柴油机节能技术及发展趋势-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
柴油机节能技术及发展趋势
摘要：随着能源紧缺和环境污染问题的日益严重，当前国内外法规对柴油机节能与排放的要求越来越高，柴油机节能减排技术发展面临着新的挑战。文章主要从柴油机节能减排技术的几个方面介绍了柴油机技术的发展现状，分析了当前柴油机在节约能源以及降低污染物排放方面的研究进展，讨论了二十一世纪柴油机环保与节能技术的发展趋势。
关键词：柴油机、节能技术、电控喷射、涡轮增压
1.引言
1882年德国人狄赛尔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。由于它的高效、节能等性能在汽车动力中受到高度重视,特别在近现代,柴油机的应用趋势在逐渐扩大,由于柴油机对能源消耗较大,对环境污染特别严重,所以对该项污染问题不能忽视,全世界的能源枯竭和发动机尾气对世界的污染日益严重,全世界在对节约能源和汽车尾气排放上有了更高的规定。
柴油机燃油经济性和排放关系未来柴油机发展的关键问题。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，9.2%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。
随着先进柴油技术的发展，柴油发动机冒黑烟，噪音高，振动大等问题得到解决，柴油机较同排量汽油机可节油25%以上的优势得以显现。近年来，柴油轿车在国际上，特别是欧洲，取得了很大发展。到2007年，西欧柴油轿车销售已占轿车销售市场份额的54%，在部分国家（如法国）已占70%以上。我国柴油机产业自20世纪80年代以来有了较快的发展，但就其技术来源而言，引进系列和自主开发系列基本上是平分秋色。
在全球节能排减趋势的推动下，柴油机动力技术经历了如下主要的发展演变过程:①供油方式从机械式直列分配泵经历了单体泵、泵喷嘴到第一代、第二代、第三代、第四代电控高压共轨系统演变;喷油压力、喷孔数目、喷油时刻与循环喷油量的计量控制均发生了演变。②进气系统从传统的自然吸气式到放气阀式涡轮增压中冷、可变结构涡轮增压中冷到串联式二级增压二级中冷增压系统演变。③燃烧过程组织从涡流式燃烧系统到缸内直喷+冷却EGR演变，并伴有从传统的预混一扩散燃烧方式衍变的预混压燃点火燃烧系统的演变。
2.柴油机节能技术
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。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也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。
在未来的20年内,内燃机仍是各种通用机械的主要动力,随着汽油和柴油的质量越来越高以及内燃机技术的快速发展,能量利用效率得到了明显的提高,同时代用燃料也会得到迅速运用,小型的废气涡轮增压内燃机的研制,必将对我国内燃机行业的发展及节约能源方面起到重要的作用。因此,如何结合我国国情来发展内燃机行业及中国的燃料,开发研究新的节能技术,制定科学的、符合发展的战略,是我国内燃机行业科研单位乃至国家政府必须重视的问题。
2.1共轨技术
经过多年的发展完善，柴油机电控喷射系统已由第一代的位移控制到第二代的时间控制一直发展到了现在的压力时间控制，也就是大家所熟知的共轨喷射技术。共轨技术是指高压油泵、压力传感器和ECU组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式，由高压油泵把高压燃油输送到公共供油管，通过对公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力大小与发动机的转速无关，可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速的变化，因此也就减少了传统柴油机的缺陷。ECU控制喷油器的喷油量，喷油量大小取决于燃油轨（公共供油管）压力和电磁阀开启时间的长短。
在汽车柴油机中，高速运转使柴油喷射过程的时间只有千分之几秒，实验证明，在喷射过程中高压油管各处的压力是随时间和位置的不同而变化
的。由于柴油的可压缩性和高压油管中柴油的压力波动，使实际的喷油状态与喷油泵所规定的柱塞供油规律有较大的差异。油管内的压力波动有时还会在主喷射之后，使高压油管内的压力再次上升，达到令喷油器的针阀开启的压力，将已经关闭的针阀又重新打开产生二次喷油现象，由于二次喷油不可能完全燃烧，于是增加了烟度和碳氢化合物（HC）的排放量，油耗增加。此外，每次喷射循环后高压油管内的残压都会发生变化，随之引起不稳定的喷射，尤其在低转速区域容易产生上述现象，严重时不仅喷油不均匀，而且会发生间歇性不喷射现象。为了解决柴油机这个燃油压力变化的缺陷，现代柴油机采用了一种称为“高压共轨”的技术。
