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世界车用柴油机发展呈五路并进高趋势
http://cn.newmaker.com 2/9/2004 11:33:00 AM  佳工机电网
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汽油发动机, 柴油机, 船用柴油机, 天然气发动机, 气缸及部件, ...
柴油机热效率最高,广泛用于国民经济各领域。在车用柴油机方面,载重车用柴油机的发展较早且比较成熟,而轿车柴油机由于重量轻(只有100多千克),体积小,转速与功率高(转速超过4000转/分,功率超过40千瓦/升),因而集中了柴油机发展中的高新技术,代表了车用柴油机的发展趋势。尽管世界各主要汽车与发动机公司开发的新一代柴油机各有特点,但大体上反映了以下发展趋势:

一是直喷式柴油机的比例不断提高,采用直喷式柴油机的缸径不断降低。如戴姆勒·克莱斯勒公司用于SMART车的BENZOM-660机(D/S=65.5/79毫米,3缸,排量0.8升),大众的LUPO机(D/S=76.5/86.4毫米,3缸,排量1.19升)。

二是采用增压、中冷与多气门技术。柴油机气缸内能燃烧的燃料量取决于气缸的充气量,为此车用柴油机上广泛采用了涡轮增压与中冷技术(TAC)。大型船用与机车柴油机一直采用4气门结构,车用柴油机缸径大于100毫米以上的均优先采用4气门结构,优点是除了充分利用气缸圆面积增加进气量与实现可变进气涡轮外,还可以将喷油器垂直中置,使油柱分布均匀,有利于燃烧过程中的优化。对于缸径小于100毫米的车用柴油机,有采用4气门,也有保持2气门的。

三是实现高压喷射与电控,优化喷油规律,发动机是汽车的动力与心脏部件,而喷油系统又是柴油机的心脏,目前国外车用柴油机喷油系统均沿着增加机械与液压刚度方向发展,为满足越来越严格的排放法规(欧III与欧IV标准),喷油压力不断提高,目前在传统的泵管嘴系统中,喷油压力已普遍超过1000巴,在新的高压喷射系统中,喷油压力已超过1500巴,甚至达到2000巴。

四是排气再循环(EGR)与排气后处理技术(机外净化)。实现排气再循环可降低NOX,但不利于燃油经济性,若能实现EGR冷却与电控,则有利于改善综合性能。柴油机的排气后处理技术比汽油机困难,但是国外在微颗粒过滤及其再生技术与NOX催化还原技术方面已取得了长足的进步,可以适应未来欧IV排放法规的要求。

五是优化结构设计,减少摩擦与附件功率损失,提高机械效率。柴油机的有效效率等于指示效率与机械效率的乘积,因此柴油机的燃油消耗率也直接受到机械效率的影响。国外在致力于完善缸内工作过程的同时,也十分重视减少摩擦损失和提高机械效率的研究。此外,以德国的MTU公司为代表的部分停缸技术(CDA)也是一种有效手段。

总之,柴油机特别是轿车的小型高速直喷式柴油机,是一项集热、机、电为一体的综合系统与高科技产品。随着电控技术的发展,柴油机的工作也不断向综合优化与智能化控制方向发展,性能不断改善,应用也会日益广泛。

目前,我国在载重车上已广泛采用了柴油机,如一汽集团的锡柴与大柴,但是,我国在排量2升(缸径在85毫米)以下高速车用柴油机、特别是轿车柴油机方面仍是空白,与欧洲和日本相比情况很不相称,至于柴油机的技术水平方面差距就更大了。因此,积极引进与开发包括轿车柴油机在内的车用柴油机,乃是我国汽车工业面临的一项十分重要而艰巨的任务。

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