國內(nèi)外柴油機(jī)新技術(shù)剖析

齊連生

（內(nèi)蒙古大學(xué)交通學(xué)院 汽車工程系，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070）

國內(nèi)外柴油機(jī)新技術(shù)剖析

齊連生

（內(nèi)蒙古大學(xué)交通學(xué)院 汽車工程系，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070）

在四沖程內(nèi)燃機(jī)中，柴油機(jī)的熱效率最高，有著壓縮比高、膨脹比大、工質(zhì)充分膨脹做功的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)代的先進(jìn)性能柴油機(jī)的熱效率比汽油機(jī)高、污染物排放相對較少，在汽車動力方面應(yīng)用日益廣泛。文章分析國內(nèi)外柴油機(jī)新技術(shù)，以期為國內(nèi)柴油機(jī)發(fā)展提供方向。

柴油機(jī)；新技術(shù)；發(fā)展

1 當(dāng)代柴油機(jī)技術(shù)

（1）增壓中冷和多氣門技術(shù)。加壓，即把空氣提前壓縮之后再供入氣缸，以期提升空氣密度、增大進(jìn)氣量的一種技術(shù)。中冷技術(shù)，即把加壓后的高溫清新空氣實(shí)施降溫，深層次增加進(jìn)氣量的一種舉措。因?yàn)檫M(jìn)氣量增大，可對應(yīng)地增大循環(huán)供給燃油的數(shù)量，進(jìn)而增大熱力機(jī)的升功率。同樣道理，多氣門技術(shù)還是希望進(jìn)一步增加進(jìn)入空氣的流量。

（2）高壓噴射與電控技術(shù)。新一代高壓噴射體系，噴射壓力早已超出150MPa，乃至為200MPa。柴油機(jī)通過運(yùn)用電控技術(shù)，能夠完成更加準(zhǔn)確的燃油噴射功能，伴著工作狀態(tài)的改變對燃燒排放方式實(shí)施相應(yīng)的即時調(diào)節(jié)，導(dǎo)致在熱力發(fā)動機(jī)全部運(yùn)行范圍內(nèi)均完成相對高效的熱效率，實(shí)現(xiàn)在極小的單位輸出功油耗，和達(dá)到很好的排放標(biāo)準(zhǔn)。

（3）高壓共軌技術(shù)。高壓共軌技術(shù)廣泛應(yīng)用于柴油機(jī)，其實(shí)是一種時間——壓力控制式燃油體系。此類體系的特征是具有一項(xiàng)多缸公用的高壓燃油管路。此項(xiàng)高壓管路被稱作Common Rail，也就是公共軌道。所以我國慣例把此類體系叫做高壓共軌體系，有的叫做CR。咱們把共軌體系的這項(xiàng)高壓燃油管路叫做高壓油軌或簡單叫做油軌。通常油軌被安置在氣缸蓋端呈現(xiàn)管狀和機(jī)身長度導(dǎo)向平行。在和各個氣缸對應(yīng)的方位，安裝高壓油管銜接相應(yīng)氣缸的噴油器。通過電信號（電流驅(qū)動控制信號或者電壓信號）控制共軌體系的噴油器，實(shí)現(xiàn)噴油。如果出現(xiàn)電流控制信號，那么共軌體系噴油器的快速電磁閥安全閥將開啟，引起噴油器針閥兩側(cè)壓力差增大，進(jìn)而針閥升起，最后燃油被壓入氣缸。因?yàn)榇祟愺w系在油軌內(nèi)壓力保持不變，單次柴油供給量總體和供油時段成正比，所以仍被叫做時間——壓力類控制體系。高壓共軌體系具備以下極其凸顯的特征：①燃油系統(tǒng)噴射壓力孤立于柴油機(jī)轉(zhuǎn)動速度與負(fù)載。在柴油機(jī)小轉(zhuǎn)動速度下，依舊能夠完成極大的柴油噴射壓力。此技術(shù)能夠讓柴油機(jī)小速度小負(fù)載時的功能得到改進(jìn)；②對實(shí)現(xiàn)何時噴油與噴油量的控制十分精準(zhǔn)；③對噴油策略的調(diào)整實(shí)力極強(qiáng)。噴油的精準(zhǔn)控制，只決定于快速電磁閥這項(xiàng)工作件，因?yàn)榇斯ぷ骷亓枯p，所以運(yùn)行慣性就極小。精準(zhǔn)控制時，能夠完成在一項(xiàng)運(yùn)行循環(huán)里的多回噴射，高效提高燃燒效率；④燃油噴射壓力可以實(shí)現(xiàn)極大的提高。如今早已實(shí)現(xiàn)160～200MPa；⑤能夠適用于多種發(fā)動機(jī)，在各種柴油機(jī)上得到廣泛運(yùn)用；⑥能夠節(jié)約燃油，減少尾氣排放。

