柴油發(fā)動(dòng)機(jī)（燃燒柴油來獲取能量釋放的發(fā)動(dòng)機(jī)）
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燃燒柴油來獲取能量釋放的發(fā)動(dòng)機(jī)
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是燃燒柴油來獲取能量釋放的發(fā)動(dòng)機(jī)。它是由德國發(fā)明家魯?shù)婪颉さ胰麪枺≧udolf Diesel）于1892年發(fā)明的，為了紀(jì)念這位發(fā)明家，柴油就是用他的姓Diesel來表示，而柴油發(fā)動(dòng)機(jī)也稱為狄塞爾發(fā)動(dòng)機(jī)（Diesel engine）。
由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油機(jī)壓縮比很高。熱效率和經(jīng)濟(jì)性能都要好于汽油機(jī)，同時(shí)在相同功率的情況下，柴油機(jī)的扭矩大，最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速低，適合于載貨汽車的使用。
基本信息
| 中文名 | 柴油發(fā)動(dòng)機(jī) |
| 外文名 | Diesel engine |
| 別名 | 狄塞爾發(fā)動(dòng)機(jī) |
| 原理 | 進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣 |
| 優(yōu)勢(shì) | 功率大、經(jīng)濟(jì)性能好 |
| 發(fā)明者 | 魯?shù)婪颉さ胰麪?/div> |
| 發(fā)明時(shí)間 | 1892年 |
| 釋義 | 燃燒柴油來獲取能量釋放的發(fā)動(dòng)機(jī) |
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簡要介紹
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是燃燒柴油來獲取能量釋放的發(fā)動(dòng)機(jī)。
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是功率大、經(jīng)濟(jì)性能好。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)有許多相同的地方，每個(gè)工作循環(huán)也經(jīng)歷進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)行程。但由于柴油機(jī)用的燃料是柴油，其粘度比汽油大，不易蒸發(fā)，而其自燃溫度卻較汽油低，因此可燃混合氣的形成及點(diǎn)火方式都與汽油機(jī)不同。不同之處主要是，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的混合氣是壓燃的，而不是點(diǎn)燃的。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)進(jìn)入氣缸的是空氣，氣缸中的空氣壓縮到終點(diǎn)時(shí)，溫度在500-700oC，壓力40—50個(gè)大氣壓?；钊咏?/span>上止點(diǎn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)上的高壓泵以高壓向氣缸中噴射柴油，柴油形成細(xì)微的油粒，與高壓高溫的空氣混合，柴油混合氣自行燃燒，猛烈膨脹，產(chǎn)生爆發(fā)力，推動(dòng)活塞下行做功。此時(shí)的溫度可1900-2000oC，壓力可達(dá)60-100個(gè)大氣壓，功率很大，所以，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛的應(yīng)用于大型柴油汽車上。
發(fā)展歷程
1989年，德國大眾高爾夫柴油車獲得“低排放車”的稱號(hào)；
1990年，德國大眾首次推出增壓、直噴柴油機(jī), 德國大眾在柴油動(dòng)力技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用上一直走在世界的前沿；
1993年，開發(fā)出四缸渦輪增壓直噴柴油發(fā)動(dòng)機(jī)（TDI）；
1995年，開發(fā)出自然吸氣式直噴（SDI）柴油發(fā)動(dòng)機(jī)；
1995年，開發(fā)出變截面渦輪增壓器；
1998年，開發(fā)出泵噴嘴技術(shù)；
1999年，開發(fā)出3升路波轎車柴油動(dòng)力是未來的主流技術(shù)。未來的柴油動(dòng)力將創(chuàng)造一個(gè)光輝燦爛的新經(jīng)濟(jì)時(shí)代，德國大眾一升轎車的出世令整個(gè)世界震驚，這種柴油概念轎車的百公里油耗實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)記錄的0.99升----世界上最省油的轎車。發(fā)動(dòng)機(jī)采用鋁制自然吸氣式單缸柴油機(jī)，采用了先進(jìn)的高壓直接噴射技術(shù)，排量為0.3升；
2002年，一汽-大眾率先將捷達(dá)SDI轎車投放中國市場；
2004年，一汽-大眾引入TDI技術(shù)，領(lǐng)路中國汽車新動(dòng)力時(shí)代。
主要特點(diǎn)
傳統(tǒng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：熱效率和經(jīng)濟(jì)性較好，柴油機(jī)采用壓縮空氣的辦法提高空氣溫度，使空氣溫度超過柴油的自燃燃點(diǎn)，這時(shí)再噴入柴油、柴油噴霧和空氣混合的同時(shí)自己點(diǎn)火燃燒。因此，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)無需點(diǎn)火系。同時(shí)，柴油機(jī)的供油系統(tǒng)也相對(duì)簡單，因此柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性要比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的好。由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油機(jī)壓縮比很高。熱效率和經(jīng)濟(jì)性都要好于汽油機(jī)，同時(shí)在相同功率的情況下，柴油機(jī)的扭矩大，最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速低，適合于載貨汽車的使用。
