柴油机可变涡流技术
涡流室式与直喷的区别
涡流室式发动机
涡流式燃烧室由涡流室和主燃烧室组成。
涡流室位于气缸盖上，呈球形或倒钟形，占总压缩容积的50～80％，有切向通道与主燃烧室相通。
在压缩行程时，压入涡流室的空气产生强烈的涡流运动，促使喷入其中的燃料与空气混合。
着火后混合物流入主燃烧室，形成二次流动，进一步与主燃烧室内的空气混合燃烧。
其特点是涡流室燃烧室和预燃室燃烧室都用轴针式喷油器，喷油压力较低，工作可靠；由于涡流室内涡流随转速增高而加强，柴油机高转速时柴油和空气仍能很好地混合。
涡流室式柴油机工作过程柔和，排气中有害成分较少。
但散热损失和气体流动损失大，而且后燃较严重，故燃料消耗率较高；冷车起动困难，往往需要加装预热塞。
直喷式发动机
直喷式是将柴油直接喷射入气缸内与高温高压的空气混合燃烧。
特点：燃烧迅速，故经济性好有效燃油消耗率低，热量损失少。
1、行程：涡流式（60mm）比直喷式（55mm）长，所以排量相对大一些涡流室为231cc，直喷为211cc。
2、功率：由于涡流式先经过预燃室，再到主燃烧室，使空气与燃料充分混合，燃烧更充分，功率较直喷式大。
同时油耗也要比直喷式多。
（具体高出多少没有具体的数据，涡流室的只有全润在生产，他们没有测试，所以不知道数据）。
《现代汽车排放与控制技术》第六章 车用柴油机排放控制技术
a) Cummins的柴油机排放技术对策 （2003）
b）ISUZU的欧III柴油机排放技术 对策（1999）
c) Siemens 的柴油机排放技术对策 （2003）
d) DENSO的欧IV柴油机排放技术对策 （2002）
e) Bosch公司（2003）
从以上可以分析为满足欧III、欧IV的标准，采取的柴油 机排放控制关键技术如表所示
标准
技术对策
欧III
高压喷射＋电子控制＋增压中冷
欧IV
高压喷射以降低微粒＋EGR以控制NOx＋VNT以控制瞬态AF（控制微粒） 高压喷射以降低微粒＋优化燃烧进一步降低微粒＋NOx后处理以降低NOx
冷却式EGR以降低NOx＋优化燃烧进一步降低NOx＋微粒捕集DPF
6.2柴油燃烧系统技术
6.2.1 燃烧室的改进 混合气的形成和燃烧与燃烧室有密切关系。燃烧室的
6.1概述
6.1.1 柴油机与汽油机排放控制技术的异同 (1)柴油机的燃烧方式与汽油机不同。 (2)柴油机和汽油机的排放污染物不同。 (3)降低排放的后处理技术措施不同。
图6-1 不同轿车的NOx排放量和 燃油经济性
同时，柴油机由于热效
率高，因而在燃油经济性 方面具有明显的优势。图 6-1给出了采用不同发动机 轿车的NOX比排放量和燃 油经济性的对比。
（1）抑制预混合燃烧以降低NOX；
（2）促进扩散燃烧以降低微粒。
下图为推迟喷油提前角会使NOx排放降低，但微粒 排放却增大，这时应同时采用加快燃烧速度的其他措施 以抑制微粒排放的恶化。
图6-2低排放柴油机燃烧过程制思路
• 6.1.3柴油机排放控制的对策技术
表6-1给出了降低柴油机NOx和PM排放的技术
图6-4 三种燃烧系统的放热效 率曲线
VGT&VNT
变的是截面详解VGT可变截面涡轮增压器2010-11-29 11:01 来源：Che168随着技术的发展，人们对于汽车发动机的要求也越来越苛刻，不仅要拥有强劲的动力，还必须拥有极高的效率和足够清洁的排放。
这就要求发动机在各种工况下都能要达到其最高效的工作状态，因此就必须满足发动机各个工作状态下对于进气量的需求。
这就要求发动机的各部件都能够通过“可变”来满足在不同工况下的条件。
比如我们所熟悉的可变气门正时/升程技术，可变进气歧管技术都是如此。
那么在柴油发动机上常见的VGT可变截面涡轮增压技术，又有些什么作用呢？下面我们就一起来了解一下。
『废气带动涡轮，涡轮再带动叶轮对空气进行增压，从而有效增大进气量』涡轮增压技术是发动机上常见的技术之一，它的原理其实非常简单：涡轮增压器就相当于一个由发动机排出的废气所驱动的空气泵。
在发动机的整个燃烧过程中，大约会有1/3的能量进入了冷却系统，1/3的能量用来推动曲轴做工，而最后1/3则随废气排出。
拿一台功率200千瓦的发动机举例，按照上面提到的比例，它在排气上的消耗的动力大约会有70千瓦。
这部分功率有一大部分随着高温的废气以热能的形式消耗掉，而废气本身的动能可能只有十几千瓦。
但是千万别小看这十几千瓦，要知道家用的落地扇功率不过60瓦左右！也就是说，即使十几千瓦也足够驱动两百多台电风扇了！可想而知，用废气涡轮驱动空气所带来的增压效果非常可观。
『BMW的并联双涡轮技术』虽然发动机全负荷状态下时排气能量非常可观，但当发动机转速较低时，排气能量却小的可怜，此时涡轮增压器就会由于驱动力不足而无法达到工作转速，这样造成的结果就是，在低转速时，涡轮增压器并不能发挥作用，这时候涡轮增压发动机的动力表现甚至会小于一台同排量的自然吸气发动机，这就是我们经常说的“涡轮迟滞（Turbo lag）”现象。
『大众1.4TSI发动机的小尺寸涡轮拥有较低的启动惯量』对于传统的涡轮增压发动机来说，解决涡轮迟滞现象的一个方法就是使用小尺寸的轻质涡轮，首先，小涡轮会拥有较小的转动惯量，因此在发动机低转速时，在发动机较低转速下涡轮就能达到最佳的工作转速，从而有效改善涡轮迟滞的现象。
柴油机电控技术发展三个阶段的技术简介.doc
柴油机电控技术发展三个阶段的技术简介柴油机电控技术的发展柴油机电控技术是在解决能源危机和排放污染两大难题的背景下，在飞速发展的电子控制技术平台上发展起来的。
汽油机电控技术的发展为柴油机电控技术的发展提供了宝贵经验。
柴油机电控技术发展的三个阶段：位置控制、时间控制、时间—压力控制（压力控制）第一代柴油机电控燃油喷射系统（常规压力电控喷油系统）优点：结构不需改动，生产继承性好，便于对现有柴油机进行升级换代。
缺点：系统响应慢、控制频率低、控制自由度小、控制精度不够高，喷油压力无法独立控制。
第二代柴油机电控燃油喷射系统（高压电控喷油系统）改变了传统燃油供给系统的组成和结构，主要以电控共轨（各缸喷油器共用一个高压油管）式喷油系统为特征，直接对喷油器的喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油规律、喷油压力等进行“时间－压力控制”或“压力控制”。
特点：通过设置传感器、电控单元、高速电磁阀和相关电/液控制执行元件等，组成数字式高频调节系统，有电磁阀的通、断电时刻和通、断电时间控制喷油泵的供油量和供油正时。
但供油压力还无法独立控制。
●柴油机电控燃油喷射系统的优点1.改善低温起动性。
电子控制系统能够以最佳的程序替代驾驶员进行这种麻烦的起动操作，使柴油机低温起动更容易。
2.降低氮氧化物和烟度的排放。
采用柴油机电控技术，可精确地将喷油量控制在不超过冒烟界限的适当范围内，同时根据发动机工况调节喷油时刻，从而有效地抑制排烟。
3.提高发动机运转稳定性。
4.提高发动机的动力性和经济性。
采用柴油机电控系统，无论负荷怎样增减，都能保证发动机怠速工况下以最低的转速稳定运转，有利于提高其经济性。
5.控制涡轮增压。
柴油机电控系统中，ECU根据传感器信号精确计算喷油量和喷油正时。
从而提高发动机的动力性和经济性。
采用电子控制技术可以对增压装置进行精确的控制。
6.适应性广。
只要改变ECU的控制程序和数据，一种喷油泵就能广泛用在各种柴油机上，而且柴油机燃油喷射控制可与变速器控制、怠速控制等各种控制系统进行组合实现集中控制，有利于缩短柴油机电控系统开发周期，并降低成本，从而扩大柴油机电控系统的应用范围。
柴油机进气涡流调节形式及阀板尺寸对进气特性的影响
柴油机 Diesel Engine
Vol.28 （2006） No.3
性能与净化
柴油机进气涡流调节形式及 阀板尺寸对进气特性的影响
李向荣 !，董元坤 !，李丽婷 "
（1. 北京理工大学 机械与车辆工程学院，北京 100081 ；2. 711 研究所， 上海 200090） 摘 要：设计了 Z1132 柴油机带涡流调节阀的双进气道，并在稳流气道试验台 上对该组气道进行了试验。分析了
!