2.2高压喷射和电控喷射技术
在电控喷射方面柴油机与汽油机的主要差别是，汽油机的电控喷射系统只是控制空燃比（汽油与空气的比例），而柴油机的电控喷射系统则是通过控制喷油时间来调节负荷的大小。
柴油机电控喷射系统由传感器、ECU（控制单元）和执行机构三部分组成。其任务是对喷油系统进行电子控制，实现对喷油量以及喷油定时随运行工况的实时控制。采用转速、温度、压力等传感器，将实时检测的参数同步输入计算机，与ECU储存的参数值进行比较，经过处理计算按照最佳值对执行机构进行控制，驱动喷油系统，使柴油机运作状态达到最佳。
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，提高整机性能。
目前公认的最有前途的电控高压共轨燃油喷射系统可以降低汽车碳烟和颗粒排放,提高发动机动力性和燃油经济性,改善起动性能和降低燃烧噪声,它的高度柔性的燃油喷射系统,在柴油机的结构设计和性能优化上了广阔的自由空间,但系统中大量的基本参数的可变对于废气排放、噪声水平、经济性和动力性折衷优化配带来了困难。
在机械方面,对于电控高压共轨式喷射系统,国外开发商正在着眼于提高燃油喷射压力和精确性,以使燃油更充分燃烧,其中最高压力可达260Mpa。在高压油泵、油路,喷嘴的材料和加工过程上进行改进方法有:
（1）对泵轴及驱动系统进行专门设计以增强其刚度和硬度。
（2）减小喷油孔直径,该直径小于0.2mm,最小可达0.12mm 和增加油孔数目。
（3）减小喷油提前角,增大燃烧室直径和提高压缩比。
（4）进一步减少零部件,因为较少的零部件意味着较少的管路、接头和振动。
在电气方面,重点在于执行器和ECU 的设计。国内对柴油机电控燃油喷射系统的研究起步较晚,在20 世纪90 年代才开始有几家单位研究,但呈后起直追之势,在控制理论、系统组成、关键零部件研究等方面取得了一些进展。
高压共轨燃油喷射系统在现代发动机对燃油喷射系的要求达到了所需目标,只要对现有发动机作较小改动的就可满足欧IV排放标准,它被内燃机行公认为是20 世纪二大突破技术之一,被汽车工业界认为柴油机动力车领域最具发展前途的燃油喷射技术。
2.3涡轮增压技术
（1）两级涡轮增压技术
以往的柴油机采用的是一级涡轮增压技术，其产生的压力相对较低，使压缩进汽缸的空气量有限，汽缸中的燃料不能充分燃烧。这不仅浪费了大量的燃料，也使柴油机的废气排放量偏高。瓦锡兰集团和MAN柴油机公司都成功开发出新型的涡轮增压技术，通过使用两级涡轮增压器来增大压力，增加汽缸中的空气量，解决一级涡轮增压器压力不足的问题。
两级涡轮增压系统是由两个大小不同的涡轮增压器串联组成。其工作原理是：利用发动机工作产生的废气的能量，驱动体积较小、增压度较高的涡轮增压器，然后再驱动体积较大的、增压度较低的涡轮增压器。低压比涡轮
柴油机的发展历程 班级： 学号： 姓名：
发展历程： 1860年，法国发明家莱诺制成了第一台实用内燃机（单缸、二冲程、无压缩和电点火的煤气机，输出功率为0.74—1.47KW，转速为100r/min，热效率为4%）。 1862年法国工程师德罗沙认识到，要想尽可能提高内燃机的热效率，就必须使单位气缸容积的冷却面积尽量减小，膨胀时活塞的速率尽量快，膨胀的范围（冲程）尽量长。在此基础上，他在提出了著名的等容燃烧四冲程循环：进气、压缩、燃烧和膨胀、排气。 1876年，德国人奥托制成了第一台四冲程往复活塞式内燃机（单缸、卧式、以煤气为燃料、功率大约为2.21KW、180r/min）。在这部发动机上，奥托增加了飞轮，使运转平稳，把进气道加长，又改进了气缸盖，使混合气充分形成。这是一部非常成功的发动机，奥托把三个关键的技术思想：内燃、压缩燃气、四冲程融为一体，使这种内燃机具有效率高、体积小、质量轻和功率大等一系列优点。在1878年巴黎万国博览会上,被誉为“瓦特以来动力机方面最大的成就”。等容燃烧四冲程循环由奥托实现,也被称为奥托循环。 煤气机虽然比蒸汽机具有很大的优越性,但在社会化大生产情况下,仍不能满足交通运输业所要求的高速、轻便等性能。因为它以煤气为燃料,需要庞大的煤气发生炉和管道系统。而且煤气的热值低(约1.75×107～2.09×107J/m3),故煤气机转速慢,比功率小。到19世纪下半叶,随着石油工业的兴起,用石油产品取代煤气作燃料已成为必然趋势。 