新動力探源 長城2.0VGT柴油機(jī)拆解(上)2010年12月26日 01:00 來源：Che168 類型：轉(zhuǎn)載 編輯：胡正暘 作為第三次發(fā)動機(jī)拆解的主角，長城2.0VGT柴油機(jī)終于粉墨登場了。此前我們已經(jīng)對發(fā)動機(jī)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行了參觀，而此時就要對這臺2.0排量的新柴油機(jī)進(jìn)行正式拆解了，為了大家閱讀的方便，我們首先介紹的是柴油機(jī)的高壓共軌系統(tǒng)與附件部分，而進(jìn)排氣和缸體部分將隨后奉上。 ● 燃油高壓共軌直噴系統(tǒng) 與汽油機(jī)點(diǎn)燃燃料混合氣不同，柴油機(jī)是通過將進(jìn)氣壓縮加溫，再與柴油噴霧混合，壓燃燃燒的，因此一套行之有效的燃油噴射系統(tǒng)對于柴油機(jī)來說非常關(guān)鍵。由于柴油機(jī)的壓縮比大（與一般汽油10-11的壓縮比相比，GW4D20柴油機(jī)的壓縮比達(dá)到了16.7），汽缸內(nèi)的壓力非常大，要形成均勻的油霧，也就需要很高的噴油壓力，而現(xiàn)在主流的柴油機(jī)則是電控的高壓共軌噴射，通過高壓油泵加壓，ECU采集傳感器信號，控制帶電磁閥的噴嘴改變噴油時機(jī)和噴油量，實(shí)現(xiàn)燃油噴射的精確控制。
高壓共軌系統(tǒng)主要組成部件 GW4D20柴油機(jī)目前所用的這套高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)由德爾福提供，主要由高壓油泵、油軌、高壓油管、噴油嘴、各種傳感器、ECU等組成。這套高壓共軌系統(tǒng)可以提供最高1800bar的噴油壓力，這個壓力在國內(nèi)乘用車柴油機(jī)中也算較高的（如VM 2.5排量柴油機(jī)的噴射壓力為1350bar）。 ● 高壓油泵 高壓油泵的作用是供給柴油機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時的足夠的高壓燃油，同時保證柴油機(jī)迅速啟動所需要的額外供油量和壓力要求。GW4D20柴油機(jī)采用的是德爾福提供的高壓油泵，該油泵采用將扇葉式輸油泵與高壓油泵制成一體的形式，雙柱塞式設(shè)計，整體結(jié)構(gòu)更為緊湊可靠，也能承受更高的工作壓力。 油泵采用皮帶驅(qū)動，最高壓力可達(dá)1800bar，值得一提的是，這個壓力與上下文所提到的噴油系統(tǒng)、油軌、噴油器的最大壓力/工作壓力并不完全一致，這與噴油系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)的工況有關(guān)，多數(shù)時刻高壓共軌系統(tǒng)并不一定處于滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣能確保對噴油系統(tǒng)進(jìn)行更精確的控制，實(shí)現(xiàn)燃油燃燒的高效率。 4D20所用高壓油泵
油泵的驅(qū)動軸由皮帶帶動
油泵的回油接管（上）和進(jìn)油接管（下）
油泵上也有多個傳感器和電控部件，圖中綠色接頭為溫度傳感器 輸油泵將經(jīng)過燃油濾清器過濾之后的燃油泵吸到泵腔內(nèi)，當(dāng)供油壓力超過安全閥的開啟壓力（50-150kPa）時，燃油經(jīng)高壓油泵進(jìn)油閥進(jìn)入柱塞腔并被壓縮，油壓的升高一旦達(dá)到高壓油軌的油壓，出油閥被打開，被壓縮的燃油就進(jìn)入了高壓循環(huán)。供油行程結(jié)束后，柱塞腔內(nèi)壓力減小，出油閥關(guān)閉，當(dāng)柱塞腔內(nèi)壓力又低于輸油泵的供油壓力時，進(jìn)油閥又開啟，吸油過程又開始。
