國(guó)內(nèi)外柴油機(jī)現(xiàn)狀及發(fā)展要點(diǎn)

1、鄭州交通職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文論 文 題 目 ： 國(guó)內(nèi)外柴油機(jī)現(xiàn)狀及發(fā)展所屬系別汽車(chē)運(yùn)用工程系專業(yè)班級(jí)07級(jí)汽運(yùn) 3班姓 名 李坤學(xué) 號(hào) 200708010010324指導(dǎo)教師魏 麗撰寫(xiě)日期2010 年 5 月摘要通過(guò)對(duì)大量的調(diào)查分析，了解了國(guó)內(nèi)外柴油機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展情況。首先， 詳細(xì)介紹了第一臺(tái)柴油機(jī)的發(fā)明及使用到柴油機(jī)的技術(shù)發(fā)展成熟和廣泛適用于各個(gè)領(lǐng)域的這一過(guò)程。隨后詳細(xì)介紹了現(xiàn)在國(guó)內(nèi)柴油機(jī)的現(xiàn)狀和國(guó)內(nèi)柴油機(jī)的發(fā)展所面臨的一些問(wèn)題。 柴油機(jī)作為目前被產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的各種動(dòng)力機(jī)械中熱效率最高、能量利用率最好、最節(jié)能的機(jī)型，被廣泛應(yīng)用于船舶動(dòng)力、發(fā)電、灌溉、車(chē)輛動(dòng)力等廣闊的領(lǐng)域，尤其在車(chē)用動(dòng)力方面的優(yōu)勢(shì)最

2、為明顯，全球車(chē)用動(dòng)力 “柴油化”趨勢(shì)業(yè)已形成，由于柴油機(jī)具備高扭矩、高壽命、低油耗、低排放等特點(diǎn)，柴油機(jī)成為解決汽車(chē)及工程機(jī)械能源問(wèn)題最現(xiàn)實(shí)和最可靠的手段，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)及信息技術(shù)的迅速發(fā)展， 使電子產(chǎn)品的可靠性、成本、 體積等各方面都能滿足柴油機(jī)進(jìn)行電子控制的要求，并且電子控制燃油噴射很容易實(shí)現(xiàn)，目前， 經(jīng)濟(jì)全球化、以及節(jié)能環(huán)保等可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題是世界各國(guó)共同面臨的形勢(shì)，具體反映在汽車(chē)動(dòng)力發(fā)展的局部問(wèn)題上，對(duì)車(chē)用柴油機(jī)的選擇也是必然趨勢(shì)之一。關(guān)鍵詞 ：柴油機(jī)，現(xiàn)狀，發(fā)展，節(jié)能，電控技術(shù)，高壓共軌技術(shù)3.2.7 可變的預(yù)噴射控制能力 8AbstractA large number o

3、f research results show that the diesel engine is currently a variety of industrial applications of power machinery in the highest thermal efficiency, energy utilization of the best and most energy-efficient models, are widely used in marine power, power generation, irrigation, power and other vehic

4、les in the area of broad , particularly in the motor power advantages are most obvious driving force for the global car diesel and the trend has been formed, as the diesel engine with high torque, high-life, low fuel consumption and low emissions characteristics of diesel engines as a solution to mo

5、tor vehicles and construction machinery energy the most realistic and most reliable means, as computer technology, sensor technology and the rapid development of information technology.So that the reliability of electronic products, cost, size and other diesel engines to meet the requirements for el

6、ectronic control and electronically controlled fuel injection is easy to achieve, at present, economic globalization and sustainable development of energy saving and environmental protection, etc. The problem is common around the world situation faced by the specific driving force for development is

7、 reflected in the local auto issue, on the choice of automotive diesel engine is also one of the inevitable trend of.Key Words： Diesel engines, the status quo, development, energy saving, electronic control technology, high-pressure common-rail technology引言 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookma

8、rk7 o Current Document 國(guó)內(nèi)外柴油機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀 1國(guó)外柴油機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀 1共軌與四氣門(mén)技術(shù) 1降低機(jī)油消耗 2乳化柴油的應(yīng)用 2后處理技術(shù) 2柴油 2國(guó)內(nèi)柴油機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀 2柴油機(jī)車(chē)的市場(chǎng) 2我國(guó)柴油機(jī)的技術(shù) 3現(xiàn)在我國(guó)柴油機(jī)的污染 4柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 4推動(dòng)產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展的因素 5柴油機(jī)的跳躍發(fā)展及產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn) 5電控柴油噴射系統(tǒng)分類 7柴油機(jī)電子控制技術(shù)的發(fā)展 7高的噴射壓力 8獨(dú)立的噴射壓力控制 8改善柴油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性 8獨(dú)立的燃油噴射正時(shí)控制 8最小油量的控制能力 9降低驅(qū)動(dòng)扭矩沖擊載荷 9柴油機(jī)技術(shù)發(fā)展方向 9 HYPERLINK l bookmark9 o