1883年，戴姆勒和迈巴赫制成了第一台四冲程往复式汽油机，此发动机上安装了迈巴赫设计的化油器，还用白炽灯管解决了点火问题。以前内燃机的转速都不超过200r/min，而戴姆勒的汽油机转速一跃为800—1000r/min。它的特点是功率大，质量轻、体积小、转速快和效率高，特别适用于交通工具。与此同时，本茨研制成功了现在仍在使用的点火装置和水冷式冷却器。 柴油机几乎是与汽油机同时发展起来的，它们具有许多相同点。所以柴油机的发展也与汽油机有许多相似之处，可以说在整个内燃机的发展史上，它们是相互推动的。 德国狄塞尔博士于1892年获得压缩点火压缩机的技术专利，1897年制成了第一台压缩点火的“狄塞尔”内燃机，即柴油机，从此揭开了柴油机发展的新篇章。 1976年，德国大众首先在高尔夫轿车上采用柴油发动机； 1989年，德国大众高尔夫柴油车获得“低排放车”的称号； 1990年，德国大众首次推出增压、直喷柴油机，德国大众在柴油动力技术的开发和应用上一直走在世界的前沿； 1993年，开发出四缸涡轮增压直喷柴油发动机（TDI）； 1995年，开发出自然吸气式直喷（SDI）柴油发动机； 1995年，开发出变截面涡轮增压器； 1998年，开发出泵喷嘴技术； 1999年，开发出3升路波轿车柴油动力是未来的主流技术。未来的柴油动力将创造一个光辉灿烂的新经济时代，德国大众一升轿车的出世令整个世界震惊，这种柴油概念轿车的百公里油耗实现了创记录的0。99升----世界上最省油的轿车。发动机采用铝制自然吸气式单缸柴油机，采用了先进的高压直接喷射技术，排量为0。3升；
【摘要】从船用柴油机的市场、产品、技术等方面介绍了柴油机的现状及发展动向。论述当前国外气缸直径160 mm以上，单机功率大于1000 kW的大功率低速、中速、高速柴油机的总体技术水平、技术发展概况，特别是在提高可靠性、改善其低工况特性、降低其排放和智能柴油机等方面进行阐述，并预测今后的发展趋势。 0 引言 柴油机因其功率范围大、效率高、能耗低、使用维修方便而优于蒸汽机、燃气轮机等，在民用船舶和中小型舰艇推进装置中确立了主导地位。船用柴油机的整体结构及其零部件结构不断改进，特别是电子技术、自动控制技术在柴油机上的应用，使其各项技术指标不断创新，市场上已有一批性能好、油耗低、功率范围大、废气排放符合法定标准、可靠性高的产品。 柴油机相对汽油机的最大优点在于高压缩比。这使最大功率、热效率提高，油耗降低；发动机坚固、耐用，寿命变长。但柴油机缺点在于比功率低于汽油机，对空气利用率低，摩擦损失大。 1 低速柴油机 低速柴油机由于性能优良、可靠性好、使用维护方便、能燃用劣质燃油等优点，已成为大型油船、大型干散货船、大型集装箱船的主要动力。最新型低速柴油机在许多方面趋于一致。即结构方面，采用非冷却式喷油器、可变喷油定时油泵、长尺寸连杆、液压驱动式排气门、单气门直流扫气、定压增压、高效涡轮增压器；性能方面，平均有效压力不断提高，增加活塞平均速度，改进零部件结构，增加强度，保
持原有的低燃油消耗水平，使单缸功率不断增大，使用寿命延长。电子液压控制系统取代传统的机械式的凸轮驱动机构，简化柴油机设计，降低成本，优化运行控制。近年来，其爆发压力从8 MPa上升到16 MPa，燃油消耗率从208g/(kw·h)降至155g/(kw·h)左右。 目前世界船用低速柴油机市场仍被MAN B&W、Wartsila-New Sulzer 和日本三菱重工三大公司垄断，以生产总功率来说，分别约占57％、33％和10％。 MAN B&W公司通过提高气缸平均有效压力和活塞平均速度来提高单缸功率。为使MC系列柴油机的NOx排放量降低，采用提高压缩比和可导致平稳燃烧的喷射系统等措施。 为了在减少NOx排放时不影响燃油消耗率，在设计时应考虑采用增加喷射压力、压缩比、燃烧压力、增压器效率等措施。MAN B&W 6L60MC 型柴油机是世界上第一台正式投入使用的“智能化”主机，其燃油喷射和排气阀控制均通过电子计算机完成，达到了低油耗、NOx低排放的目标。 Wartsila-New Sulzer公司通过重组后，在开发、设计和制造能力方面骤然大增。RTA系列低速柴油机为该公司20世纪80年代开发，至今近20年来该公司通过提高平均有效压力、增加活塞平均速度，探索达到更大功率的可能性。 通过增大行程／缸径比，探索提高推进效率的方法；通过提高最大燃烧压力和可变燃油正时、排气正时，挖掘柴油机热效率潜力；采用新材料，改进零部件的设计，随负荷控制气缸冷却水和气缸润滑油，以
