國內(nèi)外柴油機現(xiàn)狀及發(fā)展要點

1、鄭州交通職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文論文 題目：國內(nèi)外柴油機現(xiàn)狀及發(fā)展所屬系別 汽車運用工程系專業(yè)班級07級汽運3班姓 名 李坤學(xué) 號一指導(dǎo)教師魏麗撰寫日期2010年5月通過對大量的調(diào)查分析，了解了國內(nèi)外柴油機的現(xiàn)狀及發(fā)展情況。首先，詳細介 紹了第一臺柴油機的發(fā)明及使用到柴油機的技術(shù)發(fā)展成熟和廣泛適用于各個領(lǐng)域的 這一過程。隨后詳細介紹了現(xiàn)在國內(nèi)柴油機的現(xiàn)狀和國內(nèi)柴油機的發(fā)展所面臨的一些 問題。柴油機作為目前被產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的各種動力機械中熱效率最高、能量利用率最好、 最節(jié)能的機型，被廣泛應(yīng)用于船舶動力、發(fā)電、灌溉、車輛動力等廣闊的領(lǐng)域，尤其 在車用動力方面的優(yōu)勢最為明顯，全球車用動力“柴油化”趨勢業(yè)已形成，

2、由于柴 油機具備高扭矩、高壽命、低油耗、低排放等特點，柴油機成為解決汽車及工程機械 能源問題最現(xiàn)實和最可靠的手段，隨著計算機技術(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進行電子控制的要求， 并且電子控制燃油噴射很容易實現(xiàn)，目前，經(jīng)濟全球化、以及節(jié)能環(huán)保等可持續(xù)發(fā)展 問題是世界各國共同面臨的形勢，具體反映在汽車動力發(fā)展的局部問題上，對車用柴 油機的選擇也是必然趨勢之一。關(guān)鍵詞：柴油機，現(xiàn)狀，發(fā)展，節(jié)能，電控技術(shù)，高壓共軌技術(shù)AbstractA large number of research results show that the diesel

3、 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 vehicles in the area of broad , particularly

4、 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 motor vehicles and construction machinery

5、 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 electronic control and electronically con

6、trolled 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 reflected in the local auto issue, on

7、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 technology1引言錯誤!未定義書簽。 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark5 o Current Document 2國內(nèi)外柴油機技術(shù)的現(xiàn)狀1 HY

8、PERLINK l bookmark7 o Current Document 國外柴油機技術(shù)的現(xiàn)狀1 HYPERLINK l bookmark9 o Current Document 共軌與四氣門技術(shù)1 HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 降低機油消耗2 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 乳化柴油的應(yīng)用2 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 后處理技術(shù)2 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 柴油2 HY

9、PERLINK l bookmark19 o Current Document 國內(nèi)柴油機技術(shù)的現(xiàn)狀2 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 柴油機車的市場2 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 我國柴油機的技術(shù)3 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 現(xiàn)在我國柴油機的污染4 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 3柴油機技術(shù)的發(fā)展趨勢4 HYPERLINK l bookmark31 o Current Doc

10、ument 推動產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展的因素5 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 柴油機的跳躍發(fā)展及產(chǎn)品發(fā)展重點5 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 電控柴油噴射系統(tǒng)分類7 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 柴油機電子控制技術(shù)的發(fā)展7 HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 高的噴射壓力8 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 獨立的噴射壓力控制8 HYPERLIN

11、K l bookmark43 o Current Document 改善柴油機燃油經(jīng)濟性8 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 獨立的燃油噴射正時控制8 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 可變的預(yù)噴射控制能力8 HYPERLINK l bookmark49 o Current Document 最小油量的控制能力9 HYPERLINK l bookmark51 o Current Document 降低驅(qū)動扭矩沖擊載荷9柴油機技術(shù)發(fā)展方向9 HYPERLINK l bookmark53 o Cur

12、rent Document 4總結(jié)10參考文獻11致謝.121引言柴油機的大功率，低排放，良好的電子控制等顯著優(yōu)點將使柴油發(fā)動機在新的時 代有長足的發(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用到新一帶柴油機上1。2國內(nèi)外柴油機技術(shù)的現(xiàn)狀大量研究成果表明，柴油機是目前被產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的各種動力機械中熱效率最高、 能量利用率最好、最節(jié)能的機型。裝備了最先進技術(shù)的柴油機，升功率可達到305 0kWh/L,扭矩儲備系數(shù)可達到0.35以上，最低燃油耗可達到198g/kWh,標(biāo)定功率油