9、 Current Document 總結(jié) 10 HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 參考文獻(xiàn)11 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 致謝 12 引言柴油機(jī)的大功率，低排放， 良好的電子控制等顯著優(yōu)點(diǎn)將使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在新的時(shí)代有長(zhǎng)足的發(fā)展?，F(xiàn)在全球各大廠商正致力于新型綠色環(huán)保柴油機(jī)的研發(fā)，在 NO 和顆粒物的排放方面將得到近一步改善。而起關(guān)鍵是在燃油的精確配置和廢氣的后置處理，更多的電子新科技將運(yùn)用到新一帶柴油機(jī)上1。國(guó)內(nèi)外柴油機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀大量研究成果表明，柴油機(jī)是目前被產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的各種動(dòng)力機(jī)械中熱效

10、率最高、能量利用率最好、最節(jié)能的機(jī)型。裝備了最先進(jìn)技術(shù)的柴油機(jī)，升功率可達(dá)到30 50kWh/L， 扭矩儲(chǔ)備系數(shù)可達(dá)到0.35以上，最低燃油耗可達(dá)到198g/kWh， 標(biāo)定功率油耗可達(dá)到204g/kWh；柴油機(jī)被廣泛應(yīng)用于船舶動(dòng)力、發(fā)電、灌溉、車(chē)輛動(dòng)力等廣闊的領(lǐng)域， 尤其在車(chē)用動(dòng)力方面的優(yōu)勢(shì)最為明顯，全球車(chē)用動(dòng)力柴油化趨勢(shì)業(yè)已形成。在美國(guó)、日本以及歐洲100%的重型汽車(chē)使用柴油機(jī)為動(dòng)力。在歐洲，90%的商用車(chē)及 33%的轎車(chē)為柴油車(chē)。在美國(guó)，90%的商用車(chē)為柴油車(chē)。在日本，38%的商用車(chē)為柴油車(chē)，9.2%的轎車(chē)為柴油車(chē)。據(jù)專家預(yù)測(cè)，在今后20 年，甚至更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)柴油機(jī)將成為世界車(chē)用動(dòng)力的主流

11、。世界汽車(chē)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家政府對(duì)柴油機(jī)發(fā)展也給予了高度重視，從稅收、燃料供應(yīng)等方面采取措施促進(jìn)柴油機(jī)的普及與發(fā)展2。國(guó)外柴油機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀現(xiàn)代的調(diào)整高性能柴油機(jī)由于熱效率比汽油機(jī)高、污染物排放比汽油機(jī)少，作為汽車(chē)動(dòng)力應(yīng)用日益廣泛。西歐國(guó)家不但載貨汽車(chē)和客車(chē)使用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，而且轎車(chē)采用柴油機(jī)的比例也相當(dāng)大。最近， 美國(guó)聯(lián)邦政府能源部和以美國(guó)三大汽車(chē)公司為代表的美國(guó)汽車(chē)研究所理事會(huì)正在開(kāi)發(fā)新一代經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)同樣將柴油機(jī)作為動(dòng)力配置。經(jīng)過(guò)多年的研究、大量新技術(shù)的應(yīng)用，柴油機(jī)最大的問(wèn)題煙度和噪聲取得重大突破，達(dá)到了汽油機(jī)的水平3。下面是國(guó)外柴油機(jī)應(yīng)用的一些先進(jìn)技術(shù)共軌與四氣門(mén)技術(shù)國(guó)外柴油機(jī)目前一般采用共軌新技

12、術(shù)、四氣門(mén)技術(shù)和渦輪增壓中冷技術(shù)相結(jié)合，使發(fā)動(dòng)機(jī)在性能和排放限值方面取得較好的成效，能滿足歐?排放限值法規(guī)的要求。四氣門(mén)結(jié)構(gòu)（二進(jìn)氣二排氣）不僅可以提高充氣效率，更由于噴油嘴可以居中布置，使多孔油束均勻分布，可為燃油和空氣的良好混合創(chuàng)造條件；同時(shí)，可以在四氣門(mén)缸蓋上將進(jìn)氣道設(shè)計(jì)成兩個(gè)獨(dú)立的具有為同形狀的結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)可變渦流。這些因素的協(xié)調(diào)配合，可大大提高混合氣的形成質(zhì)量（品質(zhì)），有效降低碳煙顆粒、HC 和NOX 排放并提高熱效率。降低機(jī)油消耗柴油機(jī)排放的顆粒物中，有相當(dāng)一部分來(lái)自餾分較重的機(jī)油的燃燒。為了滿足日益嚴(yán)格的柴油機(jī)（車(chē)）排放限值標(biāo)準(zhǔn)的要求，必須把來(lái)自機(jī)油的燃燒降至最低限度，即在保證發(fā)

13、動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，最大限度地減少機(jī)油的消耗。為了降低柴油機(jī)的機(jī)油消耗，活塞環(huán)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和制造及缸套間的科學(xué)配置非常重要。乳化柴油的應(yīng)用柴油加水摻合乳化劑，使其形成較為穩(wěn)定的含水乳化柴油，這類改進(jìn)型燃料的使用可明顯降低柴油機(jī)（車(chē)）的排放，尤其是NOX和 PM。目前美國(guó)報(bào)道這方面進(jìn)展較多，我國(guó)也在這方面進(jìn)行研究，且已取得可喜進(jìn)展。加水20%乳化柴油（70 天不分層） ，在大型柴油機(jī)上100%負(fù)載工況下，功率不減，節(jié)油明顯，動(dòng)力輸出比柴油上升4.3%，且煙度和NOX排放下降明顯。然而，盡管這項(xiàng)技術(shù)對(duì)低排放有好處，但其潛在的問(wèn)題如水結(jié)冰、水對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的腐蝕等問(wèn)題尚待解決。后處理技術(shù)柴油機(jī)后處理的目標(biāo)