云南交通职业技术学院张爱山 摘要：介绍了柴油机电子控制技术的发展状况、控制原理和应用特点及高压共轨技术的工作原理、研究方向、应用前景。 关键词：柴油机电控技术；高压共轨技术；应用前景 1 柴油机电子控制技术的发展状况及发展趋势 1.1柴油机电子控制技术的发展状况 柴油机电子控制技术始于20世纪70年代，20世纪80年代以来，英国卢卡斯公司、德国博世公司、奔驰汽车公司、美国通用的底特律柴油机公司、康明斯公司、卡特彼勒公司、日本五十铃汽车公司及小松制作所等都竞相开发新产品并投放市场，以满足日益严格的排放法规要求。 由于柴油机具备高扭矩、高寿命、低油耗、低排放等特点，柴油机成为解决汽车及工程机械能源问题最现实和最可靠的手段。因此柴油机的使用范围越来越广，数量越来越多。同时对柴油机的动力性能、经济性能、控制废气排放和噪声污染的要求也越来越高。依靠传统的机械控制喷油系统已无法满足上述要求，也难以实现喷油量、喷油压力和喷射正时完全按最佳工况运转的要求。近年来，随着计算机技术、传感器技术及信息技术的迅速发展，使电子产品的可靠性、成本、体积等各方面都能满足柴油机进行电子控制的要求，并且电子控制燃油喷射很容易实现。 实际上，柴油机排气中CO和HC比汽油机少得多，NOX排放量与汽油机相近，只是排气微粒较多，这与柴油机燃烧机理有关。柴油机是一种非均质燃烧，可燃混合气形成时间很短，而且可燃混合气形成与燃烧过程交错在一起。通过分析柴油机喷油规律得到：喷入燃料的雾化质量、汽缸内气体的流动以及燃烧室形状等均直接影响燃烧过程的进展以及有害排放物的生成。提高喷油压力和柴油雾化效果、使用预喷射、分段喷射等可以有效的改善排放。 经过多年的研究和新技术应用，柴油机的现状已与以往大不相同。现代先进的柴油机一般采用电控喷射、高压共轨、涡轮增压中冷等技术，在重量、噪音、烟度等方面已取得重大突破，达到了汽油机的水平。随着国际上日益严格的排放控制标准(如欧洲Ⅳ、Ⅴ标准)的颁布与实施，无论是汽油机还是柴油机都面临着严峻的挑战，解决的办法之一是采用电子控制燃油喷射的技术。现在，柴油机电子控制技术在发达国家的应用率已达到60%以上。 1.2何谓电喷柴油机 采用电子控制燃油喷射及排放的柴油机即为电喷柴油机。电喷柴油喷射系统由传感器、ECU(计算机)和执行机构三部分组成。其任务是对喷油系统进行电子控制，实现对喷油量以及喷油定时随运行工况的实时控制。采用转速、油门踏板位置、喷油时刻、进气温度、进气压力、燃油温度、冷却水温度等传感器，将实时检测的参数同时输入计算机(ECU)，与已储存的设定参数值或参数图谱(MAP图)进行比较，经过处理计算按照最佳值或计算后的目标值把指令送到执行器。执行器根据ECU指令控制喷油量(供油齿条位置或电磁阀关闭持续时间)和喷油正时(正时控制阀开闭或电磁阀关闭始点)，同时对废气再循环阀、预热塞等执行机构进行控制，使柴油机运行状态达到最佳。
船用柴油机的现状及发展趋势 船用柴油机被誉为船舶的动力“心脏”，可分为低速、中速、高速柴油机。目前，MAN和W?rtsil?(瓦锡兰)是全球船用柴油机两大品牌，其中MAN是船用低速机龙头，瓦锡兰是船用中速机龙头。 1 低速柴油机 工作原理：通过活塞的两个冲程完成一个工作循环的柴油机称为二冲程柴油机，油机完成一个工作循环曲轴只转一圈，与四冲程柴油机相比，它提高了作功能力，在具体结构及工作原理方面也存在较大差异。 低速柴油机由于性能优良、可靠性好、使用维护方便、能燃用劣质燃油等优点，已成为大型油船、大型干散货船、大型集装箱船的主要动力。最新型低速柴油机在许多方面趋于一致。即结构方面，采用非冷却式喷油器、可变喷油定时油泵、长尺寸连杆、液压驱动式排气门、单气门直流扫气、定压增压、高效涡轮增压器；性能方面，平均有效压力不断提高，增加活塞平均速度，改进零部件结构，增加强度，保持原有的低燃油消耗水平，使单缸功率不断增大，使用寿命延长。电子液压控制系统取代传统的机械式的凸轮驱动机构，简化柴油机设计，降低成本，优化运行控制。近年来，其爆发压力从8 MPa上升到16 MPa，燃油消耗率从208g/(kw·h)降至155g/(kw·h)左右。 目前世界船用低速柴油机市场仍被MAN B&W、Wartsila-New Sulzer和日本三菱重工三大公司垄断，以生产总功率来说，分别约占57％、33％和10％。 MAN B&W公司通过提高气缸平均有效压力和活塞平均速度来提高单缸功率。为使MC系列柴油机的NOx排放量降低，采用提高压缩比和可导致平稳燃烧的喷射系统等措施。 为了在减少NOx排放时不影响燃油消耗率，在设计时应考虑采用增加喷射压力、压缩比、燃烧压力、增压器效率等措施。MAN B&W 6L60MC型柴油机是世界上第一台正式投入使用的“智能化”主机，其燃油喷射和排气阀控制均通过电子计算机完成，达到了低油耗、NOx低排放的目标。 Wartsila-New Sulzer公司通过重组后，在开发、设计和制造能力方面骤然大增。RTA系列低速柴油机为该公司20世纪80年代开发，至今近20年来该公司通过提高平均有效压力、增加活塞平均速度，探索达到更大功率的可能性。 通过增大行程／缸径比，探索提高推进效率的方法；通过提高最大燃烧压力和可变燃油正时、排气正时，挖掘柴油机热效率潜力；采用新材料，改进零部件的设计，随负荷控制气缸冷却水和气缸润滑油，以求提高零部件的工作可靠性，增加柴油机的使用寿命；通过电子控制技术，达到柴油机运行的智能化。该公司