13、耗可達到204g/kWh；柴油機被廣泛應(yīng)用于船舶動力、發(fā)電、灌溉、車輛動力等廣闊 的領(lǐng)域，尤其在車用動力方面的優(yōu)勢最為明顯，全球車用動力“柴油化”趨勢業(yè)已形成。 在美國、日本以及歐洲100%的重型汽車使用柴油機為動力。在歐洲，90%的商用車 及33%的轎車為柴油車。在美國，90%的商用車為柴油車。在日本，38%的商用車為 柴油車，9.2%的轎車為柴油車。據(jù)專家預(yù)測，在今后20年，甚至更長的時間內(nèi)柴油 機將成為世界車用動力的主流。世界汽車工業(yè)發(fā)達國家政府對柴油機發(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柴油機的普及與發(fā)展2。國外柴油機技術(shù)的現(xiàn)狀現(xiàn)代的調(diào)整高性能柴油機由于熱效率比汽

14、油機高、污染物排放比汽油機少，作為 汽車動力應(yīng)用日益廣泛。西歐國家不但載貨汽車和客車使用柴油發(fā)動機，而且轎車采 用柴油機的比例也相當(dāng)大。最近，美國聯(lián)邦政府能源部和以美國三大汽車公司為代表 的美國汽車研究所理事會正在開發(fā)新一代經(jīng)濟型轎車同樣將柴油機作為動力配置。 經(jīng)過多年的研究、大量新技術(shù)的應(yīng)用，柴油機最大的問題煙度和噪聲取得重大突破， 達到了汽油機的水平3。下面是國外柴油機應(yīng)用的一些先進技術(shù)共軌與四氣門技術(shù)國外柴油機目前一般采用共軌新技術(shù)、四氣門技術(shù)和渦輪增壓中冷技術(shù)相結(jié)合， 使發(fā)動機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。四氣門結(jié)構(gòu)（二進氣二排氣）不僅可以提高充氣效率

15、，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，可以在四氣 門缸蓋上將進氣道設(shè)計成兩個獨立的具有為同形狀的結(jié)構(gòu)，以實現(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。降低機油消耗柴油機排放的顆粒物中，有相當(dāng)一部分來自餾分較重的機油的燃燒。為了滿足日 益嚴(yán)格的柴油機（車）排放限值標(biāo)準(zhǔn)的要求，必須把來自機油的燃燒降至最低限度， 即在保證發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)的前提下，最大限度地減少機油的消耗。為了降低柴油機的 機油消耗，活塞環(huán)的優(yōu)化設(shè)計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

16、乳化劑，使其形成較為穩(wěn)定的含水乳化柴油，這類改進型燃料的使 用可明顯降低柴油機（車）的排放，尤其由OX和PM。目前美國報道這方面進展較 多，我國也在這方面進行研究，且已取得可喜進展。加水20%乳化柴油（70天不分 層），在大型柴油機上100%負(fù)載工況下，功率不減，節(jié)油明顯，動力輸出比柴油上升 4.3%，且煙度和NOX排放下降明顯。然而，盡管這項技術(shù)對低排放有好處，但其潛 在的問題如水結(jié)冰、水對發(fā)動機的腐蝕等問題尚待解決。后處理技術(shù)柴油機后處理的目標(biāo)是進一步改善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

17、件，是保證柴油發(fā)動機（車）正常運轉(zhuǎn)延長使用壽命和保持 低排放的重要保證。例如瑞典的一級柴油使用中可減少CO排放達54%，HC和NOx X 排放達10%, PM排放減少14%47%。發(fā)達國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。國內(nèi)柴油機技術(shù)的現(xiàn)狀我國柴油機產(chǎn)業(yè)自20世紀(jì)80年代以來有了較快的發(fā)展，隨著一批先進機型和技 術(shù)的引進，我國柴油機總體技術(shù)水平已經(jīng)達到國外80年代末90年代初水平，一些國 外柴油機近幾年開始采用的排放控制技術(shù)在少數(shù)國產(chǎn)柴油機上也有應(yīng)用。最新開發(fā) 投產(chǎn)的柴油機產(chǎn)品的排放水平已經(jīng)達到歐I排放限值要求，一些甚至可以達到歐II 排放限值要求4。柴油機車的市

