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柴油发动机先进技术的应用,使柴油发动机的综合性能有了极大的提高。90年代中后期,欧洲联盟国家车用柴油发动机达到了欧Ⅱ、欧Ⅲ排放标准。在美国,虽然目前柴油发动机轿车所占的市场份额还不足1%,但实际上,除了目前全美94%的货物运输、60% 的公共汽车都是以柴油发动机作为动力之外,在小轿车的柴油化方面也有进展。
在欧洲,柴油发动机轿车的销售量已占总销量的1/3以上,并且这一数字仍在不断增长。据预计,整个欧洲的柴油发动机汽车市场份额将很快达到40% ,在近10年内,有望达到50% 。在欧洲,90%以上的出租车采用柴油发动机动力,因为出租车更注重燃油成本。
从新一代柴油发动机的技术变化看来,尽管世界各国企业生产的柴油发动机各有特点,但柴油发动机技术的发展趋势大致表现在这样几个方面:
1、直喷式柴油发动机的比例不断提高,直喷式柴油机的缸径不断减小。
如戴姆勒一克莱斯勒公司用于SMART 车的BENZOM一660机(D/S一65.5/79mm,3缸,排量0.8 L),大众的LUPO机(D/S=76.5/86.4 mm,3缸,排量1.19 L)。
2、柴油发动机广泛采用增压、中冷与多气门技术。
柴油发动机气缸内能燃烧的燃料量取决于进入气缸的充气量,为此车用柴油机上广泛采用了涡轮增压与中冷技术(TAC),以及多气门技术。如德国Vw 公司的LUPO机与BENZOM一660机,都采用四气门,以提高充气效率。
3、实现柴油发动机高压喷射与电控。
为满足越来越严格的排放法规(欧Ⅲ与欧Ⅳ标准),喷油压力不断提高。目前在传统的泵管嘴系统中,喷油压力已普遍超过100 MPa,在新的高压喷射系统中,喷油压力已超过150 MPa,甚至达到200 MPa。
4、柴油发动机排气再循环(EGR)与排气后处理技术(机外净化)。
实现排气再循环可降低NO ,但不利于燃油经济性,若能实现EGR冷却与电控,则有利于改善综合性能。柴油机的排气后处理技术比汽油机困难,但是国外在微颗粒过滤及其再生技术与NO 催化还原技术方面已取得了长足的进步,可以满足未来欧Ⅳ排放法规的要求。
5、优化柴油发动机结构设计,减少摩擦与附件功率损失,提高柴油发动机机械效率,
柴油发动机的有效效率等于指示效率与机械效率的乘积,因此,柴油机的燃油消耗率也直接受到机械效率的影响,国外在致力于完善缸内工作过程的同时,也十分重视减少摩擦损失和提高机械效率的研究。此外,以德国MTU公司为代表的部分停缸技术(CDA)也是一种有效手段。
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