2016年柴油发动机市场现状及2017年行业发展趋势 一、发动机泵类行业概况 相关报告：中商产业研究院发布的《2017-2022年中国汽车发动机行业市场研究 预测报告》 发动机是汽车及机械装备的动力系统，包括内燃机、电力发动机、涡轮轴发动机 等种类，其中内燃机是应用最广泛的品种。内燃机又分为柴油发动机与汽油发动 机。 下图：2011-2017年中国内燃机市场工业产值 数据来源：中国汽车工业协会中商产业研究院整理 21世纪以来，我国内燃机工业产值总体呈现快速发展势头。在“十三五”发展期 间，我国经济发展进入新常态，制造业面临新挑战。资源和环境约束不断强化， 规模扩展的粗放发展模式难以为继，内燃机工业调整结构、转型升级、提质增效 刻不容缓。预计到2017年，中国内燃机市场产值将达5200亿元，增长率1.5% 左右。 1、柴油发动机泵类行业概述 （1）柴油发动机的应用领域 柴油发动机早期只是应用在农业机械、拖拉机等，现代柴油机一般采用电控喷射、 共轨、涡轮增压中冷等技术，在重量、噪音、烟度等方面取得重大突破，达到了 汽油机的水平，能够满足相关法律、法规及国际标准在排放和噪音方面日益严格 的要求，在汽车领域得到了广泛的应用。 柴油机按气缸数目主要分为四类，即单缸柴油机、小缸径多缸柴油机、中缸径多 缸柴油机和中低速柴油机，后两类通常称为中、重型柴油发动机，为目前柴油机 发展的主要方向。目前，柴油发动机应用领域相当广泛，中重型柴油发动机主要 应用在中重型卡车、专用车辆、客车、工程机械、发电机组、船舶动力、矿山机 械、大型农机设备、油田钻井设备等；轻型柴油发动机主要应用在拖拉机、中小 型农机、轻型卡车等。 [FS:Page] （2）柴油发动机的竞争格局 近十几年来，我国柴油发动机在行业整体水平上和世界先进水平的差距逐渐缩 小，但部分关键零部件产品仍然依靠国外提供。
郑州交通职业学院 毕业论文 论文题目：国内外柴油机现状及发展 所属系别汽车运用工程系 专业班级07级汽运3班 姓名李坤 学号200708010010324 指导教师魏丽 撰写日期2010 年5 月
摘要 通过对大量的调查分析，了解了国内外柴油机的现状及发展情况。首先，详细介绍了第一台柴油机的发明及使用到柴油机的技术发展成熟和广泛适用于各个领域的这一过程。随后详细介绍了现在国内柴油机的现状和国内柴油机的发展所面临的一些问题。柴油机作为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，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，由于柴油机具备高扭矩、高寿命、低油耗、低排放等特点，柴油机成为解决汽车及工程机械能源问题最现实和最可靠的手段，随着计算机技术、传感器技术及信息技术的迅速发展，使电子产品的可靠性、成本、体积等各方面都能满足柴油机进行电子控制的要求，并且电子控制燃油喷射很容易实现，目前，经济全球化、以及节能环保等可持续发展问题是世界各国共同面临的形势，具体反映在汽车动力发展的局部问题上，对车用柴油机的选择也是必然趋势之一。 关键词：柴油机，现状，发展，节能，电控技术，高压共轨技术
Abstract A large number of 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 vehicles 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 motor 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 electronic 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 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
