得更大的升功率和排放更少的有害气体。

增压中冷技术就是当涡轮增压器将新鲜空气压缩经中段冷却器冷却，然后经进气歧管、进气门流至汽缸燃烧室。有效的中冷技术可使增压温度下降到50℃以下，有助于减少废气的排放和提高燃油经济性。

OK，科普完毕，接下请出柴油界的明星登场          最强越野心——丰田 D4D系列柴油机




其实D4D是丰田一种柴油发动机的技术称谓，不是发动机的型号。在D4D发动机集合了高压共轨，中冷，涡轮增压等一系列先进技术，其发动机缸体采用氧化铸铁材料达到长期耐用性。缸头是轻质铝合金，发动机缸体是铸铁合金。双顶置凸轮轴驱动的齿形带可自动平稳、更安静的运行，最大能保证150000公里行驶里程无需更换，大大降低了使用成本。D4D柴油发动机一路发展至今，既克服了柴油发动机的众多缺陷，又以其高扭矩，高可靠性，高燃油经济性，低污染的种种优势，被广泛应用在丰田各类车型上，出没于世界上任何一个角落。在国内D4D则被视作最出名的“越野心”之一，被一些越野车迷奉为“神器”。




发动机部分参数气缸布局
直列4缸，V型8缸···
排量
2.0L、2.5L、3.0L、4.5L···最大功率
——
最大输出扭矩——
应用车型
Hilux、LC系列···

          双冠王——克莱斯勒3.0T V6 EcoDiesel柴油发动机





作为一款柴油发动机，且连续两年（2014、2015）上榜，由此可见它的不凡。此款发动机配备了喷油压力达2000bar，
这使得柴油雾化的效果更好，也令柴油发动机的压燃特性发挥的淋漓尽致，同时提高了燃油效率。在动力方面，由于可变截面涡轮的介入，能让它时刻保持充盈的动
力输出。如此庞大的身躯想必“胃口”也不小，但是经过“沃德”的实测后，答案让所有人大跌眼镜，它的综合油耗仅为9.8L/100km。



这款搭载在公羊1500皮卡车上面的发动机是典型的小马拉大车的例子，公羊1500上与之匹配是一款八速变速箱，两者组成的动力系统在驱动一净重2722 kg的大卡车上表现得轻车熟路，目前Jeep大切诺基也是搭载的这款发动机。

发动机部分参数气缸布局
V型6缸压缩比15.4：1最大输出功率（kw）

179最大输出扭矩（N·m）569
增压类型
机械增压
供油方式高压共轨缸内直喷
应用车型
公羊RAM1500/Jeep大切诺基

          狂躁的三涡轮——宝马3.0T 柴油发动机





这款发动机是从2009和2010年的旧版本基础上改进而来的，主要是把原来的双涡管单涡轮增压器换成一个可变截面涡轮增压器。尽管这次改款在动力上要比旧款稍弱，不过在提高燃油经济性上，这款发动机要有更佳的优势。目前搭载该发动机的车型有535d以及X5。

能使得宝马550d百公里破5的原因正是该款发动机峰值扭矩在560 N.m在1500转速下就已经出现了，这能够有效地抑制低转速下的涡轮迟滞现象。油耗表现上，535d Sedan百公里油耗为6.7升，这个表现甚至要比某些四缸柴油发动机的还要好。

发动机部分参数气缸布局
直列6缸
压缩比16.5:1最大输出功率(kw)

280
最大输出扭矩(N·m)560
增压方式
三涡轮增压
供油方式
高压共轨直喷
应用车型
宝马M550d xDrive         涡轮的革命——奥迪4.2TDI 柴油发动机




奥迪在日内瓦车展上发布了Q7的高性能版，SQ7。SQ7采用了4.0 V8涡轮增压柴油发动机，输出可达435马力和900Nm扭矩。这些从柴油转换而来的推力，通过8速自动变速箱将SQ7全力推至100km/h的时速，也不过需要4.8秒时间。

两列气缸，两个涡轮，两套独立的进气、排气系统，两个节气门，这时这款发动机显著特点，不同于以往双涡轮的并联式，这一套双涡轮系统，有一套结构精妙得多的混联结构：序列式开启，并联式工作，是这套涡轮系统的精髓所在。



除了惊叹于900N·m的逆天扭矩，这套动力系统更值得拿出来谈论的是它有许多业界首创的设计、布局和控制策略。例如通过电动涡轮的引入，来克服废气
涡轮的弊端；再例如两个涡轮，与可变气门技术整合出全新的混联涡轮理念。所以，也许SQ7与中国消费者的距离有点远，但是SQ7的4.0TDI柴油涡轮增
压发动机，它的先进性和前瞻性，也值得我们绕个弯去关注一下的。

发动机部分参数气缸布局
V型8缸压缩比——最大输出功率（kw）

320最大输出扭矩（N·m）900增压类型
双涡轮增压（废气涡轮+电动涡轮）
供油方式高压共轨缸内直喷
应用车型
奥迪SQ7

         节能先锋——雪佛兰2.0T 柴油发动机




作为同时登上2014沃德十佳发动机的三款柴油发动机之一，足以得见搭载在经济型车上的雪佛兰2.0t柴油机的功力不凡。除了出众的扭力输出，经济性也是柴油发动机的优势，这款科鲁兹所搭载的2.0L涡轮增压柴油发动机的车型在加满一箱柴油后，理论上的续航里程可以达到1153公里（高速行驶时的百公里油耗为5.1L），这样的燃油经济性显然是汽油发动机车型不可比拟的。动力方面，该发动机在4000rpm时释放151马力的能耐并不算出众，但是，339N·m的最大扭矩从1750rpm时即可爆发。

发动机部分参数气缸布局
直列4缸体
压缩比16.5:1

最大功率（kw）

151/4000最大输出扭矩（N·m）339/1750-3000

增压方式
涡轮增压
供油方式
高压共轨直喷
应用车型
cruze

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