概
述
进气涡流对高速直喷柴油机缸内混合气形成、 燃烧、性能和排放都有极其重要的影响。在发动 机低速运转时，直列泵喷油压力降低，燃油喷雾 性能变差，要求有较强的涡流运动以加强油雾与 空气的混合；而在高速时喷射压力提高，混合气 形成所要求的涡流比降低，所以，在发动机每一 工况下都对应有一个最佳涡流比，使混合气形成 和燃烧过程最佳 [2]。由于可调进气涡流具有如此重 要的作用，本文介绍了实现可调进气涡流的两种 方法：调节垂直挡板法和调节转阀法，并研究了 流量系数和涡流比在调节后的变化规律，以及垂 直挡板与转阀对进气特性的不同影响。
Hale Waihona Puke 2 3 4 $ ! Δ% ! Δ
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$# 试验缸盖 "# 小稳压罐 (# 大稳压罐
%# 模拟气缸套 &# 压差计 )# 流量调节阀 图$
!# 叶片风速计 ’# 孔板式流量计 *# 计数器
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挡板示意图
稳流气道试验台
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试验评价参数
（a ） 进气流量系数 进气流量系数为某一气门升程下，通过气道
的实际空气流量与理论空气流量之比： G F =G /G r （1） 式中， G 为实验测量空气流量， G r 为理论空 气流量，理论空气流量截面取进气阀座喉口截面 A v（直径 ） ，因此， G r=A vV0=A v ρ ! 2Δ! （2）
柴油机可调涡流比燃烧过程三维仿真
柴油机可调涡流比燃烧过程三维仿真李海鹰;于波;叶剑【摘要】在柴油机进气歧管前安装蝶形涡流调节阀,通过调整直气道侧的有效流通面积改变缸内涡流强度.在稳流吹风试验平台,研究涡流调节阀角度对进气道流量因数和涡流比的影响,并结合粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)分析缸内涡流的形成过程.采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)评估涡流调节阀角度对缸内混合气体形成过程的影响,计算结果可复现三维PIV测量的缸内流场结构和相似的涡心位置.随着进气门关闭,涡流比从0.57提高到2.05,油气在周向的相互作用增强,从而加速预混燃烧阶段的放热速度,促使燃烧重心提前、燃烧持续期缩短.在相同进气流量条件下,强涡流运动也促使累积放热量增加.【期刊名称】《计算机辅助工程》【年(卷),期】2019(028)002【总页数】8页(P19-26)【关键词】柴油机;燃烧;调节阀;涡流比;粒子图像测速【作者】李海鹰;于波;叶剑【作者单位】中国北方发动机研究所,天津300400;中国北方发动机研究所,天津300400;中海油能源发展装备技术有限公司,天津300452【正文语种】中文【中图分类】TK4210 引言为提高柴油机综合性能，中国北方发动机研究所自主开发一款小型高强化柴油机。
在这款小型高强化柴油机的研发过程中，有针对性地开展一系列相关设计和研究工作。
[1-5]在采用高增压技术的小型化柴油机的开发过程中，进气系统亟待改善低速扭矩不足和高速空气不够的现状。
为解决这一问题，专家们采取一系列措施。
MIGAUD等[6]设计长度可变进气管，借助进气管自身的压力波动提高低速端扭矩、改善汽车发动机响应速度、降低CO2排放。
德国的ADOLPH等[7]设计气门座结构，增强低气门升程下的涡流强度。
英国布鲁内尔大学的LI等[8]遮挡部分进气阀流通面积，提高汽油发动机的滚流比。
GM 公司开发的新型3.0 L Duramax 柴油机
G M公司开发的新型3.0LD u r a m a x柴油机ʌ意ɔG.B O R E T T O V.V E R D I N O A.V A S S A L L O M.U M I E R S K I摘要:全新的3.0LD u r a m a x直列6缸柴油机是专门为GM公司新的全尺寸系列卡车平台开发设计的,它将用于下一代雪佛兰S i l v e r a d o㊁GM CS i e r r a及其他车型㊂为了确保这种动力系统能与车辆平台最佳地集成,选择了高度集成的全铝柴油机结构,打破了皮卡常用的V形发动机的布置模式㊂在这种情况下,整车布置对发动机的结构长度要求很高,但直列式布置为发动机提供了所必要的性能优势,可满足最低的燃油耗和苛刻的舒适性要求㊂关键词:发动机结构;技术参数;开发设计0前言2018年,包括轻型卡车㊁轿车㊁轻型和中型皮卡㊁运动型多功能车(S U V)及轻型运货车在内的整个汽车市场,北美地区(美国㊁加拿大和墨西哥)的柴油机份额约为4%,与欧洲地区约35%的市场份额相比差距较大[1]㊂在已签订了北美自由贸易协定(N A F T A)的地区,柴油机的需求量达到了70万台㊂因此,尽快开发出新型的现代6缸柴油发动机并投放市场,是GM公司在2014年作出的战略性决策㊂这款发动机主要是针对轻型皮卡和大型S U V的性能㊁工作效率㊁耐久性来设计的㊂本文将介绍GM公司设计该款新型发动机的开发步骤㊂这款发动机除了需要满足更严苛的排放标准法规外,还需要满足北美皮卡用户对燃油耗㊁功率㊁牵引负荷和舒适性等方面更高的期望㊂同时,本文还将介绍该款发动机在热力学㊁力学㊁空气系统及减排技术等方面的主要技术特点㊂1开发目标选择发动机结构型式是开发工作的第一步㊂GM 公司的研究人员对发动机的各种结构型式进行了比较研究,并对优先目标属性的选项进行了全面比较和评价(表1)㊂发动机的直列布置型式相较于V形布置型式在燃油耗㊁功率㊁噪声-振动-平顺性(N V H)和成本(包括3缸和4缸变型机模块化)方面表现出明显的优势㊂缩短发动机的长度是1项挑战,这要求发动机在铸铝气缸体的曲轴箱内必须保持尽可能小的气缸间距,同时又不能损害其可靠性和耐久性㊂因此,研究人员在设计发动机结构时,所选择的峰值压力和压缩比规定值要满足较低的摩擦要求㊂GM公司开发的3.0L D u-r a m a x柴油机的基本参数如表2所示㊂研究人员将确定的新的高效能燃烧过程与经过优化的进气系统相结合,获得了令人信服的功率和扭矩特性曲线(根据S A E J1349标准进行测量)㊂图1示出了目前3.0L皮卡目标市场主要竞争机型的技术指标㊂从数据中可以看到,该款柴油机不仅具有较高的低速扭矩(对挂车的行驶和灵活性很重要),而且在宽广的转速范围内可提供较高的功率输出㊂2燃烧设计新型柴油机的开发核心是其燃烧过程㊂研究人员的开发目标是优化发动机的性能㊁原始排放㊁燃油耗和燃烧噪声,同时实现发动机的最低燃油耗值,并符合美国T i e r3废气排放标准法规的要求㊂研究人员对燃烧过程的基本参数,如行程/缸径比㊁压缩比㊁燃烧室几何结构㊁负荷运动㊁喷射参数等进行了优化(图2)㊂研究人员对发动机进行改进的目标之一,就是使发动机在转速较低,且扭矩和负荷发生突变时,具备实现快速响应的能力,同时依然保有较高的升功率(高达74 