14、是進(jìn)一步改善PM 和 NOX的排放。目前主要采用加裝氧化型催化轉(zhuǎn)化器和研究開(kāi)發(fā)NOX 催化轉(zhuǎn)化器以及具有良好再生能力的微粒捕集器。柴油柴油的生產(chǎn)和貯存條件，是保證柴油發(fā)動(dòng)機(jī)（車(chē)） 正常運(yùn)轉(zhuǎn)延長(zhǎng)使用壽命和保持低排放的重要保證。例如瑞典的一級(jí)柴油使用中可減少CO 排放達(dá)54%， HC 和 NOX排放達(dá)10%， PM 排放減少14% 47%。發(fā)達(dá)國(guó)家已普遍使用燃料清凈劑，既能節(jié)省燃料，又能清除積碳、降低排放。2.2國(guó)內(nèi)柴油機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀我國(guó)柴油機(jī)產(chǎn)業(yè)自20 世紀(jì)80年代以來(lái)有了較快的發(fā)展，隨著一批先進(jìn)機(jī)型和技術(shù)的引進(jìn)，我國(guó)柴油機(jī)總體技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到國(guó)外80 年代末 90 年代初水平，一些國(guó)外柴油機(jī)近幾

15、年開(kāi)始采用的排放控制技術(shù)在少數(shù)國(guó)產(chǎn)柴油機(jī)上也有應(yīng)用。最新開(kāi)發(fā)投產(chǎn)的柴油機(jī)產(chǎn)品的排放水平已經(jīng)達(dá)到歐? 排放限值要求，一些甚至可以達(dá)到歐?排放限值要求4。柴油機(jī)車(chē)的市場(chǎng)我國(guó)重型柴油車(chē)的產(chǎn)量在逐年增加，中型、 輕型車(chē)柴油化步伐也在加快，但在微型汽車(chē)、轎車(chē)領(lǐng)域，柴油車(chē)所占比例仍為零。而另一方面，我國(guó)中型柴油機(jī)市場(chǎng)已呈現(xiàn)供大于求，輕型柴油機(jī)市場(chǎng)也趨向飽和，但骨干企業(yè)正在生產(chǎn)的多數(shù)產(chǎn)品從技術(shù)角度已應(yīng)是淘汰產(chǎn)品，發(fā)展?jié)摿Σ淮?。如圖2-1 所示2-1 汽油機(jī)與柴油機(jī)的對(duì)比我國(guó)柴油機(jī)的技術(shù)柴油機(jī)行業(yè)投入不足，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)工藝水平、規(guī)模發(fā)展和自主開(kāi)發(fā)能力的提高?，F(xiàn)在，我國(guó)柴油機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，整體技術(shù)水平落后于

16、國(guó)際先進(jìn)水平10至 20年，也落后于國(guó)內(nèi)車(chē)用汽油機(jī)的發(fā)展，還不具備完整的全新柴油機(jī)產(chǎn)品和關(guān)鍵零部件開(kāi)發(fā)能力。 許多國(guó)外已經(jīng)普遍采用的技術(shù)在我國(guó)仍處于研究階段，有些甚至仍是空白。我國(guó)柴油機(jī)技術(shù)的落后、產(chǎn)品質(zhì)量差以及車(chē)輛使用中維修保養(yǎng)措施不力，導(dǎo)致低性能、高排放柴油車(chē)在使用中對(duì)城市環(huán)境和大氣質(zhì)量造成不良影響，使社會(huì)產(chǎn)生厭柴 心理。 柴油品質(zhì)差、柴油標(biāo)準(zhǔn)的制修訂嚴(yán)重滯后于汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的需要，對(duì)柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及各種新技術(shù)、改善柴油機(jī)排放措施的應(yīng)用造成障礙。有關(guān)專家近日指出，應(yīng)逐步減少行政干預(yù)，加強(qiáng)宏觀調(diào)控。不同類型的車(chē)輛均應(yīng)以滿足法規(guī)作為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵(lì)和支持技術(shù)先進(jìn)柴油車(chē)的使用；做好車(chē)用柴油機(jī)發(fā)展

17、的全面規(guī)劃，有步驟、 有計(jì)劃地解決技術(shù)水平落后、產(chǎn)品不全、缺重少轎等問(wèn)題， 從而提高柴油機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量；加大對(duì)柴油機(jī)的科技投入，開(kāi)展重點(diǎn)科技項(xiàng)目的攻關(guān)工作；盡快建立和完善排放及能源法規(guī)； 盡快實(shí)施燃油稅，汽油和柴油的燃油稅應(yīng)同時(shí)實(shí)施，對(duì)高品質(zhì)的燃油實(shí)行稅收優(yōu)惠政策；采取切實(shí)可行的措施以提高車(chē)用柴油的品質(zhì)，并盡快制定車(chē)用柴油標(biāo)準(zhǔn)。科技部、 中國(guó)內(nèi)燃機(jī)、中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)、大眾汽車(chē)公司以及國(guó)內(nèi)柴油機(jī)生產(chǎn)企業(yè)等 TOC o 1-5 h z 國(guó)內(nèi)外知名汽車(chē)專家們呼吁：應(yīng)當(dāng)用一分為二的觀點(diǎn)來(lái)看待各種車(chē)用動(dòng)力的發(fā)展，以完善的法規(guī)、科學(xué)的政策引導(dǎo)車(chē)輛的使用，以是否滿足標(biāo)準(zhǔn)限值作為衡量一個(gè)產(chǎn)品能否在市場(chǎng)銷(xiāo)售的唯一

