电控共轨系统是解决柴 油机排放问题和进一步改善性能的关键。中国高速公路网的形成将使公路运输产生 根本转变,重型车巿场需求将稳定增长,15 吨以上重型车巿场将成为竞争的重点, 应重点发展排量12L 以上、功率260~360kW、达到欧II 和欧III 排放标准的高可靠性 重型车用柴油机;为适应城巿交通和假日旅游的发展,应开发低排放客车用柴油机; 轻型车巿场及轻型柴油车的比例将进一步扩大,四轮农用车和轻型车也将逐步并轨, 应及早开发新一代轻型车用柴油机;随着燃油税出台和“车用柴油”标准的实施进展, 经济型柴油轿车将获得发展,应加强轿车用柴油机的开发力度 [10] 3.2.1电控柴油喷射系统分类 最先出现的是电控喷油泵技术,而后又发展了电控泵喷嘴技术和高压共轨喷射 技术,后两种技术是现在最主要的柴油机电控喷射技术。其中,电控泵喷嘴技术的 喷油压力非常高,可以达到200MPa,并且泵和喷嘴装在一起,所以只需要很短的 高压油引导部分,泵喷嘴系统也可以实现很小的预喷量,其喷油特性是三角形的, 并采用了分段式预喷射,这是很符合柴油机的要求(大众公司的TDI 发动机就是使用 这种技术)。但电控泵喷嘴技术的喷油压力受柴油机转速影响,使用蓄压系统的高压 共轨技术可以解决这个问题。它的喷油压力低于泵喷嘴系统,能达到 160MPa。有 些公司看中了它对任意缸数的发动机喷油压力调节很宽泛的特点,逐步扩大其使用 范围(最早使用高压共轨的轿车是阿尔法罗密欧156 和奔驰C 级别车)。 3.2.2 柴油机电子控制技术的发展 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,NO 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、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 [11] 3.2.3高的喷射压力 喷射压力是喷射系统最重要的特征参数之一。随着柴油机的不放物限制的日益 严格,柴油机燃料喷射系统正向适当提高喷油速率及喷射压力的方向发展。但是,随着 喷射压力的提高,会导致二次喷射、穴蚀、喷油泵凸轮疲劳损坏等弊病。喷射压力已 成为表征喷射系统选择或设计合理性的一个重要标志断强化、找能及废气排。为满 足排放法规的要求,柴油喷射压力从10MPa 提高到200MPa。如此高的喷射压力可 明显改善柴油和空气的混合质量,缩短着火延迟期,使燃烧更迅速、更彻底,并且 控制燃烧温度,从而降低废气排放。 3.2.4 独立的喷射压力控制 传统柴油机的供油系统的喷射压力与柴油机的转速负荷有关。这种特性对于低 转速、部分负荷条件下的燃油经济性和排放不利。若供油系统具有不依赖转速和负 荷的喷射压力控制能力,就可选择最合适的喷射压力使喷射持续期、着火延迟期最 佳,使柴油机在各种工况下的废气排放最低而经济性最优 [12] 3.2.5改善柴油机燃油经济性 用户对柴油机的燃油消耗率非常关注。高喷射压力、独立的喷射压力控制、小 喷孔、高平均喷油压力等措施都能降低燃油消耗率,从而提高了柴油机的燃油使用 经济性。 3.2.6 独立的燃油喷射正时控制 喷射正时直接影响到柴油机活塞上止点前喷入汽缸的油量,决定着汽缸的峰值 爆发压力和最高温度。高的汽缸压力和温度可以改善燃油使用经济性,但导致NO 增加。而不依赖于转速和负荷的喷射正时控制能力,是在燃油消耗率和排放之间实现最佳平衡的关键措施。 3.2.7 可变的预喷射控制能力 预喷射可以降低颗粒排放,又不增加NO 排放,还可改善柴油机冷启动性能、降低冷态工况下白烟的排放,降低噪声,改善低速扭矩。但是预喷射量、预喷射与 主喷射之间的时间间隔在不同工况下的要求是不一样的。因此具有可变的预喷射控 制能力对柴油机的性能和排放十分有利。 3.2.8 最小油量的控制能力 供油系统具有高喷射压力的能力与柴油机怠速所需要的小油量控制能力发生矛 盾。当供油系统具有预喷射能力后将会使控制小油量的能力进一步降低。由于工程 机械用柴油机的工况很复杂,怠速工况经常出现,而电喷柴油机容易实现最小油量 控制。 3.2.9 降低驱动扭矩冲击载荷 燃油喷射系统在很高的压力下工作,既增加了驱动系统所需要的平均扭矩,也 加大了冲击载荷。燃油喷射系统对驱动系统平稳加载和卸载的能力,是一种衡量喷 射系统的标准。而电喷柴油机技术中的高压共轨技术则大大降低了驱动扭矩冲击载 3.3柴油机技术发展方向 21 世纪是科学技术和生产力高度发展的时代,也是充满挑战和机遇的时代。