截至目前,国外学者在高压喷射技术研究方面做了很多细致的工作,取得了较好 的效果,在性能提升和排放控制方面都有了不少突破。在我国,由于受高压喷油设备 的限制,进行了一些初步的研究工作。因为我国研究开始时间较晚,在发动机共轨喷 射装置方面研究不足,发动机燃油喷射系统由机械式喷射系统向电控式喷射系统过渡 还需要依靠部分国外技术来实现,柴油机高压共轨喷射系统也将会有更大的发展空间[10]。尽管如此,柴油机自诞生以来一直饱受关注。一百多年来,柴油机技术发展迅速, 应用领域日趋广泛。正如先前所述,柴油机是目前已知的发动机中热效率较高,最利 于节能和环保的动力机械而且能量利用率很高,种种突出的性能特点使得西方发达国 家纷纷推行车用动力柴油化[11]。截至目前,全球的车用动力装置“柴油化”的趋势早 已形成,据有关领域人士推测,今后的 10 年甚至更长时间,柴油机将主导世界车用 动力装置。这是这种趋势和市场需求,对柴油机的研究工作进展迅速取得了很多成就, 以下列举世界柴油机领域的一些先进技术[12]。84139
(1)高压共轨燃油直喷技术 高压共轨燃油直喷是适用于柴油机的燃油直喷技术。对于柴油机,燃油压力可达180 MPa 并采用单个电磁阀向油轨供油[13]。目前第三代共轨技术采用了更高精度的压电技术,燃油压力高达 300 MPa[14]。上世纪 90 年代,菲亚特集团等公司研制的新技 术采用电子控制的方式打开喷油器而不是使用凸轮轴等机械方式。目前的先进技术用 电控单元进行控制,用高速电磁阀或者压电喷油器来取代传统的机械喷阀,从而实现 数字调节,可以自由控制喷油压力和喷油量,甚至可以精确控制喷油率形状。该技术 不仅提高了柴油机性能,而且降低了污染物排放[15]。(2)多气门技术 多气门技术的出现大幅度提高了柴油机的吸气和排气效率。多气门发动机指每一个气缸的气门数目超过两个,有着两个进气门和一个排气门的三气门式;两个进气门 和两个排气门的四气门式以及三个进气门和两个排气门的五气门式。论文网
(3)增压中冷技术 增压和中冷是两个不同的部分,合成为增压中冷。增压是通过将新鲜空气压缩达到增加气缸进气量的目的,压缩空气使得其压力和密度增大,从而使得燃料燃烧更充 分,提高了发动机的转速,增加了输出功率[16]。空气被压缩必然伴随着其温度的上升,这会阻碍空气密度的增加,因此需要采用 中冷技术将空气温度降低,从而最大限度地压缩空气。柴油机的中间冷却技术主要分 为两种,一种是利用柴油机的循环冷却水对中冷器进行冷却。第二种是直接利用散热 器空冷冷却。
(4)废气再循环技术 废气再循环技术是将柴油机在燃烧后将排出气体的一部分导入吸气侧使其再度吸气的技术,采用废气再循环技术可以减低排出气体中的氮氧化物和提高燃油利用率17]。先进技术的相继出现推动了世界柴油机的发展和创新,我国随着一批先进机型和 技术的引进,自上世纪 80 年代以来也有了很大的进步。但仍然存在着不少问题。
首先,我国小型轿车柴油化还未起步,总体较为落后,虽然重型柴油车的年均产 量有所增加,但与西方发达国家相比还是有很大的差距。其次,我国在柴油机方面的 投入严重不足,这制约了柴油机行业的发展,加上人们对柴油机不够重视,生产出的 柴油机的质量差,性能低下而且污染物排放控制不佳,形成了恶性循环,人们逐渐产 生了“厌柴心理”,柴油机的大众化之路前路漫漫[18]。另外与国外相比,我国在柴油 机领域的政策还不够完善,国外一些工业发达国家对柴油机发展给予了高度重视,积 极颁布相关政策从税收、燃料供应等方面来促进柴油机的普及与发展,相比而言,我 国在这政策方面的投入力度远远不够[19]。总之,要想实现汽车柴油化在我国还有很长 一段路要走,需要各处齐心协力,最终改变当前尴尬的现状。