18、標(biāo)準(zhǔn)，有效發(fā)揮各種車(chē)用動(dòng)力形式在不同運(yùn)輸環(huán)境中的作用。我國(guó)柴油機(jī)技術(shù)的攻關(guān)重點(diǎn)應(yīng)放在電控技術(shù)、排放后處理技術(shù)、整機(jī)開(kāi)發(fā)和匹配技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)研究和材料開(kāi)發(fā)上；提高柴油品質(zhì)，為各類柴油機(jī)新技術(shù)的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)；把高速公路使用8噸以上柴油載貨車(chē)作為我國(guó)柴油車(chē)發(fā)展的重點(diǎn)，并為發(fā)展柴油轎車(chē)做好前期準(zhǔn)備6。我國(guó)柴油機(jī)的污染我國(guó)柴油機(jī)技術(shù)的落后、產(chǎn)品質(zhì)量差以及車(chē)輛使用中維修保養(yǎng)措施不力，導(dǎo)致低性能、高排放柴油車(chē)在使用中對(duì)城市環(huán)境和大氣質(zhì)量造成不良影響，使社會(huì)產(chǎn)生厭柴 心理。有關(guān)專家近日指出，應(yīng)逐步減少行政干預(yù)，加強(qiáng)宏觀調(diào)控。不同類型的車(chē)輛均應(yīng)以滿足法規(guī)作為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵(lì)和支持技術(shù)先進(jìn)柴油車(chē)的使用；做好車(chē)用柴油

19、機(jī)發(fā)展的全面規(guī)劃，有步驟、有計(jì)劃地解決技術(shù)水平落后、產(chǎn)品不全、 “缺重少轎”等問(wèn)題， 從而提高柴油機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量；加大對(duì)柴油機(jī)的科技投入，開(kāi)展重點(diǎn)科技項(xiàng)目的攻關(guān)工作；盡快建立和完善排放及能源法規(guī)；盡快實(shí)施燃油稅，汽油和柴油的燃油稅應(yīng)同時(shí)實(shí)施，對(duì)高品質(zhì)的燃油實(shí)行稅收優(yōu)惠政策；采取切實(shí)可行的措施以提高車(chē)用柴油的品質(zhì)，并盡快制定車(chē)用柴油標(biāo)準(zhǔn)7。3 柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)由于柴油機(jī)具備高扭矩、高壽命、低油耗、低排放等特點(diǎn)，柴油機(jī)成為解決汽車(chē)及工程機(jī)械能源問(wèn)題最現(xiàn)實(shí)和最可靠的手段。因此柴油機(jī)的使用范圍越來(lái)越廣，數(shù)量越來(lái)越多。同時(shí)對(duì)柴油機(jī)的動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能、控制廢氣排放和噪聲污染的要求也越來(lái)越高。依靠傳統(tǒng)的

20、機(jī)械控制噴油系統(tǒng)已無(wú)法滿足上述要求，也難以實(shí)現(xiàn)噴油量、噴油壓力和噴射正時(shí)完全按最佳工況運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。近年來(lái)， 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)及信息技術(shù)的迅速發(fā)展，使電子產(chǎn)品的可靠性、成本、 體積等各方面都能滿足柴油機(jī)進(jìn)行電子控制的要求，并且電子控制燃油噴射很容易實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上， 柴油機(jī)排氣中 CO 和 HC 比汽油機(jī)少得多，NOX排放量與汽油機(jī)相近，只是排氣微粒較多，這與柴油機(jī)燃燒機(jī)理有關(guān)。柴油機(jī)是一種非均質(zhì)燃燒，可燃混合氣形成時(shí)間很短，而且可燃混合氣形成與燃燒過(guò)程交錯(cuò)在一起。通過(guò)分析柴油機(jī)噴油規(guī)律得到：噴入燃料的霧化質(zhì)量、 汽缸內(nèi)氣體的流動(dòng)以及燃燒室形狀等均直接影響燃燒過(guò)程的進(jìn)展以及有害排放物的生成

21、。提高噴油壓力和柴油霧化效果、使用預(yù)噴射、分段噴射等可以有效的改善排放。 經(jīng)過(guò)多年的研究和新技術(shù)應(yīng)用，柴油機(jī)的現(xiàn)狀已與以往大不相同。現(xiàn)代先進(jìn)的柴油機(jī)一般采用電控噴射、高壓共軌、渦輪增壓中冷等技術(shù)，在重量、噪音、煙度等方面已取得重大突破，達(dá)到了汽油機(jī)的水平。隨著國(guó)際上日益嚴(yán)格的排放控制標(biāo)準(zhǔn)（如歐洲、標(biāo)準(zhǔn)）的頒布與實(shí)施，無(wú)論是汽油機(jī)還是柴油機(jī)都面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，解決的辦法之一是采用電子控制燃油噴射的技術(shù)?，F(xiàn)在， 柴油機(jī)電子控制技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家的應(yīng)用率已達(dá)到60%以上8。推動(dòng)產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展的因素主要是巿場(chǎng)需求和政策法規(guī)，這方面中國(guó)目前正處于良好的環(huán)境、具備較好的條件。中國(guó)未來(lái)20 年經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，

