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柴油发动机的研发前景 |
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newmaker |
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均匀的柴油燃烧，是减少有害物质排放的一项有利措施。如果燃烧过程优化之后，柴油燃烧时根本不产生氮氧化物和颗粒物，那将为柴油发动机的发展打开一扇光明的大门。本文为我们描述了今后柴油发动机研制开发的广阔前景。
据欧洲统计部门的权威统计，人们对柴油发动机的需求在不断增加。在欧洲汽车生产厂家的一些典型产品中，有高达90%～95%的配备了柴油发动机。 在豪华轿车中也已经出现了“柴油化”的趋势，如梅塞德斯S级轿车、BMW7系列轿车中均使用了8缸柴油发动机。在8缸汽油发动机无法超过460Nm输出扭矩的情况下，上述两种车型采用了输出扭矩为560Nm的柴油动力。同样的，在重型货运车辆中，如VW Touareg柴油动力也给人们留下了很深的印象，其整个车净重达2.5t，230Kw/313HP的10缸柴油发动机达到了ECE标准的耗油量，百公里油耗为12.2L。发动机生产厂家采用了适当的方法达到了这一目的，但是，设计者还有一项艰巨的任务：证实柴油机的环保性能。由于欧洲的环境保护主义者和环保当局对柴油发动机的CO2排量进行了精确的测试，得出了CO2排放量、经过滤后有害颗粒的排放量也大大减少较低的结论之后，从而，使得柴油发动机在美国市场的销量大增，这与柴油发动机的设计师们的辛勤努力是分不开的，他们在多年的努力中，解决了一个又一个柴油发动机的技术难题。
柴油发动机的三元催化器
尽管柴油发动机的起点水平比较高，但仍有很大的发展空间，使其性能进一步改进。在这方面，最为重要的就是有效减少有害物质的排放量。
在“洁净的柴油发动机技术”的口号下，丰田公司宣布在2003年下半年启用“D－CAT”系统（柴油动力清洁技术），这种专门设计的三元催化器不仅可以减少柴油发动机氮氧化物排量，而且也可以减少尾气中有害颗粒物质的排量，达到了欧Ⅳ排放标准的技术要求。雷诺公司同样也遇到了颗粒排放这一至关重要的问题，法国人在他们的颗粒过滤器中采用了铂涂磨材料。德国的汽车生产厂也以他们在市场上占优势的柴油发动机技术将氮氧化物的排量和发动机有害颗粒的排放降低了。设计者们在净重小于1.7t的发动机系列中，可能不用三元催化器或过滤器而达到欧Ⅳ标准的要求，但前提条件是使用低硫柴油。
柴油的均匀燃烧是下一个研发目标
丰田公司的柴油发动机采用了DPNR尾气净化系统后，明显地降低了氮氧化物和有害颗粒物质的排放
汽车生产厂家和汽车零部件的供应商非常主动，积极要求法律制定者确定有关发动机的排放极限值。而对如何达到这些指标，分几步达到这些指标，则让他们自由选择。规定采用某项技术，往往是对竞争对手的制约。
一项独立的研究“轿车柴油发动机的战略优化”告诉我们未来柴油发动机的远景。Ferenc Anisits博士告诉我们：“发动机的研发方向，例如新的燃烧方式、轻合金结构设计和紧凑的结构等都是非常重要的。”对于排气回用和有害颗粒过滤器的后处理问题，Anisits博士说：“排气回用是一个有效减少NOX排放量的措施，但它对减少有害颗粒的排放有不利影响”。
“通过采用小直径喷油孔、高压力和高频气流涡旋等措施，我们可以得到几乎没有烟尘和有害颗粒排放的燃烧，尾气中NOX的含量也将经柴油催化器而大大减少”。
Ferenc Anisits博士：“如果柴油发动机支出的费用大幅度上升，使得柴油发动机的应用成为一个问题”。
在Anisits博士的研究报告中，还提出了均匀燃烧问题的长期研发设想。他认为，在不使用排气回用和过滤器再处理系统的情况下，而将有害物质的排放降低。均匀的燃烧方式可以通过在燃烧前将燃油和空气的预混合而产生，所谓的HCCI均匀压缩燃烧是燃烧技术部门的一个热门话题，均匀的稀混合气可以减少NOX的形成。
Anisits博士还特别强调可能出现的负面影响：柴油机价格的上涨。考虑所有的技术、经济性的问题以及这些问题的解决方案，不管这些问题是涉及到减少发动机尾气排放、提高发动机功率，还是有关价格问题，都是衡量发动机的设计水平的准绳。一个关于“清洁的柴油发动机”的统一的标志是：在过去的10年中，有害物质的排放量减少了90%以上。其中，柴油发动机广泛被人们看好的一个重要原因是较低的燃油消耗及较低的CO2排放。
未来柴油发动机的研发方向
就今天的科技认识水平而言，未来理想的柴油发动机的主要研发趋势为：
* 单位耗油功率为70～80kW/L；
* 效率系数为45%～47%；
* 最高转速为5000～5500r/min；
* 最大气压为150bar；
* 有害物质排放量比现在减少一半；
* 轻合金缸体；
* 可变量喷油器；
* 均匀混合气的燃烧方式；
* 变异性：进气气流涡旋；
* 启动－停止工作方式；
* 曲轴－启动器－发动机系统；
* 混合驱动方案。(end)
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(投稿)
(4/9/2005) |
| 文章点评
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投稿
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佳工网友
于7/14/2006 11:28:00 PM评论说：
我认为要把发动机的空燃比控制理想的范围内才能使得发动机的尾气最少和动力最强。
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对 发动机 有何见解？请到 发动机论坛 畅所欲言吧！
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