现代柴油机新技术的应用

摘 要：

随着我国科学技术和柴油机技术的发展,将各种新技术应用到现代柴油发动机上,有效地解决了传统柴油发动机噪声大、震动大和污染严重的问题.本文将详细分析燃油系统新技术和进排气系统新技术在现代柴油机的应用.

前言

燃油系统新技术主要包括高压共轨技术、泵喷油器技术.进排气系统新技术主要包括废气涡轮增压技术、涡轮增压中冷技术、冷却废气再循环技术、可变几何尺寸涡轮增压器技术、排气系统微粒补集技术.随着现代技术的发展,传统柴油发动机已经无法满足用户的需求,因此,研究现代柴油发动机上应用的新技术是非常有必要的.

1.燃油系统新技术

1.1高压共轨电控燃油喷射技术

高压共轨技术简称HPCR,是将喷射压力产生和喷射的过程完全分离的一种供油方式.这种技术工作的主要原理就是,将高压燃油输送到共轨上的这一过程是在高压油泵的作用下实现的,通过共轨油管内的油压进行准确的控制,最终实现高压油管压力的大小与发动机的转动速度不产生联系,这就在很大程度上减轻了柴油发动机由于转速过快产生的油压变化.并且喷油压力的产生与喷油定时是不产生冲突的,二者独立存在,燃油喷射是由电控装置对喷油器进行控制而实现的,这一装置喷油量的多少是由公共供油管道中的压力和阀门开启时间的长短决定的.

高压共轨电控燃油喷射系统主要是由ECU、高压油泵、电控喷油器、高压油轨以及各种传感器和执行器组成的.

1.2泵喷油器技术

泵喷油器技术是将燃油泵和喷油器将结合,形成一个一体化的结构,油泵在喷油器的上方,在每一个气缸内都设有独立的单体泵喷油器,并以卡槽的方式将泵喷油器固定在气缸的盖上.进气门、排气门和泵喷油器都位于同一个凸轮轴驱动上,在凸轮轴的作用下使油泵产生压力进而升高油压,再通过高速阀门和关闭高压油管,进而控制喷油量和时间.

由于将高压油管取消,所以降低了燃油压力的损耗,提高了油压的敏感度,实现了燃油喷射周期的准确控制.在泵喷油器工作时能够产生很大的压力,最高可以达到900MPa,使燃油得到了最大的雾化和燃烧,大大提高了发动机的工作效率,降低了噪声污染和尾气的排放.

2.进排气系统新技术

2.1废气涡轮增压技术

这种技术是一种提高发动机进气能力的手段.利用废气涡轮增压技术制造废气涡轮增压器,其根本的原理是利用发动机排气产生的动力促使增压器的涡轮转动,进而带动同一轴上的压气机对即将进入气缸的空气进行压缩,提高气缸内空气的密度,改善燃油的效果,并提高发动机的动力性和经济性,可以有效控制有害气体的排放.

由于涡轮的不同,可以讲废气涡轮增压器分为径流式、斜流式和轴流式三种；根据涡轮增压器的结构的不同,又将其分为可变喷嘴环增压器、废气放弃放弃增压器和可变叶片增压器等.

2.2涡轮增压中冷技术

涡轮增压器将进入的空气进行了高度的压缩,在流动时与进气管壁摩擦还会进一步的增高,这就严重影响了充气的效率,还会存在爆燃的可能性.在这种情况下,需要增加降低进气温度的装置,也叫做中冷器.中冷器一般安装在涡轮增压器的出口与发动机进气管之间,能够迅速对进入气缸的空气进行冷却.中冷器在整个部件中充当着散热器的角色,用冷水或冷风对进入的空气进行冷却排放到大气中.

一般来讲涡轮增压技术的具体应用主要有以下几个方面：一是中冷器以循环水为介质,这种方案结构和布置都比较简单,但是对空气的冷却能力有限；

二是采用独立的冷却介质,这种方法可以有效提高中冷器的冷却效率,但是比较复杂；三是中冷器以风扇和发动机运行时产生的自然风进行冷却,这种方法耗油量较少,得到了很广泛的应用；四是,中冷器中带有独立的冷却风扇,可以直接对空气进行冷却,方便,但是造价高.

2.3冷却废气再循环技术

冷却废气再循环技术简称EGR,这种技术主要就是减少发动机废气氮氧化物的排放量,是现代柴油发动机采用的一种技术.氮氧化物是在高温情况下产生的,为了降低气缸内运行的温度和压力,减少氮氧化物的产生,将发动机排气系统排除的废气的一部分排放到新鲜的空气中,但是要对与新鲜空气相结合的废气进行冷却.

2.4可变几何尺寸涡轮增压器技术

为了保证涡轮增压器的性能,就不要对其进行优化处理,尽量减小增压器的叶轮尺寸,但是为了优化涡轮增压器的高速性能,又要求涡轮增压器的叶轮尺寸增大.但是在一个层面上无法同时满足以上两个要求,为了解决这个问题,可变式的涡轮增压器应运而生.可变几何尺寸涡轮增压器的基本工作原理是利用自动控制涡轮部分有关零件的位置变化,改变通过涡轮的废气量.这种技术的适应性较高,提高了燃油的经济性.

2.5排气系统微粒捕集技术

微粒捕集器简称DPF,是一种减少柴油发动机排气管微粒物排放量的一种废气后处理装置.这种装置被放到柴油发动机的排气系统中,主要工作原理是利用收集器过滤废气中的微粒物质,再对其进行进行微粒的氧化处理,进而对补集器进行清洗.

过滤器的反复使用是通过升高过滤器的温度,对微粒进行燃烧,去除过滤器中的微粒,保证过滤器装置的循环使用性.

3.总结

综上所述,文中对目前应用比较广泛的技术进行了分析,这些新技术在现代柴油发动机的应用上,取得了很好的成果,但是仍需不断的改进,以提高柴油发动机的工作效率,同时兼顾经济效益和社会效益.