22、汽車(chē)產(chǎn)業(yè)將成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化的主要載體之一。目前從發(fā)達(dá)地區(qū)開(kāi)始正在步入居民汽車(chē)消費(fèi)時(shí)代，今后轎車(chē)和商用車(chē)及其配套發(fā)動(dòng)機(jī)都具有廣闊的潛在巿場(chǎng)；有關(guān)汽車(chē)及發(fā)動(dòng)機(jī)的政策法規(guī)逐步出臺(tái)，并將在實(shí)施中完善。例如2003年 9月 1 日中國(guó)實(shí)施歐II 排放法規(guī)，歐III 和歐 IV 法規(guī)的實(shí)施時(shí)間也已明朗；GB/T 19147-2003車(chē)用柴油標(biāo)準(zhǔn)已正式頒布、適應(yīng)歐III 法規(guī)的車(chē)用柴油標(biāo)準(zhǔn)將于2004 年頒布，這是中國(guó)改善車(chē)用柴油質(zhì)量的轉(zhuǎn)折性標(biāo)志；燃油稅亦已準(zhǔn)備就緒并將在適當(dāng)時(shí)機(jī)公布實(shí)施；利用國(guó)內(nèi)外兩種資源、開(kāi)拓國(guó)內(nèi)外兩個(gè)巿場(chǎng)。在改革開(kāi)放和加入WTO 的形勢(shì)下，一方面國(guó)外車(chē)用柴油機(jī)及其關(guān)鍵零部件企業(yè)和

23、產(chǎn)品將繼續(xù)進(jìn)入中國(guó)，一方面更有效地開(kāi)展各種國(guó)際合作和技術(shù)交流。這有利于中國(guó)車(chē)用柴油機(jī)行業(yè)進(jìn)一步利用國(guó)內(nèi)外兩種資源、開(kāi)拓國(guó)內(nèi)外兩個(gè)巿場(chǎng)；車(chē)用柴油機(jī)是可持續(xù)發(fā)展的選擇之一。目前， 經(jīng)濟(jì)全球化、以及節(jié)能環(huán)保等可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題是世界各國(guó)共同面臨的形勢(shì)，具體反映在汽車(chē)動(dòng)力發(fā)展的局部問(wèn)題上，對(duì)車(chē)用柴油機(jī)的選擇也是必然趨勢(shì)之一9。柴油機(jī)的跳躍發(fā)展及產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)20 世紀(jì) 90 年代后半期，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生了一次重大的技術(shù)變化，即有柴油發(fā)動(dòng)機(jī)心臟之稱的燃油噴射系統(tǒng)從機(jī)械式轉(zhuǎn)向電子控制式。這個(gè)變化極大地改善了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)性能。由于柴油的物理化學(xué)特性，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)必須配備較復(fù)雜的噴射系統(tǒng)。自從 1892 年狄塞爾發(fā)

24、明第一臺(tái)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以后的100 年間，柴油機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)都是機(jī)械式的，而油泵油嘴就是這個(gè)系統(tǒng)中的兩個(gè)主要關(guān)鍵部件。它們對(duì)柴油燃燒的效率、 排放水平以及動(dòng)力性能等關(guān)鍵指標(biāo)有著決定性的影響。在一定范圍內(nèi)，油泵油嘴成為了柴油機(jī)噴油系統(tǒng)的代稱，被稱為 “汽車(chē)心臟的心臟”， 這一習(xí)慣甚至延續(xù)到電噴時(shí)代。由于在技術(shù)上復(fù)雜、加工難度大，而且相對(duì)獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)的其他部分，油泵油嘴設(shè)備往往由一些專業(yè)企業(yè)生產(chǎn)，逐漸形成了一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的分支行業(yè)。直到十幾年前，柴油機(jī)性能仍然不能令人滿意，巨大噪音、滾滾黑煙，柴油機(jī)車(chē)一直被當(dāng)作工業(yè)文明的反面典型。正是因?yàn)樵胍舾?、震?dòng)大、排放污染嚴(yán)重等缺陷，所以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期以來(lái)很少受

25、到轎車(chē)的青睞，盡管它具有更好的動(dòng)力性能。最近10 年間，一次重大技術(shù)變化大幅度改變了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。技術(shù)變化的第一個(gè)動(dòng)力來(lái)自政府管制下的市場(chǎng)需求變化。隨著環(huán)保意識(shí)高漲，1982 年至 1998 年間，美國(guó)政府對(duì)汽車(chē)柴油機(jī)氮氧化物和顆粒的允許排放值降低了三次；歐洲的排放法規(guī)也從1993 開(kāi)始執(zhí)行的歐I 標(biāo)準(zhǔn)迅速提高到歐II 和歐 III 標(biāo)準(zhǔn)， 目前乘用車(chē)已經(jīng)開(kāi)始執(zhí)行歐IV 標(biāo)準(zhǔn)，而商用車(chē)在2006 年 1 月也將開(kāi)始執(zhí)行歐IV 標(biāo)準(zhǔn)。各國(guó)法規(guī)對(duì)都對(duì)柴油機(jī)的發(fā)展形成了越來(lái)越大的壓力，迫使企業(yè)尋求技術(shù)解決之道。技術(shù)變化的第二個(gè)動(dòng)力來(lái)自新技術(shù)供給的變化。進(jìn)入80 年代之后，電子技術(shù)和精密加工技術(shù)的