柴油机发展历史及趋势 内燃机以其热效率高、结构紧凑，机动性强，运行维护简便的优点著称于世。一百多年以来，内燃机的巨大生命力经久不衰。目前世界上内燃机的拥有量大大超过了任何其它的热力发动机，在国民经济中占有相当重要的地位。现代内燃机更是成为了当今用量最大、用途最广、无一与之匹敌的的最重要的热能机械。现代内燃机的最大功率一般小于4万千瓦。 1860年，法国发明家莱诺制成了第一台实用内燃机（单缸、二冲程、无压缩和电点火的煤气机，输出功率为0.74—1.47KW，转速为100r/min，热效率为4%）。 1862年法国工程师德罗沙认识到，要想尽可能提高内燃机的热效率，就必须使单位气缸容积的冷却面积尽量减小，膨胀时活塞的速率尽量快，膨胀的范围（冲程）尽量长。在此基础上，他在提出了著名的等容燃烧四冲程循环：进气、压缩、燃烧和膨胀、排气。 1876年，德国人奥托制成了第一台四冲程往复活塞式内燃机（单缸、卧式、以煤气为燃料、功率大约为2.21KW、180r/min）。在这部发动机上，奥托增加了飞轮，使运转平稳，把进气道加长，又改进了气缸盖，使混合气充分形成。这是一部非常成功的发动机，奥托把三个关键的技术思想：内燃、压缩燃气、四冲程融为一体，使这种内燃机具有效率高、体积小、质量轻和功率大等一系列优点。在1878年巴黎万国博览会上,被誉为“瓦特以来动力机方面最大的成就”。等容燃烧四冲程循环由奥托实现,也被称为奥托循环。 煤气机虽然比蒸汽机具有很大的优越性,但在社会化大生产情况下,仍不能满足交通运输业所要求的高速、轻便等性能。因为它以煤气为燃料,需要庞大的煤气发生炉和管道系统。而且煤气的热值低(约1.75×107～2.09×107J/m3),故煤气机转速慢,比功率小。到19世纪下半叶,随着石油工业的兴起,用石油产品取代煤气作燃料已成为必然趋势。 1883年，戴姆勒和迈巴赫制成了第一台四冲程往复式汽油机，此发动机上安装了迈巴赫设计的化油器，还用白炽灯管解决了点火问题。以前内燃机的转速都不超过200r/min，而戴姆勒的汽油机转速一跃为800—1000r/min。它的特点是功率大，质量轻、体积小、转速快和效率高，特别适用于交通工具。与此同时，本茨研制成功了现在仍在使用的点火装置和水冷式冷却器。 柴油机几乎是与汽油机同时发展起来的，它们具有许多相同点。所以柴油机的发展也与汽油机有许多相似之处，可以说在整个内燃机的发展史上，它们是相互推动的。 德国狄塞尔博士于1892年获得压缩点火压缩机的技术专利，1897年制成了第一台压缩点火的“狄塞尔”内燃机，即柴油机，从此揭开了柴油机发展的新编章。 柴油机的高压缩比带来众多的优点： 1、不但可以省去化油器和点火装置，提高了热效率。 2、柴油机由于其压缩比大,最大功率点、单位功率的油耗低。在现代优秀的发动机中,柴油机的油耗约为汽油机的70%，柴油机是目前热效率最高的内燃机。
柴油机电控技术的发展历程、现状及发展趋势 -、柴油机电控技术出现的背景 1. 石油危机 要降低柴油机油耗，必须在各种工况下对循环供油量和喷油提前角精确控制。 2. 环境污染 要降低NOx和PM排放，必须对喷油正时精确控制 3. 电子技术的发展 单片机技术发展，提高了控制精度和处理信息的能力?同时汽油机电控技术的发展为柴 油机提供了宝贵的经验。 二、柴油机电控技术的发展历程 柴油机电控燃油喷射系统的发展分为：位置控制式，时间控制式，时间压力控制式三个阶段。 1、位置控制式 保留了传统的喷油泵-高压油管-喷油嘴系统，只是对齿条（直列泵）或滑套（分配泵）的运动位置实现电子控制。同时，使用了电磁式供油定时控制阀。 图一 如图一所示，为位置控制式的分配泵，它通过采集加速踏板位置信号，转速传感器信号等，确定一个喷油量跟一个合适的喷油提前角。然后给执行器供油时间控制阀和溢油控制线 圈通电，在电磁力和机械作用下，调整凸轮盘跟驱动轴的相对位置，同时也能改变滑套相对 于回油口的一个相对位置。整个过程中，通过两个电磁阀分别控制喷油量和喷油提前角。同理，位置控制式的柱塞泵也是一样的道理，电磁阀只是控制齿条的相对运动，从而控制柱塞相述代HIV披 nr柏m 加玖席駁押庄炖虏近 ——庁却倉iU?特曲 ----- 前園?人《1［则
对于柱塞套的位置，增大或减小喷油量。 位置控制式电控柴油喷射系统与机械控制柴油喷射系统相比，控制精度和响应速度都有 所提高。将机械控制系统改造成为位置型电控系统时，柴油机的机构无需改动，生产继承性 好。但是，这种系统的控制频率低，喷油压力跟喷油规律不能独立控制。 2、时间控制式 用高速电磁阀直接控制高压燃油的适时喷射。通过高速电磁阀关闭时刻和关闭时间长 短控制喷油正时和喷油量。可保留了传统的喷油泵-高压油管-喷油嘴系统。 图二图三 如图二，图三所示，为 VE分配泵部分结构简图。如图二所示，当需要喷油时，电控单元 ECU根据加速踏板位置传感器和柴油机转速传感器的输入信号，首先算出基本供油量，然后 根据来自冷却液温度、气温度、进气压力等传感器信号进行反馈修正后，确定最佳供油量。 