长城绿静2.0VGT柴油机拆解

[汽车之家拆解] 作为第三次发动机拆解的主角，长城2.0VGT柴油机终于粉墨登场了。

此前我们已经对发动机生产环节进行了参观，而此时就要对这台2.0排量的新柴油机进行正式拆解了，为了大家阅读的方便，我们首先介绍的是柴油机的高压共轨系统与附件部分，而进排气和缸体部分将随后奉上。

●燃油高压共轨直喷系统与汽油机点燃燃料混合气不同，柴油机是通过将进气压缩加温，再与柴油喷雾混合，压燃燃烧的，因此一套行之有效的燃油喷射系统对于柴油机来说非常关键。

由于柴油机的压缩比大（与一般汽油10-11的压缩比相比，GW4D20柴油机的压缩比达到了16.7），汽缸内的压力非常大，要形成均匀的油雾，也就需要很高的喷油压力，而现在主流的柴油机则是电控的高压共轨喷射，通过高压油泵加压，ECU采集传感器信号，控制带电磁阀的喷嘴改变喷油时机和喷油量，实现燃油喷射的精确控制。

『高压共轨系统主要组成部件』GW4D20柴油机目前所用的这套高压共轨燃油喷射系统由德尔福提供，主要由高压油泵、油轨、高压油管、喷油嘴、各种传感器、ECU等组成。

这套高压共轨系统可以提供最高1800bar的喷油压力，这个压力在国内乘用车柴油机中也算较高的（如VM 2.5排量柴油机的喷射压力为1350bar）。

●高压油泵高压油泵的作用是供给柴油机在正常运转时的足够的高压燃油，同时保证柴油机迅速启动所需要的额外供油量和压力要求。

GW4D20柴油机采用的是德尔福提供的高压油泵，该油泵采用将扇叶式输油泵与高压油泵制成一体的形式，双柱塞式设计，整体结构更为紧凑可靠，也能承受更高的工作压力。

油泵采用皮带驱动，最高压力可达1800bar，值得一提的是，这个压力与上下文所提到的喷油系统、油轨、喷油器的最大压力/工作压力并不完全一致，这与喷油系统和发动机的工况有关，多数时刻高压共轨系统并不一定处于满负荷运转，这样能确保对喷油系统进行更精确的控制，实现燃油燃烧的高效率。

『4D20所用高压油泵』『油泵的驱动轴由皮带带动』『油泵的回油接管（上）和进油接管（下）』『油泵上也有多个传感器和电控部件，图中绿色接头为温度传感器』输油泵将经过燃油滤清器过滤之后的燃油泵吸到泵腔内，当供油压力超过安全阀的开启压力（50-150kPa）时，燃油经高压油泵进油阀进入柱塞腔并被压缩，油压的升高一旦达到高压油轨的油压，出油阀被打开，被压缩的燃油就进入了高压循环。

供油行程结束后，柱塞腔内压力减小，出油阀关闭，当柱塞腔内压力又低于输油泵的供油压力时，进油阀又开启，吸油过程又开始。

『高压油泵结构示意图：1.泵体，2.入油阀，3.出油阀，4.弹簧固定器，5.驱动轴，6.轴衬，7.输油泵，8.泵体，9.挺柱，10.滚动浮子，11.喉管，12.前端板，13.燃油比例控制阀，14.温度传感器。

』●高压油轨高压油轨的功用是将被高压油泵压缩的燃油储存在油轨中，在每个工作循环时，能够保证瞬间燃油压力相对恒定，在提升燃油压力的同时，又降低了燃油压力的波动，保证了燃油的充分雾化，又使得发动机工作更加平稳，而整个燃油喷射过程由ECU进行控制，各电控元件的响应时间也大大缩短。

『4D20采用德尔福锻造油轨，锻造工艺的优点在于强度更高，可以承受更大压力，油轨的最大轨压为1800bar，最左侧为进油口，其余四个为通向喷油器的出油口』『高压油轨上端接口为轨压传感器，监测油轨内的油压』●喷油器燃油经过加压之后，通过油轨，最终通过喷油器喷射到燃烧室内。