26、長(zhǎng)足進(jìn)步，特別是電磁控制手段的加入，新的電控噴射系統(tǒng)得以徹底替代傳統(tǒng)機(jī)械式噴油系統(tǒng)。一般認(rèn)為，經(jīng)過(guò)改進(jìn)的機(jī)械控制噴射系統(tǒng)最多可以滿足歐I、歐II 排放標(biāo)準(zhǔn)，但如果要達(dá)到歐III 甚至更為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)就須采用電控噴油系統(tǒng)。隨著控制手段更加精確，柴油機(jī)的震動(dòng)、噪音被大大減小，舒適性大大提高，進(jìn)而使柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性好、動(dòng)力大等優(yōu)點(diǎn)充分凸現(xiàn)。面對(duì)市場(chǎng)需求的壓力和重要的技術(shù)突破，國(guó)際上有關(guān)的大公司都對(duì)開(kāi)發(fā)新一代燃油噴射系統(tǒng)進(jìn)行了大量投入。上世紀(jì) 80 年代末到90 年代，德國(guó)博世(Bosch)、日本杰克賽爾(Zexel)、美國(guó)Stanadyne等公司分別推出了基于不同設(shè)計(jì)理念的電控柴油噴射系統(tǒng)。1987年

27、前后，由菲亞特首先提出的電控高壓共軌系統(tǒng)后來(lái)逐步成為一個(gè)主流的方向。從1993 年前后， 博世從菲亞特手中買(mǎi)斷專利，開(kāi)始了共軌系統(tǒng)的研發(fā)。電控共軌系統(tǒng)是解決柴油機(jī)排放問(wèn)題和進(jìn)一步改善性能的關(guān)鍵。中國(guó)高速公路網(wǎng)的形成將使公路運(yùn)輸產(chǎn)生根本轉(zhuǎn)變，重型車(chē)巿場(chǎng)需求將穩(wěn)定增長(zhǎng)，15 噸以上重型車(chē)巿場(chǎng)將成為競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)，應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展排量12L 以上、 功率260360kW、 達(dá)到歐 II 和歐 III 排放標(biāo)準(zhǔn)的高可靠性重型車(chē)用柴油機(jī)；為適應(yīng)城巿交通和假日旅游的發(fā)展，應(yīng)開(kāi)發(fā)低排放客車(chē)用柴油機(jī)；輕型車(chē)巿場(chǎng)及輕型柴油車(chē)的比例將進(jìn)一步擴(kuò)大，四輪農(nóng)用車(chē)和輕型車(chē)也將逐步并軌，應(yīng)及早開(kāi)發(fā)新一代輕型車(chē)用柴油機(jī)；隨著燃油稅出臺(tái)

28、和“車(chē)用柴油 ”標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施進(jìn)展，經(jīng)濟(jì)型柴油轎車(chē)將獲得發(fā)展，應(yīng)加強(qiáng)轎車(chē)用柴油機(jī)的開(kāi)發(fā)力度10。電控柴油噴射系統(tǒng)分類最先出現(xiàn)的是電控噴油泵技術(shù)，而后又發(fā)展了電控泵噴嘴技術(shù)和高壓共軌噴射技術(shù)， 后兩種技術(shù)是現(xiàn)在最主要的柴油機(jī)電控噴射技術(shù)。其中， 電控泵噴嘴技術(shù)的噴油壓力非常高，可以達(dá)到200MPa，并且泵和噴嘴裝在一起，所以只需要很短的高壓油引導(dǎo)部分，泵噴嘴系統(tǒng)也可以實(shí)現(xiàn)很小的預(yù)噴量，其噴油特性是三角形的，并采用了分段式預(yù)噴射，這是很符合柴油機(jī)的要求（大眾公司的TDI 發(fā)動(dòng)機(jī)就是使用這種技術(shù)）。但電控泵噴嘴技術(shù)的噴油壓力受柴油機(jī)轉(zhuǎn)速影響，使用蓄壓系統(tǒng)的高壓共軌技術(shù)可以解決這個(gè)問(wèn)題。它的噴油壓力低于泵

29、噴嘴系統(tǒng)，能達(dá)到160MPa。有些公司看中了它對(duì)任意缸數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)噴油壓力調(diào)節(jié)很寬泛的特點(diǎn)，逐步擴(kuò)大其使用范圍（最早使用高壓共軌的轎車(chē)是阿爾法羅密歐156 和奔馳 C 級(jí)別車(chē)）。柴油機(jī)電子控制技術(shù)的發(fā)展由于柴油機(jī)具備高扭矩、高壽命、低油耗、低排放等特點(diǎn)，柴油機(jī)成為解決汽車(chē)及工程機(jī)械能源問(wèn)題最現(xiàn)實(shí)和最可靠的手段。因此柴油機(jī)的使用范圍越來(lái)越廣，數(shù)量越來(lái)越多。同時(shí)對(duì)柴油機(jī)的動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能、控制廢氣排放和噪聲污染的要求也越來(lái)越高。依靠傳統(tǒng)的機(jī)械控制噴油系統(tǒng)已無(wú)法滿足上述要求，也難以實(shí)現(xiàn)噴油量、噴油壓力和噴射正時(shí)完全按最佳工況運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。近年來(lái)， 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)及信息技術(shù)的迅速發(fā)展，使電子

