前不久參加博世在昆明舉行的柴油SUV試駕會，在聊天時聽到“日本的柴油車發(fā)展迅猛”這句話，覺得很有意思。在筆者印象中，日本只在玩汽油機、混合動力，再深入就是燃料電池汽車。柴油車，全球只在歐洲盛行，與日本無關。
　　
　　然而翻開日本的新能源汽車規(guī)劃發(fā)現(xiàn)，清潔柴油汽車卻位列其中。最近幾年，日本市場的柴油發(fā)動機裝車比例也在悄然增長，2013年日本國內的柴油車銷量達到了7.5萬輛，2011年還僅為8638輛，兩年間就擴大了約9倍。雖然從數(shù)量和占比上都不上歐洲的占據(jù)半壁江山，但是其增長速度著實令人矚目。
　　
　　更值得我們關注的是，柴油發(fā)動機在日本正在以小型化的路線逐步向小型車市場推進，這是一條完全不同于歐洲柴油動力發(fā)展的路線，這一細節(jié)上的變化恐怕將在不久之后對汽車市場產生深遠的影響。
　　
　　技術進步讓柴油機優(yōu)勢凸顯
　　
　　傳統(tǒng)的柴油動力留給人最直觀的印象莫過于濃濃的黑煙，劇烈的震動，極差的高轉速表現(xiàn)等等。當然，這些傳統(tǒng)的認知是基于普通柴油的傳統(tǒng)重型柴油發(fā)動機的。事實上，歐洲市場上清潔柴油的運用和高壓共軌技術的普及已經極大改善了傳統(tǒng)柴油發(fā)動機冒黑煙和噪音大的現(xiàn)象。而柴油發(fā)動機的優(yōu)勢，也因為新技術的應用而更加光彩。
　　
　　柴油發(fā)動機的優(yōu)點主要集中在高效節(jié)能、碳氧化物排放量低這兩個方面。因為燃燒特性的差異，柴油發(fā)動機的熱效率相比于汽油發(fā)動機要高30%左右，油耗方面自然也要平均低上30%。由于柴油機的燃燒是在富氧狀態(tài)下，因此CO、HC化合物的排放濃度相對較低，顆粒物和NO化合物的濃度較高。而近年來，尿素和柴油微粒過濾等柴油排放后處理技術的運用，使得顆粒物和NO化合物的排放極大降低。
　　
　　也正是基于這樣的原因，對溫室效應倍加關注的歐洲市場，柴油車的這種特性得到了重視并得以廣泛運用。那么，日本汽車市場在小排量汽油發(fā)動機技術和混合動力技術都取得長足進步的時候，為什么又會對柴油發(fā)動機感興趣呢？筆者認為至少有以下兩個方面：
　　
　　第一是日本的JC08測試法規(guī)。大家都知道，目前世界上集中主流油耗測試規(guī)程中，日本的JC08是最為嚴苛的之一。之所以嚴苛，主要是因為它對冷啟動排放、加減速工況等的考核更為重視，在JC08模式下測試得出的油耗表現(xiàn)要遠高于其他測試規(guī)程下的成績。依照經驗，同一款車型在JC08測試規(guī)程下所得到的油耗要比歐洲NEDC規(guī)程下的油耗要多上1-2L。
　　
　　與此同時，日本全新的汽車油耗管理辦法將在2020年開始實施，根據(jù)新的管理辦法，每家汽車企業(yè)的所有車型油耗的加權平均值必須達到JC08測試循環(huán)下的20.3Km/L，約合4.9L/100Km。一邊是貼近日常生活的苛刻測試，另一邊又是同樣苛刻的排放標準。很顯然，日本汽車企業(yè)在面對油耗限制上的壓力并不比中國企業(yè)小。
　　
　　第二則是成本因素。雖然日本汽車廠商在混合動力技術方面取得了長足的進步，然而在成本上，混合動力必然要高于傳統(tǒng)的內燃機。且在日本市場中，小型車甚至是K-Car占據(jù)著更大的市場份額，這些車型的售價和利潤都很低，難以普及混合動力系統(tǒng)進一步降低油耗。那么在這種情況下，日本汽車企業(yè)將柴油發(fā)動機小型化作為另外一個“新能源”的方向，就變得順利成章。
　　
　　如何搬開柴油機小型化道路上的絆腳石
　　
　　那么，柴油發(fā)動機小型化面臨哪些技術上的困難呢？
　　
　　首先是尺寸。相比于同排量的汽油發(fā)動機，由于柴油發(fā)動機所承受的缸壓較大，且活塞行程較長，在整體尺寸和重量方面柴油發(fā)動機都要更大更高。一方面要滿足機械性能的要求，另一方面又要滿足小型車的緊湊性要求，所以在柴油機缸體的設計上就要花費更多的精力去平衡這兩方面的需求。
　　
　　其次是小排量柴油發(fā)動機缸體技術參數(shù)的設定。柴油機壓燃的方式決定了其必須擁有更大的壓縮比以獲得更大的缸內壓力。但是壓縮比的增加又不可避免的帶來振動以及噪音等問題，且活塞和曲軸所承受的負荷也要相應的增加。如果按照傳統(tǒng)柴油機的壓縮比設計經驗，那么小排量柴油發(fā)動機不可避免的要在這些方面存在短板。所以要把柴油柴油發(fā)動機做小，壓縮比一定要降下去。
　　
　　但是問題又來了，一旦壓縮比降低下去，又會導致柴油燃燒不完全甚至失火缺缸。在這個過程中必然要涉及稀薄燃燒技術的運用，一般來說乘用車柴油發(fā)動機的壓縮比在16-18之間，但是如果要做到一點幾升的小排量，壓縮比應該更低一些，目前日本的小排量柴油發(fā)動機的最低壓縮比，已經做到了14.8。
　　
　　那么如何來保證壓縮比降低后對于小排量柴油發(fā)動機燃燒性能的影響，或者說如何實現(xiàn)更加稀薄的燃燒？日系企業(yè)給出了這樣的解決方案。
　　
　　首先，提前將霧化柴油送入氣缸。傳統(tǒng)的柴油發(fā)動機在壓縮行程終了時向氣缸內供給霧化柴油，以達到壓燃的目的。在壓縮比降低的情況下，壓縮行程終了時缸內壓力較小，可燃氣燃燒不太充分。為了解決問題，通過在壓縮行程終了之前向氣缸內供給少量的霧化柴油，利用缸內有組織的氣流運動來實現(xiàn)氣流的引導，在氣缸局部實現(xiàn)較濃的混合氣濃度，實現(xiàn)均勻混合氣的分層燃燒，極大的改善了缸內燃燒特性。