确定喷油延时角，进而确定电磁阀线圈通电时刻，线圈通电并产生吸力，吸引衔铁，衔铁克 服阀芯回位弹簧的弹力推动阀芯上座向下运动，当阀芯上座和阀芯下座密封锥面接触时，阀芯关闭形成封闭高压腔。随着柱塞旋转和继续向前运动，高压腔的燃油被压缩产生高压，此时燃油流向如图二所示。如图三，当不需要喷油时，电磁阀断电，喷油阀的阀芯是打开的，进入高压腔的燃油经过溢流阀流回泵腔。 时间控制型的电控喷油系统中，可仍保留了传统的喷油泵-高压油管-喷油嘴系统。利用 具有高响应的电磁溢流阀、电控单元及各种传感器进行喷油量控制，通过供油定时控制阀调节喷油定时。这种控制系统虽然控制精度有很大的提高，但是喷油压力还是不能独立控制。 3、时间压力控制式 用一个高压油泵以一定速比（与发动机转速比）连续将高压燃油送入共轨内，然后送入喷油器，用高速电磁阀控制喷射。喷油量及喷油时刻完全由喷油器按照电控单元的指令完成，可实现预喷、主喷，二次喷射。 时间控制式的燃油喷射系统，又可以分为高压共轨，中压共轨。高压共轨的高压油是 通过高压油泵加压，然后储存在共轨内。中压共轨只是经过低压油泵加压，储存在共轨内，燃油的高压是在喷油器内建立的。 3中压共轨，共轨管内的燃油压力低，需要配合整体式喷油器对低压燃油加压。高压的机油 通过放大活塞对低压燃油进行加压。
浅论柴油机技术发展趋势 【摘要】随着世界汽车对汽车发动机动力性、经济性和排放提出了更高要求和计算机技术的迅速发展，柴油机被公认为节能的代表和减少汽车尾气排放污染的有力工具，汽车柴油化也是汽车发动机发展的一大趋势。本文结合当前发展状况，论述了缸内直接喷注技术和柴油化趋势是未来车用发动机的发展方向。 【pick to 】as the world car of car engine performance, fuel economy and emissions was put forward higher requirements, and the rapid development of computer technology, the diesel engine is recognized as representatives of the energy saving and reduction of car exhaust pollution becomes a powerful tool, auto Chai Youhua is a trend of development of automobile engine. Combined with the current development situation, this paper discusses the in cylinder direct injection technology and Chai Youhua trend is the development direction of the future vehicle engines. 【关键词】车用发动机柴油化趋势 【key words 】Chai Youhua vehicle engines 柴油机的开发焦点已由传统的优先考虑经济性、可靠性和耐久性逐步转为目前的优先考虑环保的要求，即以优先保护好人类赖以生存
目前汽车柴油发动机的发展趋势和方向 当今社会会形成情况冲击的柴油引擎污染气体有CO、HC、CO2、NOx与PM，但是因为前两者的排放量很低，因而只要后三者需进行控制，特殊是PM也就是「悬浮微粒」最轻易被留意，由于它是排气黑烟的首要起原。 解析终结黑烟保护新概念 PM的发生首要是由于柴油未完全燃烧所招致，在参加高压共轨直喷系统，提拔燃烧效率后，虽能有用削减碳微粒的发生，但在车辆起步或霎时大脚油门的状况下，照样很难防止排气管喷出黑烟，因为悬浮微粒会添加大气含尘量，对人体呼吸器官具风险性，甚至有致癌的风险，因而欧盟基于维护生涯质量的一向准则，在欧洲市场柴油车据有率的节节上升的状况下，遂制订越加严厉的排放规范，因而新世代柴油车款才会在排气管中段上，额定参加DPF碳微粒过滤器此安装。 解析终结黑烟保护新概念 较新款柴油车的排气管上，凡间可见到DPF与两颗触媒转换器的踪影，目标都是为了使柴油引擎愈加环保与洁净。 透过非凡蜂巢结构阻拦碳微粒于个中 DPF的细部构造如图所示，蜂巢状陶瓷构体，包括很多平行相邻的废气进口通道与废气出口通道，废气收支口通道间以过滤层壁相隔，而该过滤层壁系以白金、碳化矽本体、载层所组成，为可供气体活动的孔洞组织，流畅过的废气会进行相似传统触媒转换器般转化有毒气体为无害气体的效果，至于体积较大的碳微粒则会附着在过滤层壁之上，此排碳进程又称为被动再生(Passiv e Regeneration)，藉此可大幅削减排放到大气中的碳微粒，但是因为碳微粒会不时累积在过滤层壁上，当累积密度高到必然水平时，系统会启动自动再生进程(Active Regeneration)。 