淺談柴油發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

佟力平

[摘 要] 本文通過(guò)對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，并對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的現(xiàn)狀與問(wèn)題加以結(jié)合。采用增壓中冷技術(shù)、控制顆粒排放技術(shù)、冷卻式EGR與高壓電控共軌技術(shù)、多氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)等節(jié)能新技術(shù)，以更好的適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)，讓現(xiàn)代柴油發(fā)動(dòng)機(jī)能夠?qū)⒉裼桶l(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能提高到一個(gè)新的層面。更好的做到節(jié)能減排，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展。

[關(guān)鍵詞] 柴油發(fā)動(dòng)機(jī) 高壓電共軌技術(shù) 發(fā)展趨勢(shì) 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)

[中圖分類(lèi)號(hào)] S23 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1003-1650 （2014）01-0210-01

一、前言

隨著社會(huì)與科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，環(huán)保觀念、可持續(xù)發(fā)展觀念不斷深入人心。越來(lái)越多的行業(yè)加入到節(jié)能減排的大隊(duì)伍中。在發(fā)達(dá)國(guó)家的轎車(chē)中，柴油轎車(chē)所占的比例出現(xiàn)了逐漸增長(zhǎng)。更有電控汽車(chē)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)明與運(yùn)用，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在技術(shù)方面有了很大的突破，尤其是將傳統(tǒng)的燃油噴射系統(tǒng)的組成部分與具有結(jié)構(gòu)特征的高壓共軌系統(tǒng)都發(fā)生了改變。為了跟上國(guó)際排放與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的步伐，越來(lái)越多的節(jié)能減排技術(shù)得到了很好的運(yùn)用。大力推動(dòng)了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展。

二、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

1.柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)相較于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)而言，主要有省油、環(huán)保、扭矩更大這三個(gè)優(yōu)點(diǎn)。第一，柴油本身的能量密度含量就比汽油要高，再加上柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率也比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)要高。所以，一般而言，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油量能夠比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油量低百分之三十到百分之四十左右。第二，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是富氧燃燒，所產(chǎn)生的一氧化碳、碳?xì)浠衔锱c二氧化碳的排量要比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的排量低很多。第三，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)排量相同時(shí)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的力氣要比汽油機(jī)的力氣大，從而使得柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩更大。

2.柴油發(fā)電機(jī)的缺點(diǎn)

雖然柴油發(fā)動(dòng)機(jī)相較于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在很多方面存在優(yōu)勢(shì)，但想要更好做到節(jié)能減排，就必須克服以下幾個(gè)問(wèn)題。

第一，進(jìn)一步降低油耗存在技術(shù)限制。雖然相較于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)而言，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗較低。但隨著可持續(xù)發(fā)展觀念的逐步深入，需要對(duì)油耗進(jìn)行進(jìn)一步的降低，這是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前需要克服一個(gè)較為重要的問(wèn)題。

第二，質(zhì)量問(wèn)題。一般柴油發(fā)動(dòng)機(jī)采用的方式主要是壓燃，這對(duì)材料的要求比較高，壓縮量也比較大。導(dǎo)致柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量在相同排量的情況下比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)要大。

第三，尾氣排放方面仍然存在問(wèn)題。雖然柴油發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是富氧燃燒，所產(chǎn)生的一氧化碳、碳?xì)浠衔锱c二氧化碳的排量要比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的排量低很多。但是其排放出的NOx與顆粒難以控制。

三、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能新技術(shù)

1.增壓中冷

所謂增壓，就是指將進(jìn)入到柴油發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)的空氣密度增加。而中冷是指將已經(jīng)經(jīng)過(guò)壓縮的空氣的溫度降低。從而達(dá)到增大進(jìn)入柴油發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)空氣量，讓其能夠在不改變發(fā)動(dòng)機(jī)排量的前提下，對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率進(jìn)行提高，以降低升功率的效果。