由于柴油机没有火花塞，因此喷油器布置在燃烧室中心附近，结合7孔喷油嘴，有利于更为均匀地喷射油雾，有利于燃料充分燃烧，从而提升发动机的动力性能和燃油经济性。

『喷油器位于燃烧室顶中部位置，并由电磁阀实现对喷油的控制』『喷油器喷嘴特写，每只喷油器有7个喷油孔』『由于单独标定匹配，每只喷油器拆除后都需标号，并加装黄色保护帽』4D20的高压共轨系统选用的是改良的电控喷油器，可以实现短喷射时间间隔（低于0.2毫秒）前提下的多次喷射（每缸最多5次），通常采取两次预喷射加主喷射的方式（正常工作喷射压力为1200bar），从而使主喷射油束在预喷射油束的引导下按照设计方向合理流动，便于在燃烧室内形成均匀的油雾，提高燃烧效率，起到提升动力和燃油经济性的双重效果。

网友疑问：国内的柴油油品不是很理想，那么对于高压共轨这样精密的喷射系统，在柴油的使用上面是不是会出现一些问题呢？对于国内的油品问题，确实存在着油品参差不齐的问题。

4D20柴油机采用了带油水分离器的柴油滤清器，这样燃油中的杂质和水分都可以最大限度分离，不使之进入高压共轨系统。

由于系统的工作压力很大，能通过滤清器的过滤、尺寸更小的杂质也很难堵塞喷油嘴（汽油电喷车型就较化油器车型更难堵塞，而柴油喷射系统的工作压力还要比一般的电喷高至少一个数量级），同时柴油较高的燃烧效率也有利于排除带入的微粒杂质。

不过消费者也要尽量选择正规的加油站点，以确保基本的燃油质量。

此外，高压共轨系统还包括高压油管、ECU、各类传感器等部件，其中ECU主要起控制发动机、与其他ECU（如ABS系统）交换数据的作用，而且GW4D20还装备了爆震传感器，这是柴油机上面不多见的，它的主要作用是修正燃油系统在工作较长时间之后因为磨损而造成的各缸工作的不均衡性，减少发动机后期维护的工作量。

爆震传感器将发动机各个汽缸间工作不均衡引发的振动变为电信号，传到ECU，ECU处理之后通过改变喷油量，从而对振动进行抑制。

●启动、正时与润滑机构发电机是汽车必不可少的配件，作为发动机的附件之一，它通过皮带驱动，为车辆提供电力，长城GQ2.0VGT柴油机配备了发电电压为14伏的直流发电机。

相应的，除了发电机，还有起动机带动飞轮实现发动机的启动。

由于柴油机在低温下往往面临启动困难的问题，因此4D20柴油机还特意加装了预热塞，可以在接通电源之后对发动机进行预热，提高燃烧室内混合气在启动时的温度，从而大大改善发动机的低温启动性能——根据厂家在寒区实地测试的情况，2.0VGT 在零下30℃左右启动时间大约3-4秒，预热塞在一般在发动机冷却水温低于50℃起作用，作用时间与大气压力以及冷却水冷有关，水温越低，工作时间越长。

『GW4D20柴油机上采用的发电机』『预热塞布置在缸盖燃烧室中部，以确保柴油机在寒冷环境下的启动性能。

』一套行之有效的正时系统显然是确保发动机各部件协调工作的主要因素，它在缸体外的部件主要包括皮带轮，皮带，张紧器和张紧轮等，4D20柴油机的正时系统采用正时齿带带动，并引入了自动张紧设计，在使用过程中不需要额外调整。

正时皮带噪音较小，不过需要定期检查，并在到达8-10万公里里程时更换正时皮带，对于普通用户来说，这个周期还是可以接受的。

『4D20柴油机的正时系统采用了正时齿带』『张紧器可以自动调整，便于发动机在不同工况下的运转（图为正时张紧轮结构）』『转子式机油泵和缸体结合为一体，使发动机结构更为紧凑』结语：高压喷油系统对于现代柴油机是必不可少的，而有了强有力的供油系统，2.0VGT柴油机还需要一套高效的进气系统来与之匹配，同时还需要缸体、曲轴等部件来支撑整个燃烧和动力输出过程，2.0VGT与一般的增压机型在使用上有何区别？它能达到怎样的排放标准？这些问题我们将会在拆解文章的下篇为大家一一解答，敬请期待在之前的拆解文章中，我们已对长城2.0VGT柴油机的高压共轨系统与附件部分进行了介绍，而在本篇文章中，将为大家介绍这款发动机的进排气以及缸体部分，这其中就包括该引擎核心部件VGT可变截面涡轮增压器，以及电控EGR 阀等。