● 高壓油軌 高壓油軌的功用是將被高壓油泵壓縮的燃油儲存在油軌中，在每個工作循環(huán)時，能夠保證瞬間燃油壓力相對恒定，在提升燃油壓力的同時，又降低了燃油壓力的波動，保證了燃油的充分霧化，又使得發(fā)動機(jī)工作更加平穩(wěn)，而整個燃油噴射過程由ECU進(jìn)行控制，各電控元件的響應(yīng)時間也大大縮短。
4D20采用德爾福鍛造油軌 油軌的最大軌壓為1800bar
高壓油軌上端接口為軌壓傳感器，監(jiān)測油軌內(nèi)的油壓 ● 噴油器 燃油經(jīng)過加壓之后，通過油軌，最終通過噴油器噴射到燃燒室內(nèi)。由于柴油機(jī)沒有火花塞，因此噴油器布置在燃燒室中心附近，結(jié)合7孔噴油嘴，有利于更為均勻地噴射油霧，有利于燃料充分燃燒，從而提升發(fā)動機(jī)的動力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。
噴油器位于燃燒室頂中部位置，并由電磁閥實(shí)現(xiàn)對噴油的控制
噴油器噴嘴特寫，每只噴油器有7個噴油孔
由于單獨(dú)標(biāo)定匹配，每只噴油器拆除后都需標(biāo)號，并加裝黃色保護(hù)帽 4D20的高壓共軌系統(tǒng)選用的是改良的電控噴油器，可以實(shí)現(xiàn)短噴射時間間隔（低于0.2毫秒）前提下的多次噴射（每缸最多5次），通常采取兩次預(yù)噴射加主噴射的方式（正常工作噴射壓力為1200bar），從而使主噴射油束在預(yù)噴射油束的引導(dǎo)下按照設(shè)計方向合理流動，便于在燃燒室內(nèi)形成均勻的油霧，提高燃燒效率，起到提升動力和燃油經(jīng)濟(jì)性的雙重效果。 ◆ 網(wǎng)友疑問：國內(nèi)的柴油油品不是很理想，那么對于高壓共軌這樣精密的噴射系統(tǒng)，在柴油的使用上面是不是會出現(xiàn)一些問題呢？ 對于國內(nèi)的油品問題，確實(shí)存在著油品參差不齊的問題。4D20柴油機(jī)采用了帶油水分離器的柴油濾清器，這樣燃油中的雜質(zhì)和水分都可以最大限度分離，不使之進(jìn)入高壓共軌系統(tǒng)。由于系統(tǒng)的工作壓力很大，能通過濾清器的過濾、尺寸更小的雜質(zhì)也很難堵塞噴油嘴（汽油電噴車型就較化油器車型更難堵塞，而柴油噴射系統(tǒng)的工作壓力還要比一般的電噴高至少一個數(shù)量級），同時柴油較高的燃燒效率也有利于排除帶入的微粒雜質(zhì)。不過消費(fèi)者也要盡量選擇正規(guī)的加油站點(diǎn)，以確?；镜娜加唾|(zhì)量。 此外，高壓共軌系統(tǒng)還包括高壓油管、ECU、各類傳感器等部件，其中ECU主要起控制發(fā)動機(jī)、與其他ECU（如ABS系統(tǒng)）交換數(shù)據(jù)的作用，而且GW4D20還裝備了爆震傳感器，這是柴油機(jī)上面不多見的，它的主要作用是修正燃油系統(tǒng)在工作較長時間之后因?yàn)槟p而造成的各缸工作的不均衡性，減少發(fā)動機(jī)后期維護(hù)的工作量。爆震傳感器將發(fā)動機(jī)各個汽缸間工作不均衡引發(fā)的振動變?yōu)殡娦盘枺瑐鞯?a class=KeyWordLink href=" http://www.autohome.com.cn/dic/word-244.html " target=_blank>ECU，ECU處理之后通過改變噴油量，從而對振動進(jìn)行抑制。
