柴油机应用及发展5.docx

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柴油机应用及发展5

郑州交通职业学院

毕业论文（设计）

论文（设计）题目：

国内外柴油机的现状及发展

所属系别汽车运用工程系

专业班级07级汽车运用三班

姓　　名李伟波

学　　号200708010010319

指导教师魏丽

撰写日期2010年5月

摘要

随着世界汽车对汽车发动机动力性、经济性和排放提出了更高要求和计算机技术的迅速发展，柴油机被公认为节能的代表和减少汽车尾气排放污染的有力工具，汽车柴油化也是汽车发动机发展的一大趋势。

本文结合当前发展状况，论述了缸内直接喷注技术和柴油化趋势是未来车用发动机的发展方向。

柴油机功率大，动力性能优越，压缩比一般为16～22，而汽油机的压缩比一般为6～11；一般汽油机的功率为220kW，而一般柴油机的功率为380kW，如果采用增压技术，柴油机的功率还可以进一步增高。

关键词：

车用发动机，柴油化趋势，经济，发展，趋势

Abstract

AstheWorldCarofthevehicleenginepower,economyandemissionsputahigherdemandandtherapiddevelopmentofcomputertechnology,energy-savingdieselenginesarerecognizedastherepresentativeandreducevehicleemissionspollutionpowerfultool,automotivedieselautomotiveenginesisthedevelopmentofamajortrend.Inthispaper,thecurrentdevelopmentsituation,discussescylinderdirectinjectiondieseltechnologyandthetrendisthefuturedirectionofdevelopmentofcarengines.

KeyWords：

VehicleEngineDieseltrendEconomy

目录

1引言…………………………………………………………………………………1

2柴油机工作原理……………………………………………………………………1

2.1燃烧准备阶段（滞燃期）………………………………………………………………2

2.2速燃阶段…………………………………………………………………………………2

2.3主燃阶段（缓燃期）……………………………………………………………………2

2.4过后燃烧阶段……………………………………………………………………………2

2.5燃烧室……………………………………………………………………………………3

3柴油机现状…………………………………………………………………………4　

3.1柴油机的分类……………………………………………………………………………4

3.2国内柴油机现状…………………………………………………………………4

3.3国外柴油机现状…………………………………………………………5

3.4增压及可变气门配气定时………………………………………………………………6

3.5排气后处理技术…………………………………………………………………………7

3.6燃料技术…………………………………………………………………………………7

4柴油机发展趋势……………………………………………………………………8

4.1柴油机电子控制技术的发展趋势………………………………………………………8

4.2车用柴油机取代汽油机是必然趋势……………………………………………………9

4.3发展柴油汽车是汽车工业可持续发展的客观要求和趋势……………………………10

4.4以柴油机为动力是轿车发展趋势…………………………………………………11

5总结

参考文献：

………………………………………………………………………15

致谢………………………………………………………………………………16

1引言

　　柴油机是用柴油作燃料的内燃机。

柴油机属于压缩点火式发动机，它又常以主要发明者狄塞尔的名字被称为狄塞尔引擎。

柴油机在工作时，吸入柴油机气缸内的空气，因活塞的运动而受到较高程度的压缩，达到500～700℃的高温。

然后将燃油以雾状喷入高温空气中，与高温空气混合形成可燃混合气，自动着火燃烧。

燃烧中释放的能量作用在活塞顶面上，推动活塞并通过连杆和曲轴转换为旋转的机械功。

近几年，汽车市场的一大显著特点就是柴油汽车卖得火爆，甚至出现了持币待购的可喜现象（主要集中在一些著名的品牌上），从而带动了柴油机以及相关产业的高速增长，产销量直线上升，尤其重卡柴油车市场异军突起。

2柴油机工作原理

柴油在气缸内燃烧是一个复杂的物理－化学变化过程，燃烧过程的完善程度，直接影响着柴油机的作功能力、热效率和使用期限，其燃烧过程划分为四个阶段。

图2—1柴油机的工作原理

2.1燃烧准备阶段（滞燃期）

从燃油喷入到着火开始这一时期为燃烧准备阶段。

在这一阶段，燃油需加热、蒸发、扩散并与气流混合等物理准备过程，以及分解、氧化等化学准备过程。

2.2速燃阶段

从着火开始到气缸内出现最高压力时止的这一阶段。

当少量柴油着火以后，可燃混合气的数量继续增加火焰迅速传播，燃烧速度加快，放热速率高。

气缸内的压力和温度急剧升高。

但压力升高过快时，会使曲柄连杆机构受到很大的冲击载荷，并伴随有尖锐的敲击声，柴油机工作粗爆，这种情况应予以限制。

为使柴油机工作平稳，最大压力增长率不应超过292kPa～588kPa／1°（曲轴转角）。

2.3主燃阶段

从爆发压力出现点到最高燃烧温度出现点之间的阶段为主燃阶段。

本阶段的特点是喷油已经结束，大部分的燃油在此期间燃烧，放出总热量的约80％左右，燃气温度上升到最高点。

但由于活塞的下移，气缸容积增大，所以气缸内的压力变化不大。

供油在这一阶段结束。

2.4过后燃烧阶段

从最高燃烧温度点到燃烧结束止的阶段。

在这一阶段，氧气已大量消耗，后期喷入的燃油就没有足够的氧气与之混合进行燃烧，加之活塞的进一步下移，气缸内压力和温度有较大的下降，使燃烧条件更加恶化，以致燃油燃烧不完全，出现排气冒黑烟现象，使有关零部件热负荷增加，影响柴油机经济性和使用寿命，所以应尽量减少后燃期的燃烧。