k W[2])㊂具有高功率密度的轻型发动机力求采用较低的压缩比,这样将有助于改善废气排放㊂因此,为了满足发动机的额定功率㊁排放和冷起动之间的最佳平衡,研究人员将压缩比的值设定为15.0㊂352021 NO.4汽车与新动力36汽车与新动力表1 直列6缸发动机(R 6)和V 型6缸发动机(V 6)关键标准选项的比较项目性能对比特性气缸布置R 6机型V 6机型气缸夹角/(ʎ)-6090评价舒适性长-+++对于安装长度或综合方面是关键㊂宽+---高--+取决于直列式发动机对横轴的安装角㊂质量净质量++-90ʎ夹角机型需要平衡轴㊂燃油耗摩擦+++-V 6机型为正时传动机构和平衡轴㊂冷却水压力(Δp )损失+--直列式发动机为Δp 最小残余横向流动㊂暖机特性+--V 6机型质量和大的外表面㊂进气和排气系统压力损失+--在外部进气情况下因管路较长,导致损失较大㊂功率空气和废气系统布置++++V 6机型因损失较大,可能较差㊂N V H一阶平衡轴无无有平衡轴噪声++++-二阶惯性力++--曲轴扭转振动---+发动机刚度(弯曲㊁扭转)--+曲轴刚度+---气缸体曲轴箱刚度/曲轴箱隔板++---一阶和二阶惯性力/惯性力矩-++零部件和装配++---虽然V 6结构型式提高了曲轴箱抗弯强度,并降低了曲轴的扭转振动,但是直列式发动机有利于取消平衡轴,其N V H 特性仍有二阶力矩㊂成本机型模块化+---注:++表示出色;+表示好;-表示尚可;--表示差㊂表2 G M 公司的3.0LD u r a m a x 柴油机技术参数项目参数发动机配置直列式6缸发动机,每缸4气门纵向安装,双顶置凸轮轴(D O H C )排量/L2993气缸直径/m m84.0活塞行程/m m 90.0压缩比15.0额定功率/k W205(3500~4000r /m i n)最大扭矩/(N ㊃m )610(1500r /m i n)最高气缸压力/M P a17.0(设计参数为18.0)气缸体曲轴箱带铝制曲轴箱底部的半封闭式气缸体曲轴箱气缸盖双层铝曲轴材质锻钢活塞材质铝正时传动机构两级链传动,机油泵皮带传动冷却系统主动热管理,流量可调机械式水泵润滑系统流量可调式机油泵燃油喷射系统G 4.5S 电磁阀式喷油器;250M P a 高压泵(H P 5D )增压系统滚动轴承可变涡轮废气涡轮增压器废气再循环高压(无冷却系统)/低压(有冷却系统)增压空气冷却系统低温水/增压空气冷却器,电动风扇进气系统无级进气涡流调节废气后处理系统氧化催化转化器(D O C ),选择性催化还原的颗粒捕集器(S C R F ),超滤选择性催化还原(U F -a S C R )系统,氨逸出催化转化器(A S C )发动机质量(满足D I N 70020G Z 标准)/k g212图1 3.0LD u r a m a x 柴油机扭矩和功率特性曲线与目标市场主要竞争机型的比较螺旋进气道产生的涡流比相对较小,其值为1.4,这表示发动机在额定功率时获得了高的进气空气流量㊂为了增加气缸部分负荷区域内空气的涡流运动,研究人员应用了涡流控制阀板(V S A ),可在必要时将涡流比提高到2.5㊂燃烧室的几何结构对确定燃烧系统总体性能起到了重要作用㊂研究人员在对单缸机和多缸机进行试验和优化前,通过详细的三维计算流体动力学(3D -C F D )软件模拟分析了各种设计方案,最终选择了1种空气利用效果特别出色的设计方案[3]㊂该柴油机选用了9孔喷油器,其每30s 的流量为372021 NO.4汽车与新动力图2 开发燃烧过程的模拟方法,具有专门开发的活塞顶燃烧室凹坑的高强度活塞剖视图;带有V S A 的进气系统的气道和流通示意图0.38L ,喷雾锥角为155ʎ,喷油嘴凸出气缸盖火力面为2.0m m ㊂这种喷油器设计已被证实了可在部分负荷和全负荷情况下满足所有指标(如炭烟㊁碳氢(H C )㊁C O ㊁有效燃油耗)㊂这种喷油嘴方案因其喷孔的直径仅为0.116m m ,发动机即使在高功率运转下也能满足皮卡用户所期望的燃烧抗结焦性能的要求㊂3 润滑和主动热管理机油循环回路的设计要求确保最佳冷却和润滑效果,同时有利于减小发动机的机械摩擦㊂为此,研究人员在机油循环回路中配备了供油量可变的机油泵(c V D O P ),并由1个电磁阀根据特性曲线场需求来控制其机油的供油量㊂该柴油机配备了主动热管理系统(A T M ),发动机能在所有的运行工况下快速达到燃油耗的最佳运行温度㊂为降低热损失和机油粘度,发动机要保持尽可能高的燃烧室温度㊂气缸体与气缸盖之间的冷却液循环回路是分开的,由机械式冷却液泵供应的冷却液流量借助集成在发动机出口的冷却液控制模块(M R V )按需分配到每个部件㊂冷却液通过集成在铸件中的通道进入循环回路,并经分配装置控制流入气缸盖和气缸体的流量㊂冷却液循环回路在气缸盖和气缸体内的流动方向是横向交错的,因此气缸体冷端的另1个通道收集了冷却液并将其引导回冷却液控制阀(图3)㊂图3 带有旋转阀的冷却液循环回路和M R V4 增压和废气再循环空气系统开发的主要目标是在保持高额定功率和高E G R 兼容性的同时实现高起动转速㊂盖瑞特(G a r -r e t t )公司提供的可变几何截面涡轮增压器(V T G )是电动控制的,并具有滚动轴承减摩技术,可在瞬态和冷机运行时实现快速响应㊂为了获得可靠的耐久性和使用寿命,该涡轮增压器采用了冷却液冷却,即使在最严苛的行驶循环也能安全可靠地运行㊂在优化N V H 性能方面,研究人员一方面对发动机进行了精确平衡,另一方面在冷凝器和出口处使用了谐振器㊂为了在所有发动机工况下都能最佳地利用E G R ,研究人员为E G R 系统设置了高压(H P )和低压(L P )管路㊂冷却液冷却的紧凑型E G R 阀控制高压系统,主要用于发动机的加热阶段和排放后处理(图4)㊂5 废气后处理废气后处理系统基于1种新的结构进行开发,集成了各种专门开发的部件[4-5]㊂1个靠近发动机安装的382021 NO.4汽车与新动力图4 高压E G R 和低压E G R 管路图D O C 可用于氧化H C ,并将氮氧化物(N O x )转化为更容易降低后续脱硝系统排放量的形式,然后沿着新建的混合器管路进行稀释并与还原剂(D E F )混合(图5)㊂研究人员首次将S C R F 应用于GM 公司的柴油机㊂研究人员将这2种功能集中在紧凑型部件内,减少了废气后处理部件的数量,并允许系统具有较低的反压力㊂第2层S C R 系统使得N O x 转换的总效率最大化,特别是在高负荷工况条件下㊂研究人员在S C R系统后布置了1个A S C ,以减少可能出现的氨排放㊂美国对车载诊断的要求是非常严苛的,为满足这样的要求,汽车制造商需要承担高额成本㊂排气传感器的数量说明了任务的复杂性:总共使用了4个温度传感器㊁3个N O x 传感器㊁1个压差传感器和1个颗粒物(P M )传感器(图5(a ))㊂6 