不能用的好东西 奥迪TDI发动机技术解析

　　1、高压共轨

　　高压共轨工作原理

　　这项技术出现到今天，已经有14年历史了，但其作用之大不得不提。所谓高压共轨，简单来讲就是让燃油喷入各气缸之前，先在一条筒状的高压蓄力器中“逗留”一下，压力得到提高达到接近2000个大气压，并保证分布均匀，然后再流向喷油器。共轨和喷油器都连接着汽车的大脑——ECU，由其决定最佳的喷油时间、喷油量。

　　共轨技术另一个贡献在于，它将压力的生成与燃料的喷射分离开来，工程师能够对所有喷射自由配置，为开发设计带来很大的自由度。奥迪TDI将每个工作循环的8种喷射进行了分类，2次预喷射使得燃烧更加安静，1次主喷射提供主要动力，5次后喷射能够减少污染物排放。

　　2、压电式喷油器

　　压电式喷油器结构

　　高压共轨系统使得燃油压力非常高，因此需要极其精确的喷油装置才能Hold住，压电式喷油器就是最好的搭配。该喷油器的核心结构是压电执行器里的上百层压电晶体。

　　压电晶体在通电后会产生形变

　　在对晶体施加电压时，单片晶体略微膨胀，在千分之一秒内迅速改变结构。上百个压电晶圆在喷油器中堆叠起来，产生明显的量变，顶开下方的喷油器针阀，这种传导中间没有机械连接，最为直接。这种压电喷油器的响应速度是传统喷油器的4倍，可以更加精准地配合共轨，控制喷油。同时，喷油孔的直径只有0.1mm，以此保证喷入气缸中的燃油雾化良好。

　　也就是说，共轨技术组合在很大程度上改善了柴油机“傻”的问题。

　　◆涡轮增压

　　1、双涡轮增压+电子涡轮辅助

　　奥迪3.0TDI使用了串联的双涡轮增压器，来弥补柴油机在高转速情况下动力的不足。转速低于2500rpm时，具有可变截面技术的小涡轮增压器完成大部分的增压工作。从大约2500rpm起，转换阀开始打开，小涡轮增压器逐渐将主要增压工作转交给大涡轮增压器。在转速为3500-4000rpm时，阀门完全打开，这时只有大涡轮增压器在增压。

　　电子涡轮的工作原理

　　如何让发动机在怠速起步阶段，转速很低的情况下也能有良好的动力输出呢？奥迪颇具创新地想了这么一个点子——电子涡轮。该装置相当于一台压气机，由电机驱动，位于中冷器的下游。在大多工作状态下，空气不会流经此处，只有在较低的发动机转速下，废气能量较低时，旁通阀关闭，空气才会流经此处加压。由于是电力驱动，奥迪专门为这台电子涡轮提供了一个48V电路，并结合制动能量回收功能。

　　加装电子涡轮后，这台3.0TDI发动机的峰值扭矩由580Nm提高到了750Nm，转速点也由1400rpm提前至1250rpm，差别还是很明显的。由于目前这项技术还没有量产，编辑只是体验了一把搭载电子涡轮的RS5 TDI概念版，由于峰值扭矩来得太早，起步时凶猛的动力简直让人难以接受。但是之后随着转速升高至4000rpm以上，推背感逐渐减弱，当然是相比起步那变态的一下了，而这也是柴油机难以根除的缺憾。

　　2、VTG可变涡轮截面

　　VTG可变截面原理图

　　上面提到小涡轮增压器具有可变涡轮截面技术，这里有必要展开一下。涡轮增压器的工作原理想必大家多少都了解，那么可变截面又是什么意思呢？原来，在涡轮的四周，有一圈导流叶片，废气经过导流叶片后才会吹向涡轮。当驾驶员深踩油门时，导流叶片会在机械压感的作用下发生旋转，叶片间的夹角变小，这样一来能量不高的废气经过叶片后流速会提高，以更高的速度吹向涡轮，让涡轮更快地被催动起来。简单理解，就好比外面刮着柔和的风，如果你的窗户开得很大，吹进来的风也就很轻柔；如果窗户只留一道缝，你会发现进来的风速变快了。

　　当废气量增加时，导流叶片略微打开，夹角增大，吹向涡轮的废气速度下降，从而保证涡轮增压器输出的线性变化。

　　由此可见，奥迪TDI的双涡轮增压+VTG+电子涡轮，可以有效降低峰值扭矩转速点，使得动力输出平稳，但在高转速段下仍然受制于柴油机的特性。不过从参数上面来看，奥迪A7未加装电子涡轮的3.0TDI的综合表现已经优于奥迪同排量的机械增压汽油机了。

　　◆排放控制

　　SCR催化转化器

　　SCR催化转化工作原理

　　SCR指的是针对废气中的氮氧化物进行催化还原。途中红色球为NOx，灰色为碳颗粒，蓝色为氨气，绿色为生成的氮气。工作时，AdBlue溶液(蓝色)从贮槽喷射到SCR催化转换器中。这种水溶性添加剂在热废气中分解，生成氨气，将氮氧化物转化为无害的氮气和水。奥迪在新款3.0TDI发动机中将SCR催化转换器与柴油颗粒过滤器结合在了一起。由于在0℃以下时，AdBlue溶液会凝固，因此奥迪为催化转化器配置了电加热功能。

　　多说一句，AdBlue这种添加剂，我们通常叫它尿素。名字不好听，可确实对氮氧化物的排放抑制贡献了不少。另外，AdBlue是消耗品，日常用车中不要等到耗尽了再去添加。