因?yàn)楣曹夡w系具有許多完善的功能，能夠最佳的控制柴油機(jī)燃燒的壓升率，工作噪音也得到進(jìn)一步的降低，拓展了柴油機(jī)的運(yùn)用范疇。另外，對于尾氣排放，特別是顆粒物的控制，得到了顯著降低，可滿足較高的排放標(biāo)準(zhǔn)。

2 影響國內(nèi)柴油機(jī)技術(shù)發(fā)展

（1）傳感器制造技術(shù)。傳感器采集到自動控制系統(tǒng)的工況信號，電控系統(tǒng)的控制量以此作為依據(jù)輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，即傳感器就是控制系統(tǒng)的眼睛。在電氣控制柴油機(jī)中最主要的傳感器配備通常涵蓋：轉(zhuǎn)速傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、空氣流量計(jì)或者進(jìn)氣壓力傳感器、凸輪軸信號傳感器、加速踏板傳感器等。我國柴油機(jī)電控技術(shù)的開發(fā)早已不受傳感器技術(shù)的發(fā)展制約。

（2）執(zhí)行機(jī)構(gòu)制造技術(shù)。牽涉柴油機(jī)電氣控制體系的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，首要涵蓋電氣控制高壓燃油體系、電氣控制尾氣再循環(huán)、電氣控制能調(diào)整噴嘴環(huán)增壓器、電氣控制變速器等。當(dāng)中極其首要的仍是電氣控制高壓燃油體系。此為完成柴油機(jī)電氣控制極其主要的實(shí)行組件。

我國如今電氣控制高壓燃油體系的開發(fā)發(fā)展了很久，部分較成熟的技術(shù)早已著手裝配使用。在開發(fā)與生產(chǎn)電氣控制高壓燃油體系的過程中，高精密度的機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)與快速電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)技術(shù)是技術(shù)難點(diǎn)之一。尤其重要的是關(guān)于高壓共軌體系中心組件高速電磁閥，其機(jī)械生產(chǎn)精密度是如今機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)的最大精度，以我國如今已經(jīng)有的生產(chǎn)實(shí)力很難完成。如今我國完成了柴油機(jī)電氣控制單體泵體系的大批生產(chǎn)，然而關(guān)于共軌體系的大批生產(chǎn)依舊在奮斗過程中。關(guān)于柴油機(jī)共軌體系以及高壓油泵的運(yùn)行功能與靜止封閉性的難題，針對共軌體系的高壓油泵的高壓油輸出壓力通常應(yīng)當(dāng)達(dá)到140～200MPa之上，并且完成平穩(wěn)的輸出的要求，故需要嚴(yán)格控制高壓油泵的結(jié)構(gòu)、材料強(qiáng)度與生產(chǎn)精密度等。共軌體系總體的高壓模塊在運(yùn)行流程里處于連續(xù)的高壓形態(tài)，此關(guān)于全部接頭與總體架構(gòu)，在密封上需要實(shí)現(xiàn)更加嚴(yán)苛的水平。唯有全部處理此類難題，方可讓共軌體系牢靠的運(yùn)作。

（3）ECU制造技術(shù)。關(guān)于ECU也就是控制模塊，依靠于中央處置器器件。如今我國在中央處置器的研發(fā)生產(chǎn)部分盡管具有極大進(jìn)展，然而對于生產(chǎn)柴油機(jī)ECU需求的單片微控制器器件，也缺少相應(yīng)的芯片。我國如今在ECU技術(shù)方面依靠的單片微控制器器件，通常均選取飛思卡爾、英飛靈、英特爾等海外公司的芯片。此類芯片不但功能優(yōu)良，可靠性高，并且可以滿足實(shí)際使用情況，如今可以符合國內(nèi)發(fā)展的需要，然而對國外形成了較強(qiáng)的依賴，不利于長久發(fā)展，且依舊沒有攻克自主設(shè)計(jì)難題。

除了上述影響因素外，影響柴油機(jī)技術(shù)研發(fā)的外部因素眾多，關(guān)鍵是更加嚴(yán)厲的法律制約及柴油質(zhì)量的難題。無論是更為嚴(yán)苛的排放法規(guī)，還是具有重要影響的柴油質(zhì)量，既是制約我國柴油機(jī)技術(shù)進(jìn)步的巨大難題，同時也是推動柴油機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的重要方向，需要研發(fā)者堅(jiān)持不懈的努力。

齊連生，主要研究方向：柴油機(jī)。