18、場我國重型柴油車的產(chǎn)量在逐年增加，中型、輕型車柴油化步伐也在加快，但在微 型汽車、轎車領(lǐng)域，柴油車所占比例仍為零。而另一方面，我國中型柴油機市場已呈 現(xiàn)供大于求，輕型柴油機市場也趨向飽和，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所示其它0.05%圖2-1汽油機與柴油機的對比我國柴油機的技術(shù)柴油機行業(yè)投入不足，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)工藝水平、規(guī)模發(fā)展和自主開發(fā)能力的提 高?，F(xiàn)在，我國柴油機技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，整體技術(shù)水平落后于國際先進水平10至20年， 也落后于國內(nèi)車用汽油機的發(fā)展，還不具備完整的全新柴油機產(chǎn)品和關(guān)鍵零部件開發(fā) 能力。許多國外已經(jīng)普遍采用的技術(shù)在我國仍

19、處于研究階段，有些甚至仍是空白。我 國柴油機技術(shù)的落后、產(chǎn)品質(zhì)量差以及車輛使用中維修保養(yǎng)措施不力，導(dǎo)致低性能、 高排放柴油車在使用中對城市環(huán)境和大氣質(zhì)量造成不良影響，使社會產(chǎn)生”厭柴心 理。柴油品質(zhì)差、柴油標(biāo)準(zhǔn)的制修訂嚴(yán)重滯后于汽車工業(yè)發(fā)展的需要，對柴油機技術(shù) 的發(fā)展以及各種新技術(shù)、改善柴油機排放措施的應(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)，加強宏觀調(diào)控。不同類型的車輛均應(yīng)以滿足法規(guī)作為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)， 鼓勵和支持技術(shù)先進柴油車的使用；做好車用柴油機發(fā)展的全面規(guī)劃，有步驟、有計 劃地解決技術(shù)水平落后、產(chǎn)品不全、”缺重少轎”等問題，從而提高柴油機的產(chǎn)品質(zhì)量; 加大對柴油機的科技投入，開展

20、重點科技項目的攻關(guān)工作；盡快建立和完善排放及能 源法規(guī)；盡快實施燃油稅，汽油和柴油的燃油稅應(yīng)同時實施，對高品質(zhì)的燃油實行稅 收優(yōu)惠政策;采取切實可行的措施以提高車用柴油的品質(zhì)，并盡快制定車用柴油標(biāo)準(zhǔn)。 科技部、中國內(nèi)燃機、中國汽車工程學(xué)會、大眾汽車公司以及國內(nèi)柴油機生產(chǎn)企業(yè)等 國內(nèi)外知名汽車專家們呼吁：應(yīng)當(dāng)用一分為二的觀點來看待各種車用動力的發(fā)展，以 完善的法規(guī)、科學(xué)的政策引導(dǎo)車輛的使用，以是否滿足標(biāo)準(zhǔn)限值作為衡量一個產(chǎn)品能 否在市場銷售的唯一標(biāo)準(zhǔn)，有效發(fā)揮各種車用動力形式在不同運輸環(huán)境中的作用。我 國柴油機技術(shù)的攻關(guān)重點應(yīng)放在電控技術(shù)、排放后處理技術(shù)、整機開發(fā)和匹配技術(shù)等 關(guān)鍵技術(shù)研究和材料

21、開發(fā)上；提高柴油品質(zhì)，為各類柴油機新技術(shù)的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)； 把高速公路使用8噸以上柴油載貨車作為我國柴油車發(fā)展的重點，并為發(fā)展柴油轎車 做好前期準(zhǔn)備6。我國柴油機的污染我國柴油機技術(shù)的落后、產(chǎn)品質(zhì)量差以及車輛使用中維修保養(yǎng)措施不力，導(dǎo)致低 性能、高排放柴油車在使用中對城市環(huán)境和大氣質(zhì)量造成不良影響，使社會產(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)，加強宏觀調(diào)控。不同類型的車 輛均應(yīng)以滿足法規(guī)作為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵和支持技術(shù)先進柴油車的使用；做好車用柴油 機發(fā)展的全面規(guī)劃，有步驟、有計劃地解決技術(shù)水平落后、產(chǎn)品不全、“缺重少轎” 等問題，從而提高柴油機的產(chǎn)品質(zhì)量；加大對柴油機的科技投入，