30、產(chǎn)品的可靠性、成本、 體積等各方面都能滿足柴油機(jī)進(jìn)行電子控制的要求，并且電子控制燃油噴射很容易實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上， 柴油機(jī)排氣中 CO 和 HC 比汽油機(jī)少得多，NOX排放量與汽油機(jī)相近，只是排氣微粒較多，這與柴油機(jī)燃燒機(jī)理有關(guān)。柴油機(jī)是一種非均質(zhì)燃燒，可燃混合氣形成時(shí)間很短，而且可燃混合氣形成與燃燒過(guò)程交錯(cuò)在一起。通過(guò)分析柴油機(jī)噴油規(guī)律得到：噴入燃料的霧化質(zhì)量、 汽缸內(nèi)氣體的流動(dòng)以及燃燒室形狀等均直接影響燃燒過(guò)程的進(jìn)展以及有害排放物的生成。提高噴油壓力和柴油霧化效果、使用預(yù)噴射、分段噴射等可以有的改善排放。 經(jīng)過(guò)多年的研究和新技術(shù)應(yīng)用，柴油機(jī)的現(xiàn)狀已與以往大不相同?，F(xiàn)代先進(jìn)的柴油機(jī)一般采用電控噴射

31、、高壓共軌、渦輪增壓中冷等技術(shù)，在重量、噪音、煙度等方面已取得重大突破，達(dá)到了汽油機(jī)的水平。隨著國(guó)際上日益嚴(yán)格的排放控制標(biāo)準(zhǔn)（如歐洲、標(biāo)準(zhǔn)）的頒布與實(shí)施，無(wú)論是汽油機(jī)還是柴油機(jī)都面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，解決辦法之一是采用電子控制燃油噴射的技術(shù)。現(xiàn)在， 柴油機(jī)電子控制技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家的應(yīng)用率已達(dá)到60%以上11。高的噴射壓力噴射壓力是噴射系統(tǒng)最重要的特征參數(shù)之一。隨著柴油機(jī)的不放物限制的日益嚴(yán)格 ,柴油機(jī)燃料噴射系統(tǒng)正向適當(dāng)提高噴油速率及噴射壓力的方向發(fā)展。但是,隨著噴射壓力的提高,會(huì)導(dǎo)致二次噴射、穴蝕、噴油泵凸輪疲勞損壞等弊病。噴射壓力已成為表征噴射系統(tǒng)選擇或設(shè)計(jì)合理性的一個(gè)重要標(biāo)志斷強(qiáng)化、找能及廢氣

32、排。為滿足排放法規(guī)的要求，柴油噴射壓力從10MPa提高到200MPa。 如此高的噴射壓力可明顯改善柴油和空氣的混合質(zhì)量，縮短著火延遲期，使燃燒更迅速、更徹底，并且控制燃燒 TOC o 1-5 h z 溫度，從而降低廢氣排放。獨(dú)立的噴射壓力控制傳統(tǒng)柴油機(jī)的供油系統(tǒng)的噴射壓力與柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速負(fù)荷有關(guān)。這種特性對(duì)于低轉(zhuǎn)速、 部分負(fù)荷條件下的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放不利。若供油系統(tǒng)具有不依賴轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的噴射壓力控制能力，就可選擇最合適的噴射壓力使噴射持續(xù)期、著火延遲期最佳，使柴油機(jī)在各種工況下的廢氣排放最低而經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)12。改善柴油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性用戶對(duì)柴油機(jī)的燃油消耗率非常關(guān)注。高噴射壓力、獨(dú)立的噴射壓力控制、小

33、噴孔、 高平均噴油壓力等措施都能降低燃油消耗率，從而提高了柴油機(jī)的燃油使用經(jīng)濟(jì)性。獨(dú)立的燃油噴射正時(shí)控制噴射正時(shí)直接影響到柴油機(jī)活塞上止點(diǎn)前噴入汽缸的油量，決定著汽缸的峰值爆發(fā)壓力和最高溫度。高的汽缸壓力和溫度可以改善燃油使用經(jīng)濟(jì)性，但導(dǎo)致NOX 增加。 而不依賴于轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的噴射正時(shí)控制能力，是在燃油消耗率和排放之間實(shí)現(xiàn)最佳平衡的關(guān)鍵措施?？勺兊念A(yù)噴射控制能力預(yù)噴射可以降低顆粒排放，又不增加NOX 排放，還可改善柴油機(jī)冷啟動(dòng)性能、降低冷態(tài)工況下白煙的排放，降低噪聲，改善低速扭矩。但是預(yù)噴射量、預(yù)噴射與主噴射之間的時(shí)間間隔在不同工況下的要求是不一樣的。因此具有可變的預(yù)噴射控制能力對(duì)柴油機(jī)的性能

