柴油发动机是燃烧柴油来获取能量释放的发动机。它是由德国发明家鲁道夫·狄塞尔(Rudolf Diesel)于1892年发明的,为了纪念这位发明家,柴油就是用他的姓Diesel来表示,而柴油发动机也称为狄塞尔发动机(Diesel engine)。
柴油发动机的优点是扭矩大、经济性能好。柴油发动机的工作过程与汽油发动机有许多相同的地方,每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个冲程。但由于柴油机用的燃料是柴油,它的粘度比汽油大,不容易蒸发,而其自燃温度却比汽油低,因此,可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。不同之处主要有,柴油发动机的气缸中的混合气是压燃的,而非点燃的。
柴油发动机工作时,进入气缸的是空气,气缸中的空气压缩到终点的时候,温度可以达到500-700℃,压力可以达到40—50个大气压。活塞接近上止点时,供油系统的喷油嘴以*的压力在极短的时间内向气缸燃烧室喷射燃油,柴油形成细微的油粒,与高压高温的空气混合,可燃混合气自行燃烧,猛烈膨胀产生爆发力,推动活塞下行做功,此时温度可达1900-2000℃,压力可达60-100个大气压,产生的扭矩很大,所以柴油发动机广泛的应用于大型柴油设备上。
传统柴油发动机的特点:热效率和经济性较好,柴油机采用压缩空气的办法来提高空气温度,使空气温度超过柴油的自燃点,这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。因此,柴油发动机无需点火系统。同时,柴油机的供油系统也相对简单,因此柴油发动机的可靠性要比汽油发动机的好。由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要,柴油机压缩比很高。热效率和经济性都要好于汽油机,同时在相同功率的情况下,柴油机的扭矩大,大功率时的转速低,适合于载货汽车的使用。 但柴油机由于工作压力大,要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度,所以柴油机比较笨重,体积较大;柴油机的喷油泵与喷嘴制造精度要求高,所以成本较高;另外,柴油机工作粗暴,振动噪声大;柴油不易蒸发,冬季冷车时起动困难。由于上述特点,以前柴油发动机一般用于大、中型载重货车上。
传统上,柴油发动机由于比较笨重,升功率指标不如汽油机(转速较低),噪声、振动较高,炭烟与颗粒(PM)排放比较严重,所以一直以来很少受到轿车的青睐。特别是小型高速柴油发动机的新发展,一批*的技术,例如电控直喷、共轨、涡轮增压、中冷等技术得以在小型柴油发动机上应用,使原来柴油发动机存在的缺点得到了较好的解决,而柴油机在节能与CO2排放方面的优势,则是包括汽油机在内的所有热力发动机无法取代的,成为“绿色发动机”。
柴油发动机应用广泛,处在所属产业链的相对核心的位置。在过去十多年的发展中,柴油发动机生产业形成了一系列的配套企业,很多的柴油发动机企业更多充当了总承装配者的角色,而柴油发动机的一些关键的零部件:曲柄连杆、活塞、气缸套、凸轮已交由专业公司生产。专业化分工使得柴油发动机厂商能更加集中自身的优势,专注于柴油发动机的设计的和制造。
柴油发动机主要用于终配套产品,比如大功率高速柴油机主要配套重型汽车、大型客车、工程机械、船舶、发电机组等。因此,柴油机行业的发展在很大程度上取决于相关终端产品市场情况。 在农用柴油机领域,发展中国家的市场增长将弥补发达国家的市场滑落,全球人口的快速增长,以及老旧设备的更新换代都对农业机械有较大需求,全球农用柴油机市场将呈现高速增长。在航空发动机领域,发动机产业是航空工业的核心细分子行业,未来发展前景非常广阔。综合以上对各领域的分析,我们认为,全球柴油发动机将保持8%的速度稳步向前发展。
柴油发动机的优点是扭矩大、经济性能好。柴油发动机的每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个行程。但由于柴油机用的燃料是柴油,其粘度比汽油大,不易蒸发,而其自燃温度却较汽油低,因此可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。不同之处主要是,柴油发动机气缸中的混合气是压燃的,而不是点燃的。柴油发动机工作时进入气缸的是空气,气缸中的空气压缩到终点时,温度可达500-700℃,压力可达40—50个大气压。活塞接近上止点时,发动机上的高压泵以高压向气缸中喷射柴油,柴油形成细微的油粒,与高压高温的空气混合,柴油混合气自行燃烧,猛烈膨胀,产生爆发力,推动活塞下行做功,此时的温度可达1900-2000℃,压力可达60-100个大气压,产生的扭矩很大,所以柴油发动机广泛的应用于大型柴油汽车上。
是技术水平不足造成的,而不是柴油机本质的问题,是可以通过技术的进步加以解决的。 首先,各种动力都有其发展的应有位置和时序。不着手研究开发气体燃料汽车、混合动力汽车、电动汽车以及燃料电池汽车等新技术是要落后的,但是片面强调其短期大量推广的可能性,甚至与常规动力的正常发展相对立也是不对的。其次,应该一分为二地评价气体燃料发动机。气体燃料发动机固然能够较好地满足当前的排放要求,对能源利用结构的调整有着重要的意义,但天然气发动机排放的总碳氢量(主要是甲烷)要高于柴油,在满足欧Ⅳ排放标准方面也z会遇到很多困难。第三,排放和节能同等重要,二者应当综合考虑,节能不仅是节约石油资源,而且是重要的环保问题。以当前国际上关注的排放问题是全球性的温室效应问题为例子,柴油机油耗低,二氧化碳排放远低于汽油机,可减少45%以上的温室气体排放。
1.关键零部件技术:如油泵油嘴和增压中冷技术。
2.燃油品质:低硫的柴油是柴油机满足日益严格的排放法规的前提。
3.电控技术:柴油机电控技术对于发动机综合性能的优化和提高至关重要。
4.排放后处理关键技术:如废气再循环(EG R)技术、微粒捕集技术以及N O x催化转化技术。
5.整机开发及匹配技术:如柴油机燃油、进气及燃烧系统的匹配与优化技术,重型车用及轿车用柴油机技术。 6.柴油机的制造、工艺及材质等技术。
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