摩擦和燃油耗严苛的燃油耗值要求研究人员在开发热力学和发动机机械结构时,需要进一步优化旋转和往复运动部件的尺寸㊂这些优化后的部件与电控辅助设备(如无级可变机油泵㊁可开关的冷却活塞机油喷嘴和冷却液调节阀)一起运行,可实现极低的发动机摩擦㊂值得注意的是,这种极低的摩擦使发动机同时实现了高升功率㊁大扭矩及高可靠性㊂图6示出了目前轿车和轻型载货车平均摩擦压力的分散带㊂由于热力学效率和机械效率很高,发动机获得了极其扁平的燃油耗特性曲线场(图7)㊂美国认证的城市循环(F T P -75)㊁高速公路循环(HWY )及高速高加速度工作循环(U S 06)中的大多数运行工况点处于最佳有效燃油耗10%的范围内㊂在具有代表性的图5 废气后处理系统的剖视图及废气后处理的传感器示意图低负荷运行工况点(转速为2000r /m i n ,平均有效压力p m e 为0.2M P a )时,3.0L D u r a m a x 柴油机的燃油耗为256g /(k W ㊃h ),明显低于竞争机型的燃油耗值(图8)㊂图9示出了历年来柴油机在轻负荷范围内的效率数据㊂尽管重点市场中的汽车尾管N O x 排放限值逐年下调,但因柴油机技术的进步,其效率也得到了明显改善㊂图9示出了在转速为2000r /m i n ㊁平均有效压力p m e 为0.2M P a 运行工况下发动机的效率,以及柴油机在新欧洲行驶循环(N E D C )下的N O x 历年排放数据㊂图中显示了降低摩擦和优化燃烧的结果,这也导致了实际行驶中的燃油耗显著提高㊂7 N V H 特性开发团队从一系列结构型式中识别出N V H 特性的方案,并将其作为首选方案进行研究㊂与V 6发动机相比,直列式6缸发动机的次级惯性力是完全平衡的,主要归功于曲柄臂曲轴转角在上止点后120ʎC A 的功率切换㊂即使没有平衡轴运转,发动机运行起来也非常平稳,并且在质量㊁效率和成本方面更具优势㊂此外,高压缩多孔性塑料隔噪装置可以确保气门驱动装置和喷油器的最佳封装㊂由于气缸盖完全绝缘,这也大大降低了噪声的传递(发动机侧面上部麦克风测量392021 NO.4汽车与新动力图6 平均摩擦压力与发动机转速及排量的关系图7 标准化燃油耗特性曲线场声压级降低了2.5d B )㊂为优化空气管路的声学性能,研究人员除了采用低压和高压谐振器(在三阶倍频带㊁频率为2500H z 时,降低的噪声为12d B )外,在紧凑的轻型进气歧管处还采用了1个整体式泡沫进行隔噪(部分负荷时降低的噪声为1.5d B )㊂此外,研究人员还选用了全部加罩封装的排气系统,以减少噪声的广图8 转速为2000r /m i n,平均有效压力p m e为0.2M P a 运行工况下的燃油耗图9 发动机的最高效率及在转速为2000r /m i n,平均有效压力p m e 为0.2M P a 运行工况下的效率;柴油机在N E D C 工况下的历年N O x 排放数据泛辐射,并改善发动机的噪声品质㊂最后,研究人员对燃烧噪声本身进行了优化,从而实现废气排放与燃油耗的均衡折中㊂直列式6缸发动机固有的优点与上述所采取的优化方案相结合,使发动机实现了优异的声学特性(图10)㊂8 汽车行驶试验结果研究人员开发的该款新型发动机的运行方式包括2种不同模式㊂燃烧运行模式在80%的运行工况条件均适用,而加热运行模式则适用于颗粒捕集器再生㊁柔和暖机和强烈暖机2个等级的预热废气后处理系统㊂这2种模式之间的切换逻辑经过了全面优化,可以最大限度地提高废气净化系统在所有驾驶环境下的转换效率,并为用户带来低燃油耗㊁高舒适度的直接利益㊂为了实现燃油耗㊁N V H 和废气排放目标,研究人402021 NO.4汽车与新动力图10 3.0LD u r a m a x 柴油机4侧机械噪声及主要噪声处理部件员采用了新颖的统计学方法和整体试验设计(D O E )模型进行优化,将燃油耗㊁排放和燃烧噪声的D O E 模型的输入量作为喷射过程㊁主喷射始点㊁油轨压力等喷射参数和增压压力㊁E G R 率等气道参数㊂①为了符合本行业计量习惯,本文仍沿用部分非法定单位 编注㊂发动机的低噪声排放可使车辆在市郊交通行驶中的S C R F 再生间隔达到500m i l e①㊂在所有行驶和环境条件下,D P F 的再生是通过多次后喷射进行的,每个循环多达9次喷射,这在发动机标定时要进行优化㊂发动机在标定期间优化的低机油稀释率㊁低粗糙度及高再生效率,使得实现高油回收时间成为可能,达到用户期望的实际标准(7500m i l e )㊂研究人员应用了1种精确设定的排气后处理系统预热策略,几乎独立于发动机的运行状况来提高后处理系统的温度,并保持在最佳的温度范围内,使汽车尾管排放降低到最低程度㊂在冷起动后,发动机采用强暖机燃烧模式,通过多次后喷射,很快达到D O C 起燃温度,然后启用柔和暖机方式保持最佳的S C R 系统温度范围㊂发动机通过强烈暖机方式的快速放热与灵活的A T M 方案相结合,即使在极端环境条件下也能满足对车内采暖设备的舒适性要求㊂图11示出了采取这样的策略在F T P -75行驶循环中所达到的效果,从中可以非常清晰地看出A T M 的工作能力㊂A T M 在每1种运行条件下都能迅速和精确地控制发动机的暖机过程,并使温度稳定在最佳水平,这对于废气后处理系统同样如此㊂在发动机冷起动后约180s ,H C 和N O x 的转化率就已达到了100%㊂A T M 和废气后处理系统的高效能,可使燃烧过程获得最佳的重心位置(M F B 5)㊂该位置在上止点后8ʎC A 过程㊂图11 F T P -75行驶循环中发动机和排放参数的选择9 结语GM 公司推出的新型3.0LD u r a m a x 柴油发动机机是1款专为新一代皮卡设计的高度现代化的动力装412021 NO.4汽车与新动力置㊂该款发动机集动力性能㊁驾驶乐趣㊁极低的实际排放及未来对燃油耗的高要求于一体㊂参 考 文 献[1]I H SV P a Cv e h i c l e sU S 2019H 1D a t a b a s e [D B ].I H SM a r k i tA u t o i n -s i gh t ,2019.[2]P E S C E F C ,V A S S A L L O A ,B E A T R I C E C ,e ta l .E x c e e d i n g 100k W /lm i l e s t o n e :t h en e x ts t e p t o w a r d sd e f i n i n g h i g h -pe rf o r m a n c e d i e s e l e ng i n e s [C ].25t hA a c h e n e rK o l l o q u i u m F a h r z e u g-u n d M o -t o r e n t e c h n i k ,A a c h e n ,2016.[3]W I C KMA N D ,D I WA K A RR ,C H A N G ,S .L o we m i s s i o n d i e s e l p i s -t o n [P ].U S7389764,2008.