柴油发动机市场在国外发展较快，其主要原因是人们环境保护意识的不断加强，以柴油发动机为动力的汽车也迅速的增长，这种发展趋势不仅体现在欧洲，而且也体现在全世界。

      全世界轻型柴油汽车的销量到2015年将从2004年的1250万辆增加到2700万辆。其中6O％是在欧洲以外的汽车市场销售主要的增长，来自北美洲轻型货车和轿车的销售比例在未来的12年中将从目前的4．5％提高到1 6％ 。

      目前，大众公司柴油轿车在北美市场的销量最高，几乎与其他的OEM一样，他们也在寻求新的技术创新。

      大众公司许多研究人员预示，在未来的3O年中，汽油机和柴油发动机仍然是轿车的主要动力，仍然有许多技术问题和人为因素等待去攻克。大众公司从1976年开发研制出第一台涡轮增压直喷(TDI)发动机以来，在柴油机领域一直处于领先地位，目前在美国销售的捷达(Jetta)、高尔夫(Golf)和新甲壳虫(New Beetle)柴油轿车占销售总量的1O％ 。

      为了保持住在北美柴油轿车市场的份额，大众公司打算扩大其产品范围，推出新型的途锐(Touareg)SUV和辉腾(Phaeton)豪华轿车。这两款车型的发动机为5，OL V1U 功率230kW、双涡轮增压直喷发动机转速在2000r／min时扭矩为750Nm。发动机由两排独立的5气缸组成，通过机械和电子方式与进、排气两侧连接。缸与缸之间的距离是88mm 缸径和冲程分别是81mm 和95．5mm。

      缸盖的基本设计是以一种小型发动机为基础而进行开发的，V1 0发动机的缸盖重新设计为横向交叉形状，以满足两排气缸之间进气管的要求。水泵和水冷交流发电机组装成V字，在不产生侧向力时通过传动轴驱动控制。发动机的曲轴箱是铝合金的，带有一个灰铸铁轴承通道由于燃烧力使曲轴箱箱体发生变形。因此，天津一汽夏利股份有限公司林静大众公司利用等离子覆镀的方法将气缸壁涂上涂层。这种方法是由大众公司开发的、并且首次把等离子涂镀方法用在批量生产的柴油机上，在气缸壁上涂上大约O 1毫米的涂层，使气缸“长久地”抵抗气缸的变形和磨损。

      V10 TDI发动机采用了博世公司第三代5孔喷油嘴，它有一个非常紧凑的电磁阀，能提高部分负载的喷油压力。两个电子控制装置把燃油喷射压力控制到2050bar以上，从喷油器直接喷入到气缸内。它共有两个电子控制，每一个电子控制装置都有一个32字节的微处理器，控制每一排气缸，使驱动函数较好地与动力性能和排放特性相适应。V1OTDI发动机的喷射系统由1O个独立的泵喷嘴式的喷油器组成，喷油器向每一个气缸喷射燃油。一个电磁阀精确地控制油量并且调整喷射时间。预喷射是用来降低燃烧噪声的。

       一、柴油发动机排放

      大众公司在优化发动机燃烧系统时采取的设计方针不仅要提高发动机的性能，而且也要满足排放标准。公司宣称装上这种喷油器的汽车已经达到欧IV标准。实际上他们生产的65％的柴油车都符合欧IV标准。

      为了继续达到和超过目前的排放标准，大众公司对柴油机进行了五大改进，包括内部燃烧、燃油质量、氧化催化转化器、氮氧化物(NOx)废气控制装置(或后处理)以及柴油微粒捕集器(DPF)。

      应该把重点放在内燃机优化设计上，用各种方式降低排放，以达到满意的效果。由于排放法规要求越来越严格，因此必须重点研究如何控制INOx和微粒(PM)。为了降低V1OTDI发动机的排放，发动机装上一个气动控制废气再循环(EGR)阀和EGR散热器。氧化催化转化器装在离发动机很近的位置上，最大程度地控制未净化的废气。双支路排气系统有两个催化转化器：一个椭圆陶瓷预转化器，装在离发动机很近的位置上，另一个三椭圆转化器装在发动机的底部。

      目前，V1OTDI发动机符合欧川排放标准，大众公司在法兰克福车展上宣称他们开始把不符合欧lV标准的汽车(大约5O％)都装上微粒捕集器DPF，以满足欧IV。去年，在帕萨特车的底部装了一个微粒捕集器系统，它的外壳是钢材料，过滤器体是碳化硅材料，带有进气和排气通道。进气通道收集积炭，只有废气可以通过多孔陶瓷壁进入排气通道。过滤器在过滤过程中，把收集起来的积炭在500℃ 时烧尽。为了能在如此低的温度条件下燃烧微粒而且减少灰粉，在柴油中添加一种铁粉添加剂。

      由博世公司开发的微粒捕集器，材质是烧结金属，与现在采用的陶瓷材料不同。这种新结构使微粒沉积非常均匀，滤清器进行再次过滤时，过程很简单。他们同时还进行另外两种研究，一个是用燃油添加剂，另一个是用催化转化涂层，两种方法都要用滤清器对废气进行再次过滤。

       二、柴油发动机共轨系统

       1．博世公司推广微粒捕集器系统的同时，他们仍然给所有的柴油发动机轿车制造商提供燃油共轨系统，目前给3缸Smart、6缸奥迪以及宝马、奔驰和奥迪8缸柴油轿车配套。

      博世公司去年5月开始批量生产第三代共轨系统，它的电磁喷油器中的执行器已经被压电晶体取代，这个压电晶体由几百个非常小的晶体单元组成，燃油喷射的变换时间只有千分之一秒，比电磁喷油器变换时间几乎少了一半。第三代和第二代燃油共轨系统的喷油压力一样，都是1600bar。

      但是第三代产品，它的喷射过程完整并且保持稳定，比任何第二代产品的喷射过程都完整，老的喷射系统限制每一个喷射过程，每一个喷射过程最多喷油5～7次。试验结果表明第三代共轨系统将废气排放降低了15％～2O％，同时发动机的功率提高了5％～7％。

      把压电喷油器集成化，或者把压电执行器与喷嘴针阀一同装在喷油器端头内，改进系统的喷油速度。由于喷油转换速度高，因此每一个独立喷油过程它们之间的间隔时间降低了，使喷射控制更加灵活，发动机产生更高的功率。研究人员也在试图降低喷油器中活动部件，现在喷嘴针阀上的活动部件从4个减少到1个。

      2、德国惠尔福公司生产的 符合欧IV标准的共轨系统，其喷油器电压用蓄电池电压控制，这是一种非常简单而且造价低的电子控制装置。德尔福公司已经开始开发符合欧V排放标准的新一代共轨系统(预计2004年年底或2005年年初投放市场)，同时也在研究新型的压电喷射系统，为的是使重型汽车满足欧V和美国新的排放法规。与目前的压电式共轨系统相比，德尔福公司希望新一代压电喷射系统产生的排放应该降低2 5％ ～3O％ 。压电式喷油器技术确保喷射系统在每一循环高精度地喷油7次以上。

      3、日本电装公司1995年研制出第一台柴油机高压共轨系统，目前公司将喷油压力为1 800bar的新一代共轨系统装在了马自达MPV和马自达6轿车上，新一代共轨系统包括：供油泵、带有一个高压传感器的共轨、电磁喷油器以及由一个电子喷油器驱动装置和一个发动机电子控制装置组合起来的控制部件，本系统自2002年开始已达欧IV标准。