文档介绍:国内外柴油机技术的现状及发展
1882年德国人狄赛尔(Rudolf Diesel)提出了柴油机工作原理, 1896年制成了第一台四冲程柴油机。一百多年来,柴油机技术得以 全面的发展,应用领域起来越广泛。大量研究成果表明,柴油机是目 前被产业化应用的各种动力机械中热效率最高、能量利用率最好、最 节能的机型。装备了最先进技术的柴油机,升功率可达到30〜 50kWh/L,,最低燃油耗可达到 198g/kWh,标定功率油耗可达到204g/kWh;柴油机被广泛应用 于船舶动力、发电、灌溉、车辆动力等广阔的领域,尤其在车用动力 方面的优势最为明显,全球车用动力"柴油化"趋势业已形成。在美国、 日本以及欧洲100%的重型汽车使用柴油机为动力。在欧洲,90% 的商用车及33%的轿车为柴油车。在美国,90%的商用车为柴油车。 在日本,38%的商用车为柴油车,%的轿车为柴油车。据专家 预测,在今后20年,甚至更长的时间内柴油机将成为世界车用动力 的主流。世界汽车工业发达国家政府对柴油机发展也给予了高度重 视,从税收、燃料供应等方面采取措施促进柴油机的普及与发展。
一、国外柴油机技术的现状与发展
现代的调整高性能柴油机由于热效率比汽油机高、污染物排放比
汽油机少,作为汽车动力应用日益广泛。西欧国家不但载货汽车和
客车使用柴油发动机,而且轿车采用柴油机的比例也相当大。最近,
美国联邦政府能源部和以美国三大汽车公司为代表的美国汽车研究
所理事会正在开发新一代经济型轿车同样将柴油机作为动力配置。
经过多年的研究、大量新技术的应用,柴油机最大的问题烟度和噪声
取得重大突破,达到了汽油机的水平。下面是国外柴油机应用的一
些先进技术:
(一)共轨与四气门技术
国外柴油机目前一般采用共轨新技术、四气门技术和涡轮增压中
冷技术相结合,使发动机在性能和排放限值方面取得较好的成效,
能满足欧3排放限值法规的要求。
四气门结构(二进气二排气)不仅可以提高充气效率,更由于喷
油嘴可以居中布置,使多孔油束均匀分布,可为燃油和空气的良好
混合创造条件;同时,可以在四气门缸盖上将进气道设计成两个独
立的具有为同形状的结构,以实现可变涡流。这些因素的协调配合,
可大大提高混合气的形成质量(品质),有效降低碳烟颗粒、HC和
NOX排放并提高热效率。
(二)高压喷射和电控喷射技术
高压喷射和电控喷射技术是目前国外降低柴油机排放的重要措
施之一,高压喷射和电控喷射技术的有效采用,可使燃油充分雾化,
各缸的燃油和空气混合达到最佳,从而降低排放,提高整机(车)
性能。
(三)增压中冷技术
采用涡轮增压增加柴油机的空气量,提高燃烧的过量空气因数是 降低大负荷工况排气烟度、PM排放量以及燃油消耗的有效措施。 有效的空--空中冷系统,可使增压空气温度下降到50°C以下,工作 循环温度的下降有助于NOX的低排放和PM的下降,故目前重型车 用柴油机都普遍是增压中冷型,不仅有助于低排放而且燃油经济性 良好。此外,涡轮前排气旁通阀的应用,不仅能降低PM和CO排放, 还可以改善涡轮增压柴油机的瞬态性能和低速扭矩。
(四)排气再循环(EGR)技术的应用
EGR是目前发达国家先进内燃机中普遍采用的技术,其工作原 理是将少量废气引