世界車用柴油機發(fā)展呈五路并進高趨勢
柴油機熱效率最高,廣泛用于國民經(jīng)濟各領(lǐng)域。在車用柴油機方面,載重車用柴油機的發(fā)
展較早且比較成熟,而轎車柴油機由于重量輕(只有100多千克),體積小,轉(zhuǎn)速與功率高
(轉(zhuǎn)速超過4000轉(zhuǎn)/分,功率超過40千瓦/升),因而集中了柴油機發(fā)展中的高新技術(shù),代表了
車用柴油機的發(fā)展趨勢。盡管世界各主要汽車與發(fā)動機公司開發(fā)的新一代柴油機各有特點,但
大體上反映了以下發(fā)展趨勢:
一是直噴式柴油機的比例不斷提高,采用直噴式柴油機的缸徑不斷降低。如戴姆勒·克萊
斯勒公司用于SMART車的BENZOM-660機(D/S=65.5/79毫米,3缸,排量0.8升),大眾的LUPO機
(D/S=76.5/86.4毫米,3缸,排量1.19升)。
二是采用增壓、中冷與多氣門技術(shù)。柴油機氣缸內(nèi)能燃燒的燃料量取決于氣缸的充氣量,
為此車用柴油機上廣泛采用了渦輪增壓與中冷技術(shù)(TAC)。大型船用與機車柴油機一直采用4
氣門結(jié)構(gòu),車用柴油機缸徑大于100毫米以上的均優(yōu)先采用4氣門結(jié)構(gòu),優(yōu)點是除了充分利用氣
缸圓面積增加進氣量與實現(xiàn)可變進氣渦輪外,還可以將噴油器垂直中置,使油柱分布均勻,有
利于燃燒過程中的優(yōu)化。對于缸徑小于100毫米的車用柴油機,有采用4氣門,也有保持2氣門
的。
三是實現(xiàn)高壓噴射與電控,優(yōu)化噴油規(guī)律,發(fā)動機是汽車的動力與心臟部件,而噴油系統(tǒng)
又是柴油機的心臟,目前國外車用柴油機噴油系統(tǒng)均沿著增加機械與液壓剛度方向發(fā)展,為滿
足越來越嚴格的排放法規(guī)(歐III與歐IV標(biāo)準(zhǔn)),噴油壓力不斷提高,目前在傳統(tǒng)的泵管嘴系
統(tǒng)中,噴油壓力已普遍超過1000巴,在新的高壓噴射系統(tǒng)中,噴油壓力已超過1500巴,甚至達
到2000巴。
四是排氣再循環(huán)(EGR)與排氣后處理技術(shù)(機外凈化)。實現(xiàn)排氣再循環(huán)可降低NOX,但
不利于燃油經(jīng)濟性,若能實現(xiàn)EGR冷卻與電控,則有利于改善綜合性能。柴油機的排氣后處理
技術(shù)比汽油機困難,但是國外在微顆粒過濾及其再生技術(shù)與NOX催化還原技術(shù)方面已取得了長
足的進步,可以適應(yīng)未來歐IV排放法規(guī)的要求。
五是優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計,減少摩擦與附件功率損失,提高機械效率。柴油機的有效效率等于指
示效率與機械效率的乘積,因此柴油機的燃油消耗率也直接受到機械效率的影響。國外在致力
于完善缸內(nèi)工作過程的同時,也十分重視減少摩擦損失和提高機械效率的研究。此外,以德國
的MTU公司為代表的部分停缸技術(shù)(CDA)也是一種有效手段。
總之,柴油機特別是轎車的小型高速直噴式柴油機,是一項集熱、機、電為一體的綜合系
統(tǒng)與高科技產(chǎn)品。隨著電控技術(shù)的發(fā)展,柴油機的工作也不斷向綜合優(yōu)化與智能化控制方向發(fā)
展,性能不斷改善,應(yīng)用也會日益廣泛。
目前,我國在載重車上已廣泛采用了柴油機,如一汽集團的錫柴與大柴,但是,我國在排
量2升(缸徑在85毫米)以下高速車用柴油機、特別是轎車柴油機方面仍是空白,與歐洲和日
本相比情況很不相稱,至于柴油機的技術(shù)水平方面差距就更大了。因此,積極引進與開發(fā)包括
轎車柴油機在內(nèi)的車用柴油機,乃是我國汽車工業(yè)面臨的一項十分重要而艱巨的任務(wù)。
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