2.5燃烧室

燃烧室按组织燃烧过程的特点和结构不同分为开式、半开式、预燃室式和涡流室式四类。

前两类属于直接喷射式燃烧室；后两类属于分隔式燃烧室。

1、低速柴油机和部分中、高速柴油机主要用无涡流的开式燃烧室。

燃烧室由气缸盖底面和活塞顶面形成，具有一定形状的整体空间。

多孔喷油器（6～10孔）能使燃油雾化良好，并均匀分布在燃烧室空间。

因此，开式燃烧室中的燃烧属于典型的空间式燃烧过程，要求燃烧室与油束形状和分布相配合。

它的优点是燃料消耗率低，起动容易；缺点是燃料雾化要求高，难于适应变转速工作。

小型高速柴油机大多采用有涡流的半开式燃烧室。

这种燃烧室又分为多种类型，主要有油膜式燃烧室和复合式燃烧室等。

油膜式燃烧室是1956年由德国的莫勒所发明。

燃烧室位于活塞顶内，呈球形。

燃料喷向燃烧室壁面，大部分燃油在强涡流作用下喷涂在燃烧室壁面上，形成很薄的油膜，小部分燃油雾化分布在燃烧室空间并首先着火，随后即引燃从壁面上蒸发的燃料。

这种燃烧室可使工作过程柔和，燃烧完全，声轻无烟，并可使用轻质燃料；缺点是低温时起动较困难。

复合式燃烧室是1964年由中国的史绍熙等发明，燃烧室在活塞顶内呈深盆形，口部略有收缩，用特殊形状的进气道形成进气涡流，采用单孔轴针式喷油器。

喷油器轴线与燃烧室壁面基本平行，燃料喷向燃烧室的周边空间。

在涡流作用下，粗大的油粒散落在燃烧室壁面上形成油膜，细小的油粒在空间与空气混合。

当转速较高时，燃烧室涡流速度高，壁面上的油膜燃料增多，具有油膜燃烧的特点；而在低转速和起动时，涡流速度低，空间混合的燃料量增多，具有空间式燃烧的特点，能改善冷起动性能。

复合式燃烧室把油膜蒸发混合燃烧与空间混合燃烧合理地结合起来，兼有两者的优点，故又称为复合式燃烧系统，其工作过程柔和，可燃用多种燃料，对喷油系统要求低，而且起动容易。

缺点是低负荷排气中未燃的碳氢化物含量较高。

预燃式燃烧室由预燃室和主燃烧室两部分组成。

预燃室在气缸盖内，占压缩容积的25～40％，有一个或数个通孔与主燃烧室连通。

燃料喷入预燃室中，着火后部分燃料燃烧，将未燃的混合物高速喷入主燃烧室，与空气进一步混合燃烧。

这种燃烧室适用于中小功率柴油机。

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。

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。

涡流室式柴油机的转速可达4000转/分以上，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。

3柴油机现状

3.1柴油机的分类

1.按转速分为：

低、中、高三类。

其中低速机转速小于300r/m，中速机转速大于300r/m小于1000r/m,高速机转速大于1000r/m.

2.按工作循环分为:

四冲程柴油机和二冲程柴油机。

3.按进气方式分：

有增压柴油机和非增压柴油机。

4.按结构特点分：

筒状活塞式和十字头式柴油机。

5.按柴油机的转向、排气管的位置分为：

左机和右机。

6.按柴油机课否逆转分为；不可逆转柴油机和可逆转柴油机

3.2中国柴油机产业的现状与发展

我国柴油机产业自20世纪80年代以来有了较快的发展，随着一批先进机型和技术的引进，我国柴油机总体技术水平已经达到国外80年代末90年代初水平，一些国外柴油机近几年开始采用的排放控制技术在少数国产柴油机上也有应用。

最新开发投产的柴油机产品的排放水平已经达到欧1排放限值要求，一些甚至可以达到欧2排放限值要求[2]。

但我国柴油机产业的整体发展仍然面临着许多问题。

1、我国重型柴油车的产量在逐年增加，中型、轻型车柴油化步伐也在加快，但在微型汽车、轿车领域，柴油车所占比例仍为零。

而另一方面，我国中型柴油机市场已呈现供大于求，轻型柴油机市场也趋向饱和，但骨干企业正在生产的多数产品从技术角度已应是淘汰产品，发展潜力不大。

2、柴油机行业投入不足，严重制约了生产工艺水平、规模发展和自主开发能力的提高。

现在，我国柴油机技术基础薄弱，整体技术水平落后于国际先进水平10至20年，也落后于国内车用汽油机的发展，还不具备完整的全新柴油机产品和关键零部件开发能力。

许多国外已经普遍采用的技术在我国仍处于研究阶段，有些甚至仍是空白。

3、我国柴油机技术的落后、产品质量差以及车辆使用中维修保养措施不力，导致低性能、高排放柴油车在使用中对城市环境和大气质量造成不良影响，使社会产生"厌柴"心理。

4、柴油品质差、柴油标准的制修订严重滞后于汽车工业发展的需要，对柴油机技术的发展以及各种新技术、改善柴油机排放措施的应用造成障碍。

有关专家近日指出，应逐步减少行政干预，加强宏观调控。

不同类型的车辆均应以满足法规作为统一标准，鼓励和支持技术先进柴油车的使用；做好车用柴油机发展的全面规划，有步骤、有计划地解决技术水平落后、产品不全、"缺重少轿"等问题，