34、和排放十分有利。最小油量的控制能力供油系統(tǒng)具有高噴射壓力的能力與柴油機(jī)怠速所需要的小油量控制能力發(fā)生矛盾。 當(dāng)供油系統(tǒng)具有預(yù)噴射能力后將會(huì)使控制小油量的能力進(jìn)一步降低。由于工程機(jī)械用柴油機(jī)的工況很復(fù)雜，怠速工況經(jīng)常出現(xiàn)，而電噴柴油機(jī)容易實(shí)現(xiàn)最小油量控制。降低驅(qū)動(dòng)扭矩沖擊載荷燃油噴射系統(tǒng)在很高的壓力下工作，既增加了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所需要的平均扭矩，也加大了沖擊載荷。燃油噴射系統(tǒng)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)平穩(wěn)加載和卸載的能力，是一種衡量噴射系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。而電噴柴油機(jī)技術(shù)中的高壓共軌技術(shù)則大大降低了驅(qū)動(dòng)扭矩沖擊載荷。3.3柴油機(jī)技術(shù)發(fā)展方向21 世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力高度發(fā)展的時(shí)代，也是充滿挑戰(zhàn)和機(jī)遇的時(shí)代。世界汽車(chē)工業(yè)繼續(xù)

35、面臨全球環(huán)境污染和石油資源匱乏等問(wèn)題，美國(guó)、 日本和歐洲各國(guó)都把 “降低汽車(chē)污染對(duì)環(huán)境的沖擊和節(jié)約能源”列為 21 世紀(jì)汽車(chē)技術(shù)的前沿問(wèn)題，而且對(duì)解決問(wèn)題的途徑也有所共識(shí)、也就是 “三箭齊發(fā)”燃料電池等未來(lái)動(dòng)力的開(kāi)發(fā)，清潔燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)，以及柴油機(jī)、汽油機(jī)的改進(jìn)開(kāi)發(fā)。對(duì)車(chē)用柴油機(jī)而言，重點(diǎn)方向是進(jìn)一步降低油耗、NOX排放和顆粒物排放，以滿足未來(lái)更嚴(yán)格的燃油耗法規(guī)和排放法規(guī)。 今后技術(shù)開(kāi)發(fā)將重于進(jìn)一步優(yōu)化燃燒過(guò)程、開(kāi)發(fā)更為有效和實(shí)用的排氣后處理系統(tǒng)以及采用新的低硫優(yōu)質(zhì)燃料。中國(guó)應(yīng)在目前已經(jīng)開(kāi)展的研究項(xiàng)目基礎(chǔ)上，對(duì)直噴燃燒室、四氣門(mén)、增壓中冷、電控高壓噴射和EGR 等進(jìn)行更深入的研究，早日掌握到

36、實(shí)用程度。同時(shí)展開(kāi)柴油機(jī)排氣后處理系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)。應(yīng)配合石油業(yè)界進(jìn)行低硫柴油的開(kāi)發(fā)。在開(kāi)發(fā)途徑方面，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與技術(shù)開(kāi)發(fā)相結(jié)合，產(chǎn)、 學(xué)、 研相結(jié)合，自行開(kāi)發(fā)與國(guó)際合作、引進(jìn)相結(jié)合。4 總結(jié)由于柴油機(jī)具備高扭矩、高壽命、低油耗、低排放等特點(diǎn)，柴油機(jī)成為解決汽車(chē)及 工程機(jī)械能源問(wèn)題最現(xiàn)實(shí)和最可靠的手段。因此柴油機(jī)的使用范圍越來(lái)越廣，數(shù)量越來(lái) 越多。同時(shí)對(duì)柴油機(jī)的動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能、控制廢氣排放和噪聲污染的要求也越來(lái)越 高。通過(guò)分析柴油機(jī)噴油規(guī)律得到：噴入燃料的霧化質(zhì)量、汽缸內(nèi)氣體的流動(dòng)以及燃燒 室形狀等均直接影響燃燒過(guò)程的進(jìn)展以及有害排放物的生成。提高噴油壓力和柴油霧化 效果、使用預(yù)噴射、分段噴射

37、等可以有的改善排放。柴油機(jī)在混合動(dòng)力方面也有應(yīng)用特 點(diǎn)，高扭矩配合電動(dòng)汽車(chē)的快速響應(yīng)和零排放，將是一種很不錯(cuò)的選擇，而且柴油機(jī)普 及也得到了各國(guó)政府的普遍支持和政策鼓勵(lì)，柴油機(jī)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和技術(shù)更新日新月異。所以在今后的汽車(chē)時(shí)代，柴油機(jī)將得到更普遍的應(yīng)用。柴油機(jī)在具備以上優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)， 還面臨對(duì)燃料要求高，排氣污染，噪聲危害，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件加工精度要求高等缺點(diǎn)。參考文獻(xiàn)賈新光.透析車(chē)界M. 北京.人民交通出版社，2004.9余志生.汽車(chē)?yán)碚揗. 北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2003.6任恒山.現(xiàn)代汽車(chē)概論M. 北京.人民交通出版社，2005.1高延齡.汽車(chē)運(yùn)用工程M. 北京.人民交通出版社，2004.

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