[4]D E P P E N K E M P E R K ,E H R L Y M ,S C H O E N E N M ,e t a l .S u p e ru l -t r a -l o w N O x e m i s s i o n su n d e r e x t e n d e dR D Ec o n d i t i o n s -e v a l u a t i o no f l i g h t -o f f s t r a t e g i e s o f a d v a n c e d d i e s e l e x h a u s t a f t e r t r e a t m e n t s y s t e m s [C ].S A EP a pe r 2019-01-0742.[5]M E R C U R I D ,P O Z Z I C ,N A T ÌG ,e t a l .M u l t i -af t e r i n j e c t i o n s t r a t eg y t oo p t i m i z ee xh a u s t g a s e st e m p e r a t u r ea n dc o m b u s ti o ns t a b i l i t y in d i e s e le n g i n e [C ].24t hA a c h e n e r K o l l o q u i u m F a h r z e u g-u n d M o -t o r e n t e c h n i k ,A a c h e n ,2014.范明强 译自 MT Z ,2021,82(1) 吴 玲 编辑(收稿时间:2021-01-12)。
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柴油机电控技术发展三个阶段的技术简介柴油机电控技术的发展柴油机电控技术是在解决能源危机和排放污染两大难题的背景下，在飞速发展的电子控制技术平台上发展起来的。
汽油机电控技术的发展为柴油机电控技术的发展提供了宝贵经验。
柴油机电控技术发展的三个阶段：位置控制、时间控制、时间—压力控制（压力控制）第一代柴油机电控燃油喷射系统（常规压力电控喷油系统）优点：结构不需改动，生产继承性好，便于对现有柴油机进行升级换代。
缺点：系统响应慢、控制频率低、控制自由度小、控制精度不够高，喷油压力无法独立控制。
第二代柴油机电控燃油喷射系统（高压电控喷油系统）改变了传统燃油供给系统的组成和结构，主要以电控共轨（各缸喷油器共用一个高压油管）式喷油系统为特征，直接对喷油器的喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油规律、喷油压力等进行“时间－压力控制”或“压力控制”。
特点：通过设置传感器、电控单元、高速电磁阀和相关电/液控制执行元件等，组成数字式高频调节系统，有电磁阀的通、断电时刻和通、断电时间控制喷油泵的供油量和供油正时。
但供油压力还无法独立控制。
●柴油机电控燃油喷射系统的优点1.改善低温起动性。
电子控制系统能够以最佳的程序替代驾驶员进行这种麻烦的起动操作，使柴油机低温起动更容易。
2.降低氮氧化物和烟度的排放。
采用柴油机电控技术，可精确地将喷油量控制在不超过冒烟界限的适当范围内，同时根据发动机工况调节喷油时刻，从而有效地抑制排烟。
3.提高发动机运转稳定性。
4.提高发动机的动力性和经济性。
采用柴油机电控系统，无论负荷怎样增减，都能保证发动机怠速工况下以最低的转速稳定运转，有利于提高其经济性。
5.控制涡轮增压。
柴油机电控系统中，ECU根据传感器信号精确计算喷油量和喷油正时。
从而提高发动机的动力性和经济性。
采用电子控制技术可以对增压装置进行精确的控制。
6.适应性广。
只要改变ECU的控制程序和数据，一种喷油泵就能广泛用在各种柴油机上，而且柴油机燃油喷射控制可与变速器控制、怠速控制等各种控制系统进行组合实现集中控制，有利于缩短柴油机电控系统开发周期，并降低成本，从而扩大柴油机电控系统的应用范围。
情景三TDI柴油机系统简介
情景三 TDI柴油机系统简介
2、凹顶活塞 为了改善可燃混合气的形成，TDI 发动机采用了凹顶活塞。
情景三 TDI柴油机系统简介
3、TDI 喷油器 为实现喷油器的精确控制，奥迪
TDI 发动机在喷油器执行元件模块当 中利用了压电效应。压电效应是指， 如果压电元件晶体被压缩或拉伸，会 产生交变电压，反之，如果在压电元 件上施加电压，其晶体结构可被伸长。 通过执行元件模块的长度方向的变形 可产生液体的压力并传递至开关阀。
情景三 TDI柴油机系统简介
① 进油过程 摇臂落在凸轮的基圆上，凸轮未驱动摇臂。在柱回位弹簧作用下，柱
塞上移，同时电磁阀打开。输油泵输送来的压力油从进油道V 处进入泵喷 嘴，经过电磁阀进入高压室。
② 压油过程（预喷开始） 在凸轮的驱动下，柱塞下移。当柱塞下移到一定位置时，发动机ECU
控制电磁阀断电，电磁阀阀芯关闭进油道。当柱塞封闭了柱塞套上的进油 孔后，柱塞继续下移，高压室为密封空间。由于空间减小，油压升高，压 油开始。此时油压可达18MPa，喷油器预喷开始。
振器室上端锥阀打开，针阀高压室与高压室相通，油压下降，针阀下移， 关闭喷孔，预喷结束。
④ 主喷过程 柱塞继续下移，针阀保持不变。当高压室压力达到30MPa，高压油作
用在针阀承压锥面上的压力大于针阀上端作用力，针阀上移，主喷油开始。 由于此时高压泵柱塞下移速度快，喷孔直径小，喷油压力可达205MPa。 ⑤ 主喷油结束
情景三 TDI柴油机系统简介
4、双级式喷油器
为了提高喷油压力，改善喷雾质量，改善燃烧质量，实现二次喷 射，TDI 发动机采用双级式喷油器。此外，为了实现对喷油时刻的 精确控制，在喷油器上安装了喷油器针阀位置传感器G80（又称喷 油器针阀升程传感器）。
国内外柴油机发展现状国内外柴油机技术的现状与发展
国内外柴油机发展现状国内外柴油机技术的现状与发展导读：就爱阅读网友为您分享以下“国内外柴油机技术的现状与发展”资讯，希望对您有所帮助，感谢您对 的支持!国内外柴油机技术的现状与发展1882年德国人狄赛尔（Rudolf Diesel）提出了柴油机工作原理，1896年制成了第一台四冲程柴油机。
一百多年来，柴油机技术得以全面的发展，应用领域起来越广泛。
大量研究成果表明，柴油机是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。
装备了最先进技术的柴油机，升功率可达到30～50kWh/L，扭矩储备系数可达到0.35以上，最低燃油耗可达到198g/kWh，标定功率油耗可达到204g/kWh；柴油机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。
在美国、日本以及欧洲100%的重型汽车使用柴油机为动力。
在欧洲，90%的商用车及33%的轿车为柴油车。
在美国，90%的商用车为柴油车。
在日本，38%的商用车为柴油车，9.2%的轿车为柴油车。
据专家预测，在今后20年，甚至更长的时间内柴油机将成为世界车用动力的主流。
世界汽车工业发达国家政府对柴油机发展也给予了高度重视，从税收、燃料供应等方面采取措施促进柴油机的普及与发展。