世 界汽车工业继续面临全球环境污染和石油资源匮乏等问题,美国、日本和欧洲各国 都把“降低汽车污染对环境的冲击和节约能源”列为21 世纪汽车技术的前沿问题,而 且对解决问题的途径也有所共识、也就是“三箭齐发”-燃料电池等未来动力的开发, 清洁燃料发动机的开发,以及柴油机、汽油机的改进开发。对车用柴油机而言,重 点方向是进一步降低油耗、NO 排放和颗粒物排放,以满足未来更严格的燃油耗法规和排放法规。今后技术开发将重于进一步优化燃烧过程、开发更为有效和实用的 排气后处理系统以及采用新的低硫优质燃料。 中国应在目前已经开展的研究项目基础上,对直喷燃烧室、四气门、增压中冷、 电控高压喷射和EGR 等进行更深入的研究,早日掌握到实用程度。同时展开柴油机 排气后处理系统的研究开发。应配合石油业界进行低硫柴油的开发。在开发途径方 面,产品开发与技术开发相结合,产、学、研相结合,自行开发与国际合作、引进 相结合。 总结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。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、分段喷射等可以有的改善排放。柴油机在混合动力方面也有应用特 点,高扭矩配合电动汽车的快速响应和零排放,将是一种很不错的选择,而且柴油机普 及也得到了各国政府的普遍支持和政策鼓励,柴油机技术的开发和技术更新日新月异。 所以在今后的汽车时代,柴油机将得到更普遍的应用。柴油机在具备以上优点的同时, 还面临对燃料要求高,排气污染,噪声危害,结构复杂,零部件加工精度要求高等缺点。 参考文献 郑力凡主编.酷车[M].北京.北京理工大学出版社,2008.5 陈全世,仇斌,谢起成著.燃料电池电动汽车[M].北京.清华大学出版社,2005.5[10] 中国机械工业联合会,主办单位 中国汽车工业销售总公司 中国汽车市场[J],2008.10 [11] Zheng Li where editor-in-chief.Cool Cars. Beverly HillsBeijing Institute TechnologyPress, 2007.6 [12] Thomas Connolly Carolyn Begg. Database Systems 北京:电子工业出版社,2004.7 在论文完成之际,我要特别感谢指导老师的热情关怀和悉心指导。在我撰写论文的过程中,魏丽老师倾注了大量的心血和汗水,无论是在论文的选题、构思和资 料的收集方面,还是在论文的研究方法以及成文定稿方面,我都得到了指导老师悉 心细致的教诲和无私的帮助,特别是她丰富渊博的学识、敏锐的学术思维、深厚的 学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终生受益,在此表示真诚地 感谢和深深的谢意。这三年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此,谨向老师 们致以衷心的感谢和崇高的敬意! 最后,向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位老师们表示 衷心地感谢! 指导教师评语(主要评价论文的工作量、试验数据的可靠性、论文的主要内容与 特点、写作水平等): 论文的工作量: 试验数据的可靠性: 论文的主要内容与特点、写作水平: 签名: 答辩委员会评语及论文成绩(主要评价论文的性质、难度、质量、综合训练、答辩情况、不足等。评定论文成绩): 论文的性质、难度、质量: 学生的综合训练、答辩情况、不足等: 论文成绩: 主任委员签名: 郑州交通职业学院毕业论文任务书 论文(设计)题目 国内外柴油机现状与发展 学院 郑州交通职业学院 级07级气运 论文题目的来源、目的与意义:来源:老师供给 目的: 了解柴油机的现状及将来的发展趋势 意义:通过对这一论题的深入调查,更加深入的解柴油机的现状及发展 论文的主要内容: 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, 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,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。 进度计划(进度时间、主要工作内容): 2010 日:论文选题2010 月中旬:收集论文资料2010 月初:撰写论文主要参考文献: 著.《电动车辆及其使用与维修》[M].北京:人民邮电出版社.2002.5论文工作起讫日期: 2010 日至2010