2.控制顆粒排放

顆粒是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的主要成分之一，而且，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)難以控制對(duì)其的排放量。安裝顆粒捕捉器能夠把柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中產(chǎn)生的顆粒過(guò)濾，能夠達(dá)到很好的凈化效果，減少對(duì)人體產(chǎn)生的危害。而安裝氧化催化器能夠降低尾氣中的碳?xì)浠衔?、一氧化碳與顆粒中的可溶的有機(jī)成分活化性能，讓這些以降低的懲罰能夠與尾氣中的氧氣在低溫環(huán)境下發(fā)生反應(yīng)。以這種方式來(lái)降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的有害物質(zhì)的排放量。

3.冷卻式EGR

在EGR氣體的流動(dòng)管上安裝好冷卻裝置，在其進(jìn)入氣管之前需要先將溫度降低，因此，其燃燒溫度會(huì)比一般EGR系統(tǒng)要低很多。由于進(jìn)氣的密度比較高，進(jìn)入燃燒室的氣體量較大，讓燃燒更加完整，以此來(lái)減少PM的排放量。

4.高壓電控共軌

自從高壓電控共軌式的燃油噴射系統(tǒng)問(wèn)世以來(lái)，傳統(tǒng)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)基本都發(fā)生了改變。能夠?qū)⑷加蛪毫Φ男纬膳c燃油量的計(jì)算在時(shí)間與系統(tǒng)上的功能與部位方面都分開(kāi)，這是高壓電控系統(tǒng)的最大特點(diǎn)。對(duì)燃油量的傳輸與形成燃油壓力基本與噴油的過(guò)程沒(méi)有關(guān)聯(lián)。電控單元發(fā)出指令，依靠這一指令對(duì)每個(gè)噴油器進(jìn)行控制。讓每個(gè)噴油器都能夠按照所需的要求來(lái)精確的噴油，讓其正式的從共軌中調(diào)和出具有所需要求的精確壓力與精確循環(huán)的燃油。對(duì)燃燒過(guò)程進(jìn)行改善，不僅能夠提高燃燒效率，而且能夠減少排放與燃燒時(shí)產(chǎn)生的噪音。

5.多氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)

多氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)一般三氣門(mén)式，由兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)與一個(gè)排氣門(mén)組成。四氣門(mén)式，由兩個(gè)排氣門(mén)與兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)組成。五氣門(mén)式，由三個(gè)進(jìn)氣門(mén)與兩個(gè)排氣門(mén)組成。多氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)的每一個(gè)汽缸的數(shù)目都超過(guò)兩個(gè)。氣門(mén)的位置一般在汽缸燃燒室中間兩側(cè)的傾斜位置上。能夠盡可能的擴(kuò)大氣門(mén)頭的直徑，以達(dá)到增加氣流通過(guò)的面積、改善并提高換氣的性能的目的。從而形成一個(gè)中心位置有火花塞的緊湊型的燃燒室。能夠讓混合氣得到迅速的燃燒，以此來(lái)提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。

四、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

盡管當(dāng)今世界的各種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)各有其特點(diǎn)，但從總體上看，都有著優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、代用燃料與使用能夠降低污染的柴油添加劑的趨勢(shì)。其中優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠減少因摩擦而造成的損失，從而提高機(jī)械的效率。指示效率乘以機(jī)械效率的結(jié)果就是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的有效效率。因此，必須對(duì)減少摩擦損失與提高機(jī)械效率這一環(huán)節(jié)加以重視。因?yàn)檫@將直接對(duì)機(jī)械的效率造成影響。代用的原諒一般是二次能源，主要是植物油、氫、天然氣、燃料電池等具有降低環(huán)境污染效果的燃料，而且這些燃料的來(lái)源都是比較可靠的。研究出能夠降低污染并做到節(jié)能的柴油添加劑，能夠使燃料的燃燒性能得到改善。這一趨勢(shì)對(duì)于已經(jīng)投入使用的車(chē)輛而言，是較為理想的技術(shù)處理方法。

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