浅谈柴油机的综合特性

1、    浅谈柴油机的综合特性    梅干【摘  要】文章主要是分析了柴油机的特点，在此基础上讲解了车用发动机型式及主要技术，望可以为有关人员提供到一定的参考和帮助。【关键词】柴油发动机;先进技术;发展趋势1、前言当前能源危机和环境污染问题的日益严重，节约资源，保护生态环境是世界各国的共同目标。柴油机是当前产业化中热效能最高、最节约以及有害废气排放量最少的机型，收到了各国的共同重视，为此文章对车用柴油机展开了研究和探讨。2、柴油机的特点2.1、柴油机相对于汽油机的特点柴油机与汽油机相比，主要有三大优点：（1）经济。首先，每单位柴油的能量含量比汽油

2、高;其次，柴油机的压燃特性，使其热效率比汽机高。一般柴油机的油耗要比汽油机的低30%40%。（2）环保。一般来说，机动车的主要排放物有一氧化碳、碳氢化合物、二氧化碳、颗粒物和氮氧化物。相对而言柴油机的一氧化碳、碳氢化合物和二氧化碳排放量极低，但在颗粒物和氮氧化物的排放控制上要比汽油机更难处理。这是柴油机本身的特性造成的，可通过现代技术处治。（3）柴油机低速大扭矩的特性，为汽车提供了更好的使用性能。通过采用先进的燃油喷射技术和电控技术，现代柴油机在动力性、加速性、舒适性指标上已经无异于汽油机。2.2、柴油机动力与其他动力的比较（1）气体燃烧具有低nox.低微粒排放.蕴藏量丰富等一些潜在的优点。但

3、是由于，目前气体燃料技术尚处于发展阶段，特别是在中国，气体燃料都是在一定的压力下工作，在运输和工作中可能会出现泄漏和产生碰撞，造成安全隐患。其次是加气站的建设问题。（2）相对于电动车，生产电能产生的污染更大，因为这仅仅是一种污染的转移，况且由于电池技术存在着瓶颈，目前电动汽车还不具备大规模生产和使用条件。2.3、柴油机发动机的主要问题柴油发动机存在的主要问题就是氮氧化物和黑色的碳烟。柴油机在燃烧时的压力和温度都高于汽油机，吸入燃烧室里的空气也较多，燃烧室内剩余空气中的氧气和氮气很容易在高温、高压的条件下发生反应，而生成氮氧化物。燃烧区域中油滴周围的含氧量相对柴油汽较低，影响了柴油的充分燃烧，这

4、将导致碳烟（燃油中未燃烧的碳）的排放，也就是颗粒物。不过，随着柴油机技术的进步，其环保性能已大有改善。自1998年以来，新型公路用柴油机的颗粒物排放量已降低了83%，氮氧化物的排放量也已降低了63%，达到欧洲或欧洲的柴油机发展已经基本消除了黑烟。这主要得益于90年代以来柴油机技术的不断创新发展，燃油供给、燃烧室设计和涡轮增压方面的改良。3、车用发动机型式及主要技术3.1、预燃式和直喷式柴油机早期的柴油机较多采用涡流室式或预燃室式燃烧室，即在缸盖上增加了一个涡流室或预燃室，柴油先被喷入涡流室或预燃室与空气混合燃烧然后再与汽缸内的空气混合燃烧，这种形式的柴油机就叫做非直喷式。非直喷式柴油机噪声小，

5、运行平稳，制造成本较低。所谓直喷式柴油机就是把柴油直接喷入气缸进行燃烧，由于喷油压力力的提高以及缸内压缩空气旋转熟读的加大，使得直接的燃烧状况大大改善3.2、喷油泵-喷油器和单体泵技术柴油机燃油系统主要是高压油泵和喷油器.先期广泛采用的是整体是高压泵.通过单独的高压油管将柴油经喷油器喷入气缸。其缺点是燃油的喷油时机难以控制，而且体积大，管线长，布置困难。随着柴油机技术的发展.现在又兴起一种单体式喷油泵形式（称为单体泵）.它实际上是将整体式喷油泵化整为零.发动机每个气缸燃油喷射由各自的独立喷射单元来完成。3.3、泵喷嘴技术喷油泵与喷油嘴之间用一根很短的高压油管相连，而对于单体泵而言，很短的高压油

6、管相连，而对于泵喷嘴而言，喷油泵与喷油嘴组合为一体，直接安装在柴油机气缸盖上，由顶置凸轮轴驱动。它的最大优点是能够减轻或者消除在柴油流动和喷射的过程中，在高压油管内所形成的压力波影响。因为这个压力波会妨碍喷油系统与负荷、转速的良好匹配，并会随着高压管的长度增长而增大。因此，缩短高压油管的长度（喷油泵的设计思想）或干脆不要高压油管（泵喷嘴的设计思想），减少柱塞与喷油嘴之间的高压容积，可以得到接近于凸轮轮廓线所规定的供油规律。尤其是泵喷嘴，早在十几年前已经用在通用汽车上，现在有电子技术的精确控制，使其性能得以提高。高压喷油嘴式喷油系统可以自由调节喷射定时.喷射压力高.但是对于转速有较大的依赖.适合

7、与较大型的柴油机匹配.其代表是英国的卢卡斯（lucas）公司载重车用柴油机喷油系统.英国ge公司开发的机车柴油机电控喷油系统等。3.5、涡轮增压技术废气涡轮增压技术是上世纪60年代后得到大量应用技术，他利用排气的能量来驱动一个涡轮压气机，以增加进气压力，从而大幅度提高发动机的功率输出，同时减少燃油消耗.降低排放.目前这一技术在柴油机上得到广泛应用.欧美的柴油机约95%都采用废气涡轮增压。但是增压器自身的惯量使得发动机的加速响应和低速性能受到影响，造成低速扭矩下降、排烟增加。要想弥补这一缺陷，简单的方法是牺牲高速性能或牺牲一定的经济性。可变截面涡轮增压系统可解决这个难题。该系统通过改变取决于转速

8、或流量的涡轮叶片角度可同时控制由导向叶片中通道宽度所决定的有效涡轮面积和转子的燃气进口角，从而控制涡轮的可用能量。当发动机低速运转时，调节涡轮面积，改善流经涡轮的废气能量和利用程度，从而使发动机的扭矩特性得到大幅度提高，廢气排放品质也相应得到改善;发动机高速运转时，由于增加了涡轮有效工作面积，不存在增压器超速和发动机超压的现象;发动机加速运转时，通过调节涡轮面积.也可以在短时间内提供足够的进气量.改善其加速性能。4、结束语由上可知，为能够节约资源，保护我国生态环境，车用柴油机的优势十分明显，其的能量转换高，发展已经成熟。电控压电共轨系统、hcci均质混合燃烧等先进技术能够进一步促进柴油机的发展。参考文献：1罗兵富，贺川，付磊. 柴油发动机常见故障的维修与保养j. 装备维修技术，2020（1）