22、開展重點科技項目 的攻關(guān)工作；盡快建立和完善排放及能源法規(guī)；盡快實施燃油稅，汽油和柴油的燃油 稅應(yīng)同時實施，對高品質(zhì)的燃油實行稅收優(yōu)惠政策；采取切實可行的措施以提高車用 柴油的品質(zhì)，并盡快制定車用柴油標(biāo)準(zhǔn)7。3柴油機技術(shù)的發(fā)展趨勢由于柴油機具備高扭矩、高壽命、低油耗、低排放等特點，柴油機成為解決汽車 及工程機械能源問題最現(xiàn)實和最可靠的手段。因此柴油機的使用范圍越來越廣，數(shù)量 越來越多。同時對柴油機的動力性能、經(jīng)濟性能、控制廢氣排放和噪聲污染的要求也 越來越高。依靠傳統(tǒng)的機械控制噴油系統(tǒng)已無法滿足上述要求，也難以實現(xiàn)噴油量、 噴油壓力和噴射正時完全按最佳工況運轉(zhuǎn)的要求。近年來，隨著計算機技術(shù)、傳

23、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 油機進行電子控制的要求，并且電子控制燃油噴射很容易實現(xiàn)。實際上，柴油機排氣 中CO和HC比汽油機少得多，NOX排放量與汽油機相近，只是排氣微粒較多，這與 柴油機燃燒機理有關(guān)。柴油機是一種非均質(zhì)燃燒，可燃混合氣形成時間很短，而且可 燃混合氣形成與燃燒過程交錯在一起。通過分析柴油機噴油規(guī)律得到：噴入燃料的霧 化質(zhì)量、汽缸內(nèi)氣體的流動以及燃燒室形狀等均直接影響燃燒過程的進展以及有害排 放物的生成。提高噴油壓力和柴油霧化效果、使用預(yù)噴射、分段噴射等可以有效的改 善排放。經(jīng)過多年的研究和新技術(shù)應(yīng)用，柴油機的現(xiàn)狀已與以往大不

24、相同。現(xiàn)代先進 的柴油機一般采用電控噴射、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，達到了汽油機的水平。隨著國際上日益嚴(yán)格的排放控制標(biāo)準(zhǔn) （如歐洲W、V標(biāo)準(zhǔn)）的頒布與實施，無論是汽油機還是柴油機都面臨著嚴(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，柴油機電子控制技術(shù)在發(fā)達 國家的應(yīng)用率已達到60%以上網(wǎng)。推動產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展的因素主要是市場需求和政策法規(guī)，這方面中國目前正處于良好的環(huán)境、具備較好的條 件。中國未來20年經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定增長，汽車產(chǎn)業(yè)將成為實現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化的主要 載體之一。目前從發(fā)達地區(qū)開始正在步入居民汽車消費時代，今后轎車和商用車及其

25、 配套發(fā)動機都具有廣闊的潛在市場；有關(guān)汽車及發(fā)動機的政策法規(guī)逐步出臺，并將在 實施中完善。例如2003年9月1日中國實施歐II排放法規(guī)，歐III和歐IV法規(guī)的實 施時間也已明朗；GB/T 19147-2003車用柴油標(biāo)準(zhǔn)已正式頒布、適應(yīng)歐III法規(guī)的 車用柴油標(biāo)準(zhǔn)將于2004年頒布，這是中國改善車用柴油質(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)時機公布實施；利用國內(nèi)外兩種資源、開拓國內(nèi)外兩個 市場。在改革開放和加入WTO的形勢下，一方面國外車用柴油機及其關(guān)鍵零部件企 業(yè)和產(chǎn)品將繼續(xù)進入中國，一方面更有效地開展各種國際合作和技術(shù)交流。這有利于 中國車用柴油機行業(yè)進一步利用國內(nèi)外兩種資源、開