一、国外柴油机技术的现状与发展现代的调整高性能柴油机由于热效率比汽油机高、污染物排放比汽油机少，作为汽车动力应用日益广泛。
西欧国家不但载货汽车和客车使用柴油发动机，而且轿车采用柴油机的比例也相当大。
最近，美国联邦政府能源部和以美国三大汽车公司为代表的美国汽车研究所理事会正在开发新一代经济型轿车同样将柴油机作为动力配置。
经过多年的研究、大量新技术的应用，柴油机最大的问题烟度和噪声取得重大突破，达到了汽油机的水平。
下面是国外柴油机应用的一些先进技术：（一）共轨与四气门技术国外柴油机目前一般采用共轨新技术、四气门技术和涡轮增压中冷技术相结合，使发动机在性能和排放限值方面取得较好的成效，能满足欧3排放限值法规的要求。
柴油机排放的控制及处理 毕业论文
毕业设计（论文）中文摘要目次引言 (1)一柴油机尾气排放的危害和生成机理 (2)（一）柴油机尾气排放的危害 (2)（二）柴油机有害物质的生成机理 (2)二柴油机控制尾气排放的主要净化措施 (4)（一）柴油机机内主要净化措施 (4)1、喷油系统的优化 (7)2、燃烧室的结构和参数优化 (8)3、燃油的改质 (8)（二）柴油机机外净化措施 (10)结论 (13)致谢 (14)参考文献 (15)引言柴油燃烧后的主要排放物为PM(颗粒状物质)、NOx、CO和HC，但后两者排放较低。
要控制柴油机尾气排放，主要就是控制颗粒物质PM和NO的生成，降低PM和NOx的直接排放。
柴油机与同等功率的汽油机相比，微粒和NOx是废气排放中两种最主要的污染物。
目前，世界各国都在致力于减少柴油机颗粒排放的技术研究，并且都已经取得了实质性的进展。
由于柴油机排气微粒与NOx的生成机理不同，在减少微粒的同时又增加了NOx的排放，同时微粒的减少又使得催化剂中毒得以有效的扼制，因而使采用机外催化技术净化NOx成为可能。
现代内燃机的发展有三大目标，即高动力性、经济性以及低有害排放物。
实现上述目标主要有以下几种措施。
1.采用高效率的内燃机工作循环，如米勒循环，高增压、中冷循环。
采用可变技术。
如可变进气系统，减小进气阻力，获得强涡流和增大进气量；可变机构（可变相位、可变升程）；可变压缩比；可变增压器喷嘴截面等。
2.采用多气门设计。
气门正时也可以随工况自由调节。
3.改进燃油供给系统，采用高喷射压力。
4.改进燃烧室与燃烧过程。
5.降低运动件的摩擦损失。
6.降低内燃机的质量。
7.降低油耗，减少CO2排放。
8.废气后处理，包括三效催化转化器。
9.NOx生成机理的研究及排放控制。
10.柴油机微粒过滤器及其再生。
一柴油机尾气排放的危害和生成机理（一）柴油机排放的危害柴油机的排气主要是固体颗粒（PM）和NOx，含有较少的CO和HC。
据统计，城市大气中的NOx约有50%来自机动车辆，其中柴油机排放的NOx约占50%，大约30%的悬浮颗粒来自汽车，还有一部分是来自铁路内燃机车。
柴油机缸内涡流研究
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第 １卷 ２
第 ２期
军 事 交 通 学 院 学 报
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柴 油 机缸 内和燃 烧 室 内 的空 气 运 动 对 发 动 机 的动力 性 能 、 经济 性 能 和 排 放 性 能具 有 重 大影 响 。
柴油机的性能优化技术
柴油机的性能优化技术柴油机是一种通过燃烧柴油来产生动力的内燃机，被广泛地应用于汽车、船舶、发电机等诸多领域。
柴油机具有功率大、燃油效率高等优点，但是在运行过程中也会存在一些问题，如噪音大、尾气排放高等。
为了提高柴油机的工作效率和降低其运行成本，科研人员一直在研究柴油机的性能优化技术。
以下是柴油机的几种常见的性能优化技术。
一、增压技术增压技术是提高柴油机功率和燃油利用率的有效手段之一。
在柴油机中，增压技术一般指采用涡轮增压器（Turbocharger）或机械增压器（Supercharger）来提高进气压力和进气密度，增大燃料的入气量，从而提高柴油机的功率。
涡轮增压器是目前应用较广泛的增压技术之一，其由废气涡轮和压气机组成，通过废气驱动涡轮，带动压气机工作，从而使进气压力增加，柴油机的功率随之提高。
相比于机械增压器，涡轮增压器具有重量轻、结构简单、噪音小等优点，被广泛应用于柴油机增压领域。
二、喷油系统优化技术喷油系统是柴油机工作的关键之一，其质量的好坏直接影响到柴油机的运行效率和排放性能。
近年来，随着电子技术的发展，喷油系统的优化技术也在不断更新。
其中最重要的一项技术是高压共轨喷油系统。
该系统采用高压油泵将柴油压缩至高压状态，通过管路输送至多个电控喷油器，使其以极高的速度和精度喷出燃油，从而达到更好的燃烧效果和更低的排放量。
相比于传统的喷油系统，高压共轨喷油系统具有燃油消耗率低、噪音小、排放量少等优点，逐渐成为柴油机的主流技术。
三、气门经济性技术气门经济性技术是一种基于缸内气体流动规律的技术，旨在提高柴油机的效率和降低燃油消耗。
其中最主要的一项技术是采用变量气门正时机构。
传统柴油机采用的是固定正时机构，其气门开启和关闭的时间永远是固定的，无法自适应不同工况下的气体流动需求，从而造成能量浪费、燃油消耗等问题。
而采用变量气门正时机构，则可以根据不同工况下的气体流动需求，自适应地调节气门开启和关闭时间，使得柴油机更加高效地利用燃料能量。
单缸直喷柴油机涡流室燃烧系统外部增压的实验研究
关键 词 ： 直喷 柴油 机 ； 流 室燃烧 系统 ； 部增 压 ； 涡 外 实验 研究 Ａｎ Ｅｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｓ ａ ｃ ｎ Ｅｘ ｅ ｎ ｌＳ ｐ ｒ ｈ ｒ ｉ ｇ ｐ ｒｍｅ ｔ ｌＲｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｔ ｒ ａ ｕ ｅ ｃ ａ ｇ ｎ
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２ １ （ ３ ） ８期 ０ １年 第 ３卷 第
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２ １３ ０１ １ ４
单 缸 直 喷柴 油机 涡 流 室燃 烧 系 统 外 部 增 压 的实 验 研 究 术
魏 胜利 ， 王 忠， 倪培 永 ， 功 平 毛
（ 江苏大学汽车与交通 工程 学院， 江 ２ ２ １ ） 镇 １０ ３
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柴油机发展形势
1882年德国人狄赛尔（Rudolf Diese l）提出了柴油机工作原理，1896年制成了第一台四冲程柴油机。
一百多年来，柴油机技术得以全面的发展，应用领域起来越广泛。
大量研究成果表明，柴油机是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。