下面就让我们拧开它锁紧的螺丝，揭开这款自主柴油机的秘密。

●VGT可变截面涡轮增压器『VGT可变截面涡轮增压器』在长城自主研发的GW4D20型2.0VGT柴油发动机当中，最大的亮点莫过于VGT可变截面涡轮增压器了，它与传统的放气阀式涡轮增压器不同，其采用可变截面技术，该技术可保证发动机在高/低转速时，都可获得通过增压器为其带来的充足进气能量，使发动机的动力输出更加平缓。

那么该技术具体原理是什么？内部结构又是怎样呢？『废气带动涡轮，涡轮再带动叶轮对空气进行增压，从而有效增大进气量』相信大多数网友对涡轮增压技术也不会陌生，但考虑到让读者更清晰的了解这项技术，编辑还需在这里多啰嗦几句。

目前，涡轮增压技术已属于发动机上常见的技术之一，它的原理其实非常简单，是由发动机做工燃烧过程中排出的废气带动涡轮，涡轮再带动叶轮对空气进行增压，从而有效增大进气量，提升发动机动力。

『发动机燃烧室排出的废气吹动涡轮（右侧黑色），然后带动叶轮（左侧银色）对空气进行增压』但传统的放气阀式涡轮增压器也有弊端，就是当发动机转速较低时，由于排气量较小，此时涡轮增压器就会由于驱动力不足而无法达到工作转速，在该工作状态时，动力表现甚至小于同排量的自然吸气发动机，这就是我们经常说的“涡轮迟滞（turbo lag）”现象。

『导流叶片的开启角度是通过调节喷嘴环上可变舌片倾斜或垂直的位置以带动喷嘴环，之后喷嘴环再联动内部的导流叶片，实现其开启/关闭的角度』而VGT可变截面涡轮增压器则有效解决了这个难题，其核心在于其内部增加可调涡流截面的导流叶片，其位置固定，但角度可以根据发动机工况进行调整，废气会顺着导流叶片送至涡轮叶片上，通过调整叶片角度，控制流过涡轮叶片的气体流量和流速，从而控制涡轮的转速，改变气体压力的大小。

简单来说，其原理好比用软管的一端插入水龙头，当开启龙头后，水的压力比较平缓，但当挤压软管出水口的开口时，水压则会变大，而随着挤压面积增大，水的压力则逐渐加大。

『利用调节杆推动内部可变舌片的角度，从而实现调节导流叶片的开启/关闭』上述比喻的例子与可变截面涡轮增压技术相似，当发动机低转速排气压力较低的时候，导流叶片打开的角度较小。

根据流体力学原理，此时导入涡轮处的空气流速就会加快，增大涡轮处的压强，从而可以更容易推动涡轮转动，有效减轻涡轮迟滞的现象，也改善了发动机低转速时的响应时间和加速能力。

而在随着转速的提升和排气压力的增加，叶片也逐渐增大打开的角度，在发动机全负荷状态下，叶片则保持全开的状态，减小了排气背压，从而达到传统大涡轮的增压效果。

那么导流叶片是怎样被调节的呢？『左图：位置反馈装置，右图：真空调节器』控制导流叶面的开启角度是需要先参考一系列的发动机运行工况（例如气门开启，发动机转速，大气压力和水温等），发动机控制单元将计算最合适的涡轮增压器压力，之后通过位置反馈装置反馈给ECU，并计算目前增压器所需要的导流叶片截面积大小，之后由真空调节器通过真空度改变增压器内部调节杆位置，并推动喷嘴环上可变舌片倾斜或垂直的角度带动喷嘴环，之后喷嘴环再联动内部的导流叶片，调节其开启/关闭的角度，从而实现可变截面技术。