26、拓國內(nèi)外兩個市場；車用柴油機 是可持續(xù)發(fā)展的選擇之一。目前，經(jīng)濟全球化、以及節(jié)能環(huán)保等可持續(xù)發(fā)展問題是世 界各國共同面臨的形勢，具體反映在汽車動力發(fā)展的局部問題上，對車用柴油機的選 擇也是必然趨勢之一 9。柴油機的跳躍發(fā)展及產(chǎn)品發(fā)展重點20世紀(jì)90年代后半期，柴油發(fā)動機發(fā)生了一次重大的技術(shù)變化，即有柴油發(fā)動 機心臟之稱的燃油噴射系統(tǒng)從機械式轉(zhuǎn)向電子控制式。這個變化極大地改善了柴油發(fā) 動機的技術(shù)性能。由于柴油的物理化學(xué)特性，柴油發(fā)動機必須配備較復(fù)雜的噴射系統(tǒng)。 自從1892年狄塞爾發(fā)明第一臺柴油發(fā)動機以后的100年間，柴油機的燃油噴射系統(tǒng) 都是機械式的，而油泵油嘴就是這個系統(tǒng)中的兩個主要關(guān)鍵部件

27、。它們對柴油燃燒的 效率、排放水平以及動力性能等關(guān)鍵指標(biāo)有著決定性的影響。在一定范圍內(nèi)，油泵油 嘴成為了柴油機噴油系統(tǒng)的代稱，被稱為“汽車心臟的心臟”，這一習(xí)慣甚至延續(xù)到電 噴時代。由于在技術(shù)上復(fù)雜、加工難度大，而且相對獨立于發(fā)動機的其他部分，油泵 油嘴設(shè)備往往由一些專業(yè)企業(yè)生產(chǎn)，逐漸形成了一個相對獨立的分支行業(yè)。直到十幾年前，柴油機性能仍然不能令人滿意，巨大噪音、滾滾黑煙，柴油機車 一直被當(dāng)作工業(yè)文明的反面典型。正是因為噪音高、震動大、排放污染嚴(yán)重等缺陷， 所以柴油發(fā)動機長期以來很少受到轎車的青睞，盡管它具有更好的動力性能。最近 10年間，一次重大技術(shù)變化大幅度改變了柴油發(fā)動機的性能。技術(shù)變

28、化的第一個動 力來自政府管制下的市場需求變化。隨著環(huán)保意識高漲，1982年至1998年間，美國 政府對汽車柴油機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)，目前乘用車已經(jīng)開始執(zhí)行歐 IV標(biāo)準(zhǔn)，而商用車在2006年1月也將開始執(zhí)行歐IV標(biāo)準(zhǔn)。各國法規(guī)對都對柴油機 的發(fā)展形成了越來越大的壓力，迫使企業(yè)尋求技術(shù)解決之道。技術(shù)變化的第二個動力 來自新技術(shù)供給的變化。進入80年代之后，電子技術(shù)和精密加工技術(shù)的長足進步， 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)機械式噴油系統(tǒng)。 一般認(rèn)為，經(jīng)過改進的機械控制噴射系統(tǒng)最

29、多可以滿足歐I、歐II排放標(biāo)準(zhǔn)，但如果 要達到歐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，柴油機的震動、噪音被大大減小，舒適性大大提高，進而使柴油機經(jīng)濟性好、動 力大等優(yōu)點充分凸現(xiàn)。面對市場需求的壓力和重要的技術(shù)突破，國際上有關(guān)的大公司 都對開發(fā)新一代燃油噴射系統(tǒng)進行了大量投入。上世紀(jì)80年代末到90年代，德國博世(Bosch)、日本杰克賽爾(Zexel)、美國 Stanadyne等公司分別推出了基于不同設(shè)計理念的電控柴油噴射系統(tǒng)。1987年前后， 由菲亞特首先提出的電控高壓共軌系統(tǒng)后來逐步成為一個主流的方向。從1993年前 后，博世從菲亞特手中買斷專利，開始了