● 啟動、正時與潤滑機(jī)構(gòu) 發(fā)電機(jī)是汽車必不可少的配件，作為發(fā)動機(jī)的附件之一，它通過皮帶驅(qū)動，為車輛提供電力，長城GQ2.0VGT柴油機(jī)配備了發(fā)電電壓為14伏的直流發(fā)電機(jī)。相應(yīng)的，除了發(fā)電機(jī)，還有起動機(jī)帶動飛輪實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)的啟動。由于柴油機(jī)在低溫下往往面臨啟動困難的問題，因此4D20柴油機(jī)還特意加裝了預(yù)熱塞，可以在接通電源之后對發(fā)動機(jī)進(jìn)行預(yù)熱，提高燃燒室內(nèi)混合氣在啟動時的溫度，從而大大改善發(fā)動機(jī)的低溫啟動性能——根據(jù)廠家在寒區(qū)實(shí)地測試的情況，2.0VGT在零下30℃左右啟動時間大約3-4秒，預(yù)熱塞在一般在發(fā)動機(jī)冷卻水溫低于50℃起作用，作用時間與大氣壓力以及冷卻水冷有關(guān)，水溫越低，工作時間越長。
GW4D20柴油機(jī)上采用的發(fā)電機(jī)
起動機(jī)安裝孔位于飛輪齒盤側(cè)上方
起動機(jī)帶動飛輪，憑借飛輪的慣性，曲軸開始轉(zhuǎn)動，由此實(shí)現(xiàn)壓燃和啟動
預(yù)熱塞布置在缸蓋燃燒室中部，以確保柴油機(jī)在寒冷環(huán)境下的啟動性能。 一套行之有效的正時系統(tǒng)顯然是確保發(fā)動機(jī)各部件協(xié)調(diào)工作的主要因素，它在缸體外的部件主要包括皮帶輪，皮帶，張緊器和張緊輪等，4D20柴油機(jī)的正時系統(tǒng)采用正時齒帶帶動，并引入了自動張緊設(shè)計，在使用過程中不需要額外調(diào)整。正時皮帶噪音較小，不過需要定期檢查，并在到達(dá)8-10萬公里里程時更換正時皮帶，對于普通用戶來說，這個周期還是可以接受的。
4D20柴油機(jī)的正時系統(tǒng)采用了正時齒帶
張緊器可以自動調(diào)整，便于發(fā)動機(jī)在不同工況下的運(yùn)轉(zhuǎn)（圖為正時張緊輪結(jié)構(gòu)）
正時系統(tǒng)的裝配同樣需要嚴(yán)格的校正 為了確保發(fā)動機(jī)的熱效率和平穩(wěn)工作，還需要對其進(jìn)行冷卻和潤滑，這就是我們熟悉的機(jī)油和發(fā)動機(jī)冷卻液循環(huán)系統(tǒng)。GW4D20的機(jī)油容量為6升，較一般2.0排量的汽油機(jī)大一些，機(jī)濾的更換周期為5000公里，與市面上的大多數(shù)車型相同。4D20的機(jī)油泵通過皮帶驅(qū)動，轉(zhuǎn)子式的結(jié)構(gòu)簡單緊湊，供油量大，在中小排量的柴油機(jī)上有著廣泛的應(yīng)用，相對齒輪式機(jī)油泵，前者可以達(dá)到更高的工作轉(zhuǎn)速，提供更有效的潤滑。
由于機(jī)油容量較大，機(jī)濾的個頭也不小
機(jī)油冷卻器既有冷卻之用，又起著機(jī)濾接口的作用
缸體內(nèi)的機(jī)油集濾器還有過濾較大碎屑的作用
轉(zhuǎn)子式機(jī)油泵和缸體結(jié)合為一體，使發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)更為緊湊 ● 結(jié)語 高壓噴油系統(tǒng)對于現(xiàn)代柴油機(jī)是必不可少的，而有了強(qiáng)有力的供油系統(tǒng)，2.0VGT柴油機(jī)還需要一套高效的進(jìn)氣系統(tǒng)來與之匹配，同時還需要缸體、曲軸等部件來支撐整個燃燒和動力輸出過程，2.0VGT與一般的增壓機(jī)型在使用上有何區(qū)別？它能達(dá)到怎樣的排放標(biāo)準(zhǔn)？這些問題我們將會在拆解文章的下篇為大家一一解答，敬請期待。
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