装备了最先进技术的柴油机，升功率可达到30～50kWh/L，扭矩储备系数可达到0.35以上，最低燃油耗可达到198g/kWh，标定功率油耗可达到204g/kWh；柴油机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。
在美国、日本以及欧洲100%的重型汽车使用柴油机为动力。
在欧洲，90%的商用车及33%的轿车为柴油车。
在美国，90%的商用车为柴油车。
在日本，38%的商用车为柴油车，9.2%的轿车为柴油车。
据专家预测，在今后20年，甚至更长的时间内柴油机将成为世界车用动力的主流。
世界汽车工业发达国家政府对柴油机发展也给予了高度重视，从税收、燃料供应等方面采取措施促进柴油机的普及与发展。
一、国外柴油机技术的现状与发展现代的调整高性能柴油机由于热效率比汽油机高、污染物排放比汽油机少，作为汽车动力应用日益广泛。
西欧国家不但载货汽车和客车使用柴油发动机，而且轿车采用柴油机的比例也相当大。
最近，美国联邦政府能源部和以美国三大汽车公司为代表的美国汽车研究所理事会正在开发新一代经济型轿车同样将柴油机作为动力配置。
经过多年的研究、大量新技术的应用，柴油机最大的问题烟度和噪声取得重大突破，达到了汽油机的水平。
下面是国外柴油机应用的一些先进技术：（一）共轨与四气门技术国外柴油机目前一般采用共轨新技术、四气门技术和涡轮增压中冷技术相结合，使发动机在性能和排放限值方面取得较好的成效，能满足欧3排放限值法规的要求。
船用直喷式柴油机的可控进气涡流技术
１ 引 言
船 用 柴 油 机 的 发 展 是 以直 喷 式 燃 烧 室 结构 为 基础 的 ，因为 直 喷式柴 油 机燃 烧 系统在 降低油 耗方 面 具有 明显 的优 越 性 。直 喷式 燃烧 系 统 的进 一步 发
围 内将 喷 油 持 续 期 和 空 气 涡 流 调 整 到 最 佳 ， 而
船 用直 喷 式柴 油机 的可控 进 气涡 流技 术
黄锦 星 ’ ，黄 立
（．海军驻上海 ７ １ １ １ 所军事代表 室，上 海 ２ ０ １：２ 河柴集 团公司，洛阳 ４ １３ ） ００ １ ． ７ ０ ９
摘要Βιβλιοθήκη ：通 过对 直喷式柴油机进 气系统的理论 分析和试验研 究表 明，双进 气道 的设 计 目的是 达到较 高的流通能
ｄ ｓｇ ｓｔ ｃ ｉ ｖ ｏ ａ ａ ｌ ｉ ｈ ｃ ｒ ｕ ａｉ ｎ ｃ ｐ ｂ ｌ ｙ ａ ｄ ｍｏ ｅ ａ ｅｉ ｌ ｔ ｏ ｅ ｔ ｅ ｖ ｌ ｅ ｐ ａ ｅｉ ｏ ｔ ｌ ｈ ｅ ｉ ｎ ｉ ａ ｈ ｅ ｅ ｃ ｍｐ ｂ ｙ ｈ ｇ ｉｃ ｌｔ ａ ａ ｉ ｔ ｎ ｄ ｒ ｔ ｎ ｅ ｒ ｘ，ｈ ａ ｖ ｌｔ ｓｔ ｃ ｎ ｒ ｅ ｏ ｒ ｏ ｉ ｖｔ ｏ ｏ ｔ
ｓ ｅ ｄ ｈ ｓ ｈ ｌ ｏ ｃ ｎ ｏ ｈ ｍｉ ｓ ｎ ａ ｄ ｆ ｅ ｏ ｓ ｍｐ ｉ ｎ Ｃｏ ｔｏ ｌｂ ｅ ｉ ｌｔ ｏ ｅ ｙ ｔｍ ｅ ｅ ａｌ ｍｐ ｏ ｅ ｐ ｅ ．Ｔ ｕ ｅ ｐ ｔ ｏ ｔ ｌ ｅ ｅ ｓ ｉ ｒ ｔ ｏ ｎ ｌ ｎ ｕ ｔ ． ｎ ｌ ｌ ｎ ｅ ｒ ｘ ｓ ｓｅ ｇ ｎ ｒ ｌ ｉ ｒ ｖ ｄ ｕ ｃ ｏ ｒ ａ ｖｔ ｙ ｄ ｅ ｅ ｎ ｉ ｅ ’ ｉ ｈ ａ ｄ ｌ Ｗ．１ａ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｉ ｓ ｌｅ ｇ ｎ ｓ ｈ ｇ ｎ Ｏ ｏ ｄ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ．Ｈｏ ｖ ｒ ｔ ｅ ｄ ｓ ｏ ｉ ｏ ｓ ｅ ｔ ｋ ｎ ｉ ｔ ｏ ｓｄ ｒ ｔ ｎ ｉ ｈ ｗｅ ｅ ， ｈ ｉｐ ｓｔ ｎ ｍｕ ｔ ｂ ｅ ｎ ｏ ｃ ｎ ｉ ｅ ａｉ ｎ ｔ ｅ ｉ ａ ｏ ｐ ｃ ｉａ ｐ ｌ ａｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｌ ａ ｃ ａ ｒ ｔ ｌ ｐｉ ｔ ｃ ｎ ｏ ｃ ｏ ｏ ｒ Ｎｏ ｍｉｓｏ ｎ ｏ ｕ ｔ ｎ ｎ ｉｅ ｅ ｓｉ ｎ ａ ｄ ｃ ｍｂ ｓｉ ｏ ｓ ． ｏ
简述现代柴油机采用的先进技术
简述现代柴油机采用的先进技术摘要:柴油机发展到今天,无论从材质、加工方式、进气形式、控制、排放都发生了巨大的变化。
柴油机已经向小型化、自动化方向发展,逐步摆脱了高噪声、冒黑烟等的弊端。
关键词:蠕墨铸铁半固态铸造多气门电控燃油喷射挤压螺纹排放柴油机自诞生至今已历经百年,不但没有被淘汰反而日渐兴盛。
这与柴油机的经济性、动力性及技术的不断进步密不可分。
本文将简述几种柴油机制造的各个环节采用的先进技术。
1、零件的材质灰铸铁是制造柴油机的传统材质,对于成本有严格要求的柴油机,仍在使用。
虽然灰铁能满足一定的使用要求,但随着升功率的不断提高和轻量化的要求,灰铁已逐步被其他材质所替代。
替代的材质主要为蠕墨铸铁、铝合金。
蠕墨铸铁,因铸铁中的石墨呈蠕虫状而得名,兼具球墨铸铁的高强度和灰铸铁的铸造特性。
在对于升功率要求高的商用柴油机上,蠕墨铸铁已经得到广泛的应用。
部分乘用车用柴油机,出于成本考虑,在缸体不使用铝合金时,为降低发动机的质量,保证缸体有足够的强度,蠕墨铸铁也被广泛的使用。
对于轻量化要求较高,但是成本没有严格要求的乘用车用柴油机,铝合金就被广泛的应用。
铝合金成分一般为铝硅合金、铝镁合金。
通过优化结构、采用半固态铸造等措施,其强度在不断提高,全铝合金发动机甚至应用在对升功率有极高要求的赛车领域。
另外,塑料等其他非金属材质也已广泛的应用。
除了外附件使用非金属材料为,轴瓦、活塞环的表面处理上也开始使用树脂、聚四氟乙烯等材质用来降低摩擦。
2、零件的铸造浇铸是制造缸体、缸盖、曲轴箱等发动机主要零部件的传统方式。
但是浇铸成型的零件的密度和强度较低。
随着柴油机升功率的不断攀升,浇铸日渐不能满足高强度、轻质的零件制造要求,而半固态铸造因能大幅提高铸件的性能而成为广泛关注的铸造方式。
20世纪70年代,美国麻省理工学院Flemings与Spencer等人发现了金属凝固过程中的特殊力学行为,并据强力搅拌半凝固金属所呈现的流变学性质,成功用搅拌方法制备出了半固态金属并进行了铸造成形,称之为流变铸造。
变通道涡流室柴油机燃烧过程研究的非线性方法
行 Ｊ大 量研 究 得 了不少成 累 文 献 【 ¨２ 运 用激 光 取 Ｊ ］ 多普 勒 删 速仪 在实 机上 对柴 油 机 涡流室 内空气运 动 规
律 进 行 了测 试 ，建 立 丁 吊 钟 型 涡 流 室 内空 气 运 动 的 实
显的 自相 似 图形旗 ，具 有 不 同尺度 的涡 团图形 在 同一 时刻互相 重叠 ， 而形 成表观 上 的浑沌和 无序现 象 ， 从 其 背后却 腺台 着有 序性 ，根 据分形 的定义 可 以推知 ［ １ １】 ［ ２ ，变通 道 涡流 室柴 油 机非稔 态燃 烧这种 湍 流燃烧 １］ 过程 具有典 型 的分 形特 征 ；同时分 岔理论 用 于研究 确 定 性 系统 由于 参数 改变 而 引起 的解 的结构 和稳 定性变 化过 程 【３ ， 于变通 道 涡流室 柴油机 这种特定 系统 ， ｌ ］对 流 量系数 的剧 烈 变化 必然 导致 燃烧放 热和 排 放生成 的 强烈 变化 ， 变 工况 条件下 更是 如此 。 进数 学中动 力 在 ｆ