30、共軌系統(tǒng)的研發(fā)。電控共軌系統(tǒng)是解決柴油 機排放問題和進一步改善性能的關(guān)鍵。中國高速公路網(wǎng)的形成將使公路運輸產(chǎn)生根本 轉(zhuǎn)變，重型車市場需求將穩(wěn)定增長，15噸以上重型車市場將成為競爭的重點，應(yīng)重 點發(fā)展排量12L以上、功率260360kW、達到歐II和歐III排放標(biāo)準(zhǔn)的高可靠性重型 車用柴油機；為適應(yīng)城市交通和假日旅游的發(fā)展，應(yīng)開發(fā)低排放客車用柴油機；輕型 車市場及輕型柴油車的比例將進一步擴大，四輪農(nóng)用車和輕型車也將逐步并軌，應(yīng)及 早開發(fā)新一代輕型車用柴油機；隨著燃油稅出臺和“車用柴油”標(biāo)準(zhǔn)的實施進展，經(jīng)濟 型柴油轎車將獲得發(fā)展，應(yīng)加強轎車用柴油機的開發(fā)力度10。電控柴油噴射系統(tǒng)分類最先出現(xiàn)的是電

31、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，這是很符合柴油機的要求（大眾公司的TDI發(fā)動機就是使用這種技術(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 解決這個問題。它的噴油壓力低于泵噴嘴系統(tǒng)，能達到160MPa。有些公司看中了它 對任意缸數(shù)的發(fā)動機噴油壓力調(diào)節(jié)很寬泛的特點，逐步擴大其使用范圍（最早使用

32、高 壓共軌的轎車是阿爾法羅密歐156和奔馳C級別車）。柴油機電子控制技術(shù)的發(fā)展由于柴油機具備高扭矩、高壽命、低油耗、低排放等特點，柴油機成為解決汽車 及工程機械能源問題最現(xiàn)實和最可靠的手段。因此柴油機的使用范圍越來越廣，數(shù)量 越來越多。同時對柴油機的動力性能、經(jīng)濟性能、控制廢氣排放和噪聲污染的要求也 越來越高。依靠傳統(tǒng)的機械控制噴油系統(tǒng)已無法滿足上述要求，也難以實現(xiàn)噴油量、 噴油壓力和噴射正時完全按最佳工況運轉(zhuǎn)的要求。近年來，隨著計算機技術(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 油機進行電子控制的要求，并且電子控制燃油噴射很容易實現(xiàn)。實際上，柴油機

33、排氣 中CO和HC比汽油機少得多，NOX排放量與汽油機相近，只是排氣微粒較多，這與 柴油機燃燒機理有關(guān)。柴油機是一種非均質(zhì)燃燒，可燃混合氣形成時間很短，而且可 燃混合氣形成與燃燒過程交錯在一起。通過分析柴油機噴油規(guī)律得到：噴入燃料的霧 化質(zhì)量、汽缸內(nèi)氣體的流動以及燃燒室形狀等均直接影響燃燒過程的進展以及有害排 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)過多年的研究和新技術(shù)應(yīng)用，柴油機的現(xiàn)狀已與以往大不相同。現(xiàn)代先進的 柴油機一般采用電控噴射、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，達到了汽油機的水平。隨著國際上日益嚴(yán)格的

34、排放控制標(biāo)準(zhǔn)（如 歐洲W、V標(biāo)準(zhǔn)）的頒布與實施，無論是汽油機還是柴油機都面臨著嚴(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)?，F(xiàn)在，柴油機電子控制技術(shù)在發(fā)達國家 的應(yīng)用率已達到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。隨著柴油機的不放物限制的日益嚴(yán) 格，柴油機燃料噴射系統(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)計合理性的一個重要標(biāo)志斷強化、找能及廢氣排。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

35、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 溫度，從而降低廢氣排放。獨立的噴射壓力控制傳統(tǒng)柴油機的供油系統(tǒng)的噴射壓力與柴油機的轉(zhuǎn)速負(fù)荷有關(guān)。這種特性對于低轉(zhuǎn) 速、部分負(fù)荷條件下的燃油經(jīng)濟性和排放不利。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 柴油機在各種工況下的廢氣排放最低而經(jīng)濟性最優(yōu)12。改善柴油機燃油經(jīng)濟性用戶對柴油機的燃油消耗率非常關(guān)注。高噴射壓力、獨立的噴射壓力控制、小噴 孔、高平均噴油壓力等措施都能降低燃油消耗率，從而提高了柴油機的燃油使用經(jīng)濟 性。獨立的燃油噴射正時控制噴射正時直接影響

