壹串脚印: 大众柴油直喷技术

TDI（Turbo Charged Direct Injection）柴油涡轮增压直喷式引擎。早在1976年，大众集团就开始研发柴油直喷系统，1989年，第一款配备TDI的奥迪柴油车正式投放市场，如今，经过15年的发展，这项技术已经相当成熟，并且在TDI的4气阀技术、涡旋进气系统、喷射系统、可变进气截面的涡轮增压器等技术上取得柴油发动机领域的领先地位。在歐洲，有高达43.7%的新车车主选购柴油车，而每两辆Volkswagen的汽车当中，就有一部是TDI柴油车，这正說明了 Volkswagen柴油引擎的重要性与市场接受度，现今的TDI技术已经与L3 L4 L5 V6 V8 V10 V12引擎相配合，形成大众集团里完整的产品线。

TDI采用涡轮增压中冷和柴油直喷技术，所谓柴油直喷是把燃料直接喷射到主燃烧室，而不是以前常见的喷射到预燃室内。柴油直喷技术以前在大型柴油机中出现过，经过改进和细化，现在已经能够应用到乘用车柴油机上。与大众以往柴油机相比，TDI机型拥有许多优势。

TDI 技术使燃油经由一个高压喷射器直接进入汽缸，因为活塞顶的造型是一个凹陷式的碗型设计，燃油就在汽缸内形成一股螺旋状的混合气，这使空气和燃油混合得更为充分，燃烧更加理想，因此不但提高了功率输出，降低了油耗，同时采用氧化型催化反应器，大大降低了CO、HC、颗粒的排放，其中CO2排放与同排量汽油车比可降低30%。另外，采用电子排放控制，包括EGR（废气再循环）系统，大大降低了NOx产生，其排放指标满足EU3标准。

电控燃油喷射系统带来更大的功率、更少的碳烟排放、更小的噪音和更佳的经济性。在大众的TDI发动机上，喷油时间和喷油量都由电脑控制，而以前的柴油机采用机械控制方式。一体式燃烧室比以前的预燃式燃烧室减少了热量损失，冷启动变得更容易，以前选装的缸体加热装置也没有必要再安装了，相应的操作由发动机自动完成。即使在零下10度，新加热塞设计能使加热周期缩短10秒。一体式燃烧室允许更低的压缩比（18.5：1或19.5：1对老机型的22：1或23：1），可以降低发动机的噪音和震动，进而提升耐久性。

TDI系统上的Garret VNT15可变截面涡轮增压器使增压技术比旧有型号有更快的响应（尽管以前机型的增压滞后现象也比较轻微），起效范围更加宽广，同时不会造成排气气压过高的问题。在大众的TDI发动机中，增压响应被控制在0.25秒内，驾驶员根本感觉不到增压时滞的存在。TDI发动机的燃油系统也有自己的特征，现在有三种燃油喷射系统，首先是分配泵系统，由燃油泵向喷嘴顺序供油（旧机型油压为931bar，新机型压力更高），喷油时间和喷油量都由电脑控制。大多数大众 TDI发动机使用博世VP 37电控分配泵，通常它安装在发动机前端，由正时皮带驱动。分配泵和喷嘴之间是高压钢油管。这一系统应用在90和100hp的直4 1.9升机型上，还有2.5升直5以及150hp2.5升V6上。在分配泵内，燃油首先通过叶片提升压力，随后旋转柱塞泵把压力进一步提升并按顺序把燃油送到每一缸喷油。每个喷嘴包含带回位弹簧的活塞，一旦燃油压力超过设定值，喷口即打开。5个喷口直径极小。回位弹簧按两级工作，即预喷在低压下进行，主喷则在高压下进行。主喷可以在混合器点火后继续进行，有效地降低了发动机的噪音。提高燃油喷射压力可以显著地改善排放水平，例如Audi A4 TDI把喷射压力提升至1368bar，把排气颗粒水平降低了20%。所付出的代价是把燃油泵中的柱塞加粗1毫米。
　　
其它大众TDI机型如115hp和150hp的1.9升直4，1.2和1.4升直3采用泵喷嘴技术，在这些机型上，每缸有自己的小型高压燃油泵，由进排气凸轮轴驱动，泵喷嘴由低压叶片泵供油，当活塞接近压缩行程的上止点时，泵喷嘴的主泵活塞受到激发，但喷油量由附在其上的电磁阀控制，多余油量由旁通阀流回。电磁阀通电时，旁通阀关闭，燃油以高压形式通过喷嘴喷出，要停止喷油，只要给电磁阀断电，燃油即从旁通阀回流。喷油时间就是电磁阀开启时间，且每缸的燃油喷射是独立完成的，便于精确控制。
　　
最后一种是高压共轨喷射系统，它的概念有点类似于汽油机喷射系统，只不过油轨内的压力提高了1000倍。中央油泵把高压油送入油轨，在油轨上对应每缸有相应的电磁阀控制燃油进入喷嘴，高压喷射压力直高达2050bar。尽管说起来简单，但超高压使系统建造并不容易。这套系统应用在180马力2.5升V6机和3.3升V8机型上。

1989年一辆改良的Audi 100 TDI以一箱油和平均85.8km/h的速度走完4818公里，平均油耗仅为1.76L/100km，创造了欧洲记录，著名的3L Lupo就是采用TDI技术的柴油引擎创造出3L/100km油耗的神话。2006年采用TDI技术的R10 LeMans LMP1组别原型赛车在LeMans 24h大奖赛中以压倒性的姿态获胜，更加证明了TDI技术的可靠性和节油能力。现在，装备了大众、戴克和宝马集团共同研发的bluetec技术的TDI V12引擎也准备装配在顶级的Q7上边，TDI这项环保的柴油引擎技术将为我们生存的天空保留一份难得的蓝色。

直4 TDI