解析终结黑烟保护新概念 透过VGT涡轮的叶片调整，可使柴油引擎取得更具体的动力显示，且即便不装排气泄压阀，也能不变节制增压值，使车辆平顺好开。 解析终结黑烟保护新概念 「自动再生」系将上述的碳微粒转化为二氧化碳的3道进程，但最要害的步调在于进步DPF的温度，从正常的摄氏300～500度，升高到600～650度，运用的方法如下：封闭EGR废气轮回回路以添加燃烧室温度；添加喷油量，让未经燃烧的柴油构成蒸发油气，追随废气流入集尘器中再进行燃烧，用以直接加温：电子骨气门会节制进入引擎的空气量到最低需求，到达稀薄燃烧
?排放? 柴油机后处理技术的研究现状和发展趋势 武汉理工大学刘向民 中国汽车技术研究中心方茂东 (武汉430000) 摘要本文对当前柴油机排放后处理技术进行了综述和分类,分析了国内外已应用的一些后处理装置的主要技术特点及应用情况。最后对未来的柴油机后处理装置提出了自己的观点和建议,并探讨了柴油机环保技术的发展前景。 关键词柴油机 后处理技术 燃油品质 Status and T rend of Diesel Engine After-T reatment T echnology Wuhan University of T echn ology Liu X i angmin China Autom otive T echn ology Research C enter F ang M aodong (Wuhan430000) Abstract Current technology about diesel engine after-treament devices is discussed in detail in this pa2 per.The main characteristics of each technology and the status of implementation are also involved.At the end of the paper,the authors give their own points of view about diesel engine after-treatment technology in the future and pay attention to its prospect. K ey w ords Diesel engine After-treatment technology Fuel quality 1概述 柴油机凭着良好的动力性、经济性以及耐久性而越来越广泛地应用于各种车辆和动力装置。柴油机已由传统的给人以笨重、冒黑烟及噪音大的印象改变为效率高且节能的发动机。然而随着人们环保意识的增强和排放法规的日益严格,其有害排放物已成为其进一步发展的瓶颈。控制NO X和微粒的排放是柴油机排放污染物控制的重点。 机内净化一直是人们研究的重点,从增压中冷到EGR,再到高压燃油喷射以及目前先进的共轨燃油系统,可以说,这些措施都在一定程度上降低了柴油机的有害排放物。特别是共轨燃油喷射系统,以其精确的喷油规律和极高的喷油压力,大大优化了燃料的燃烧,提高了柴油机的动力性和经济性。然而大量的研究分析表明仅靠机内净化已不能满足ERUOⅢ以上法规,必须同时采用后处理装置。这主要由于,1)各种排放物之间存在着折衷关系,当排放物的限值越来越低时这种折衷的矛盾显得更为突出,因此不能单纯依靠机内净化解决。2)对于微粒而言机内净化虽然降低了排放总质量,但同时也减小了它的尺寸,即使得微粒越来越细小,因此对人体的危害并未减少。这些不得不让人们求助于排气后处理装置,事实上我们也一直没有忽视采用后处理技术来降低柴油机包括汽油机的有害排放物。 柴油机后处理装置从净化原理上可分为四种,即氧化催化器,微粒捕集器,NO X吸附器以及稀NO X催化还原器。 2柴油机氧化催化器 柴油机氧化催化器主要用来氧化柴油机尾气中的HC与CO,其氧化原理与汽油机三效催化器氧化HC 和CO的原理基本一样。柴油机氧化催化器还能氧化掉PM中的一部分可溶性有机物SOF,但同时也将尾气中的部分S02氧化成硫酸盐。所以对于含硫量较高的柴油来说,使用氧化催化器将使微粒物排放中的硫酸盐比例增大,这样就降低了氧化SOF的效果,甚至使PM的排放增加。另外燃料中的硫还会引起催化剂中毒。所以使用高硫柴油会极大地影响氧化催化器的净化效果和降低催化器的寿命。因此,选择合适的催 03小 型 内 燃 机 与 摩 托 车No.4(Vol.32)2003