36、到柴油機活塞上止點前噴入汽缸的油量，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)荷的噴射正時控制能力，是在燃油消耗率和排放之間實現(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，還可改善柴油機冷啟動性能、 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 力對柴油機的性能和排放十分有利。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怠速所需要的小油量控制能力發(fā)生矛 盾。當(dāng)供油

37、系統(tǒng)具有預(yù)噴射能力后將會使控制小油量的能力進一步降低。由于工程機 械用柴油機的工況很復(fù)雜，怠速工況經(jīng)常出現(xiàn)，而電噴柴油機容易實現(xiàn)最小油量控制。降低驅(qū)動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)對驅(qū)動系統(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)。而電噴柴油機技術(shù)中的高壓共軌技術(shù)則大大降低了驅(qū)動扭矩沖擊載荷。 3.3柴油機技術(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)展的時代，也是充滿挑戰(zhàn)和機遇的時代。世 界汽車工業(yè)繼續(xù)面臨全球環(huán)境污染和石油資源匱乏等問題，美國、日本和歐洲各國都 把“降低汽車污染對環(huán)境的沖擊和節(jié)約能源”列為

38、21世紀(jì)汽車技術(shù)的前沿問題，而且 對解決問題的途徑也有所共識、也就是“三箭齊發(fā)”一燃料電池等未來動力的開發(fā)，清 潔燃料發(fā)動機的開發(fā)，以及柴油機、汽油機的改進開發(fā)。對車用柴油機而言，重點方 向是進一步降低油耗、NOX排放和顆粒物排放，以滿足未來更嚴(yán)格的燃油耗法規(guī)和排 放法規(guī)。今后技術(shù)開發(fā)將重于進一步優(yōu)化燃燒過程、開發(fā)更為有效和實用的排氣后處 理系統(tǒng)以及采用新的低硫優(yōu)質(zhì)燃料。中國應(yīng)在目前已經(jīng)開展的研究項目基礎(chǔ)上，對直噴燃燒室、四氣門、增壓中冷、 電控高壓噴射和EGR等進行更深入的研究，早日掌握到實用程度。同時展開柴油機 排氣后處理系統(tǒng)的研究開發(fā)。應(yīng)配合石油業(yè)界進行低硫柴油的開發(fā)。在開發(fā)途徑方面，

39、產(chǎn)品開發(fā)與技術(shù)開發(fā)相結(jié)合，產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合，自行開發(fā)與國際合作、引進相結(jié)合。4總結(jié)由于柴油機具備高扭矩、高壽命、低油耗、低排放等特點，柴油機成為解決汽車及 工程機械能源問題最現(xiàn)實和最可靠的手段。因此柴油機的使用范圍越來越廣，數(shù)量越來 越多。同時對柴油機的動力性能、經(jīng)濟性能、控制廢氣排放和噪聲污染的要求也越來越 高。通過分析柴油機噴油規(guī)律得到：噴入燃料的霧化質(zhì)量、汽缸內(nèi)氣體的流動以及燃燒 室形狀等均直接影響燃燒過程的進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。柴油機在混合動力方面也有應(yīng)用特 點，高扭矩配合電動汽車的快速響應(yīng)和零排放，將是一種很不

40、錯的選擇，而且柴油機普 及也得到了各國政府的普遍支持和政策鼓勵，柴油機技術(shù)的開發(fā)和技術(shù)更新日新月異。 所以在今后的汽車時代，柴油機將得到更普遍的應(yīng)用。柴油機在具備以上優(yōu)點的同時， 還面臨對燃料要求高，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。10參考文獻1賈新光.透析車界M.北京.人民交通出版社，2004.9余志生.汽車?yán)碚揗.北京.機械工業(yè)出版社，2003.63任恒山.現(xiàn)代汽車概論M.北京.人民交通出版社，2005.14高延齡.汽車運用工程M.北京.人民交通出版社，2004.55趙英勛，劉明.汽車檢測與診斷技術(shù)M.北京.機械工業(yè)出版社，2003.36鄭力凡主編.酷車M.北京.北京理工大學(xué)出版社，2008.57萬沛霖著.電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)M.北京.北京理工大學(xué)出版社，2001.128吳鐵莊 著.電動車輛及其使用與維修M.北京.人民郵電出版社.2002.59陳全世，仇斌，謝起成著.燃料電池電動汽車M.北京.清華大