柴油 机 经 济性和 降低 排 放 及改 善其 它性 能 都具 有重 要 的指 导作 用 ， 可 以很 好地 为 当前 国 民经济 和社 会 发 展 中具 有重要 意义 的节 约能 源和 保护环 境 服务 。
国 内外 许 多 专 家 学 者 对 涡 流 室 柴 油 机 燃 烧 过 程 进
提供 ｒ新 的理 论和 方 法。 其 中分形 理论从 几 何上 给湍
流的半 随机 半 有 序的特 征 提供 了有 力的证 据 ．因为湍 流 流场 中充满 了尺度从 大 到 小连续 变化 的涡 团 ，这 些
涡 团 在 运 动 规 律 和 几 何 特 征 上 都 是 相 似 的 ．组 成 了 明
开发 需要 建立 在列 燃烧 过程 的深＾ ｒ 之上 ． 解 因此 进 行 变 通 道 涡 流 室 柴 油 机 燃 烧 过 程 研 究 对 于 提 高 涡 流 室
柴油机可调进气涡流系统的研制
收稿 日期 ：２ ０一５２ Ｉ 回日期 ：２ ０ —００ ０ ６ｏ —２ 修 ０ ６１— ９
作 者 简 介 ：李 向荣 （ ９ ７ ） 男 。 １ ６ 一 ， 内蒙 古 自治 区 鄂 尔 多 斯 市 人 ， 教 授 ． 士 ， 要 从 事 内燃 机 工 作 过 程 的试 验 和 仿 真 及 流 动 激 光 测 试 研 副 博 主
扩 散燃烧 指数 ， 进而 影 响发 动机 的动 力性 、 经济 性 和
排 放性 能 。
量系数选取较大值 ， 涡流比选取较小值 ， 不调节的进
气 道的 涡流 比选取 较 大值 。按 照此设 计原则 进 行 ］
４ 气门柴油机可调进气涡流系统一般采用一侧
气道 为螺旋 气道 ， 以产生一定 强度 的进 气 涡流 ； 用 另
・
曩
图 １ 直气道和螺旋气道试验件模型
根据 已有 机型 的气 道 建 立三 维 Ｃ ＡＤ模 型 或
设计 一个全 新 的气道 三维 Ｃ ＡＤ模 型 ；
・
对气 道三 维 Ｃ Ｄ 模 型进 行 流 动 计算 网格 的 Ａ
划分， 运用 Ｃ Ｄ 软件 计 算 气 道 内 以及 缸 内流 场 ， Ｆ 评 定 比较气 道性 能 ， 改进 气道 ；
（ ． 京 理 工 大 学 ，北 京 １０ ８ ；２ 中 国北 方 车 辆 研 究所 ．北 京 １ ０ ７ ） １北 ００ １ ． ０ ０２
摘要 ：以 １３ Ｚ单缸柴油机为平 台， １２ 研制 了电控 可调进 气涡流 系统 ， 包括 可调 涡流进 －２ 、 ％ 可调 涡流执行机 构 和基 于 Ａ ＵＣ １ Ｄ ８ ２单片机 的电控 单元 针 对发动机 的不 同工况 实现 了进气涡流强度 的最佳化控制 ； 试验结果表 明，
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涡流对HC影响
SR
25.7
22.6
2900r/min
20.2
HC×106
涡流对HC影响
SR
65.8
41.4
1000r/min
28.6
22.3
CO×102
涡流对CO影响
SR
25.7
22.6
2900r/min
20.2
CO×102
SR 涡流对CO影响
65.8
41.4
1000r/min
28.6
n /（r·min-1）
喷嘴尺寸选取 SR
4mm
0.05 MPa 0.10 MPa 0.15 MPa 0.20 MPa 0.00 MPa
n /（r·min-1）
AVSIS对充量影响
65.8
1000r/min
41.4
28.6 22.3 原机涡流比
2.29
混合气浓度
SR
AVSIS对充量影响
混合气浓度
22.3
ρPM /（mg·m-3）
涡流对PM影响
SR
65.8
41.4
1000r/min
28.6
22.3
ρSOF /（mg·m-3）
SR 涡流对SOF影响
65.8
41.4
1000r/min
28.6
22.3
ρDS /（mg·m-3）
SR 涡流对DS影响
25.7
22.6
2900r/min
20.2
ρPM /（mg·m-3）
目的：为使燃料和空气达到良好的混合， 柴油机气缸内需要一定强度的涡流水平， 气缸内的涡流是由螺旋进气道或切向气 道形成。车用柴油机的运行工况范围非 常宽，仅仅依靠不变的进气系统在气缸 内形成的涡流水平难以满足各个工况燃 料燃烧对涡流强度的要求。
6110柴油机PM排放
n /（r·min-1）
BSPM /[g·（kW·）-1]
导气屏 活塞
涡流控制阀 关闭 开启
上部气道 下部气道
气缸
气道分隔板
分割式气道
涡流控制阀 打开 关闭
副气道
反向涡流
涡流控制副气道 主气道 气缸
正向涡流
可变涡流机构设计思想
正向涡流 A区域
B区域 空气
A区域
空气
B区域 反向涡流
AIVSIS（Air Injection Variable Swirl Intake System）
涡流对PM影响
SR
25.7
22.6
2900r/min
20.2
ρSOF /（mg·m-3）
SR 涡流对SOF影响
25.7
22.6
2900r/min
20.2
ρDS /（mg·m-3）
SR 涡流对DS影响
分析仪 采样探头
空滤器 节流阀
流量表
空气泵 浮子流量计
风机 采样器
65.8
1000r/min
41.4
28.6
22.3
NOx×106
涡流对NOx影响
SR
2900r/min
NOx×106
25.7 22.6 20.2
涡流对NOx影响
SR
65.8
1000r/min
41.4
28.6
22.3
HC×106
6110柴油机SOF排放
n /（r·mபைடு நூலகம்n-1）
BSSOF /[g·（kW·）-1]
6110柴油机DS排放
n /（r·min-1）
BSDS /[g·（kW·）-1]
6110柴油机NOx排放
n /（r·min-1）
BSNOx /[g·（kW·）-1]
涡流改变方式
导气屏气门 进气门
问题：进气阻力大
25.7
22.6
2900r/min
20.2
原机涡流比 2.33
SR
AVSIS对性能影响
65.8 1000r/min
41.4
28.6
22.3 原机涡流比 2.29
功率
SR
AVSIS对性能影响
25.7
22.6
2900r/min
20.2
原机涡流比 2.33
功率
SR
污染物测量
排气
排气管
节流孔板
稀释风道
喷嘴支架机构
压缩空气
稳流气道实验台
喷嘴
支架 导管
喷嘴 螺旋进气道 气缸 进气门
θ1 θ2
支架
27 57
OV 气缸中心
喷嘴最佳安装位置
14 17
45
最佳空气喷射方向
4 mm喷嘴 0.1MPa
nD /（r·min-1）
θ /（°）
喷嘴尺寸选取 SR
2mm喷嘴
0.05 MPa 0.10 MPa 0.15 MPa 0.20 MPa 0.00 MPa