但柴油機(jī)由于工作壓力大，要求各有關(guān)零件具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度，所以柴油機(jī)比較笨重，體積較大；柴油機(jī)的噴油泵與噴嘴制造精度要求高，所以成本較高；另外，柴油機(jī)工作粗暴，振動(dòng)噪聲大；柴油不易蒸發(fā)，冬季冷車時(shí)起動(dòng)困難。
由于上述特點(diǎn)，以前柴油發(fā)動(dòng)機(jī)一般用于大、中型載重貨車上。小型高速柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的新發(fā)展：排放已經(jīng)達(dá)到歐洲III號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)上，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)由于比較笨重，升功率指標(biāo)不如汽油機(jī)(轉(zhuǎn)速較低)，噪聲、振動(dòng)較高，炭煙與顆粒(PM)排放比較嚴(yán)重，所以一直以來很少受到轎車的青睞。但隨著近年來柴油機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，特別是小型高速柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的新發(fā)展，一批先進(jìn)的技術(shù)，例如電控直噴、共軌、渦輪增壓、中冷等技術(shù)得以在小型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用，使原來柴油發(fā)動(dòng)機(jī)存在的缺點(diǎn)得到了較好的解決，而柴油機(jī)在節(jié)能與CO2排放方面的優(yōu)勢(shì)，則是包括汽油機(jī)在內(nèi)的所有熱力發(fā)動(dòng)機(jī)無法取代的，因此，先進(jìn)的小型高速柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其排放已經(jīng)達(dá)到歐洲III號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)，成為“綠色發(fā)動(dòng)機(jī)”，目前已經(jīng)成為歐美許多新轎車的動(dòng)力裝置，可以預(yù)見，我國將出現(xiàn)越來越多的柴油轎車。
節(jié)能改造
SAJ柴油發(fā)電機(jī)專用變頻器特點(diǎn)：
輸出頻率最大600Hz，可控制高速電機(jī)
全方位的偵測(cè)保護(hù)功能(過壓、欠壓、過載)瞬間停電再起動(dòng)
加速、減速、動(dòng)轉(zhuǎn)中失速防止等保護(hù)功能
電機(jī)動(dòng)態(tài)參數(shù)自動(dòng)識(shí)別功能，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性
高速停機(jī)時(shí)響應(yīng)快
豐富靈活的輸入、輸出接口和控制方式，通用性強(qiáng)
全系列采用最新西門子IGBT功率器件，確保品質(zhì)的高質(zhì)量
工作原理
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程其實(shí)跟汽油發(fā)動(dòng)機(jī)一樣的，每個(gè)工作循環(huán)也經(jīng)歷進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程。
柴油機(jī)在進(jìn)氣行程中吸入的是純空氣。在壓縮行程接近終了時(shí)，柴油經(jīng)噴油泵將油壓提高到10MPa以上，通過噴油器噴入氣缸，在很短時(shí)間內(nèi)與壓縮后的高溫空氣混合，形成可燃混合氣。由于柴油機(jī)壓縮比高（一般為16-22），所以壓縮終了時(shí)氣缸內(nèi)空氣壓力可達(dá)3.5-4.5MPa，同時(shí)溫度高達(dá)750-1000K（而汽油機(jī)在此時(shí)的混合氣壓力會(huì)為0.6-1.2MPa，溫度達(dá)600-700K），大大超過柴油的自燃溫度。因此柴油在噴入氣缸后，在很短時(shí)間內(nèi)與空氣混合后便立即自行發(fā)火燃燒。氣缸內(nèi)的氣壓急速上升到6-9MPa，溫度也升到2000-2500K。在高壓氣體推動(dòng)下，活塞向下運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)而作功，廢氣同樣經(jīng)排氣管排入大氣中。
普通柴油機(jī)的供油系統(tǒng)是由發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸驅(qū)動(dòng)，借助于高壓油泵將柴油輸送到各缸燃油室。這種供油方式要隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而變化，做不到各種轉(zhuǎn)速下的最佳供油量。
共軌噴射式供油系統(tǒng)由高壓油泵、公共供油管、噴油器、電控單元（ECU）和一些管道壓力傳感器組成，系統(tǒng)中的每一個(gè)噴油器通過各自的高壓油管與公共供油管相連，公共供油管對(duì)噴油器起到液力蓄壓作用。工作時(shí)，高壓油泵以高壓將燃油輸送到公共供油管，高壓油泵、壓力傳感器和ECU組成閉環(huán)工作，對(duì)公共供油管內(nèi)的油壓實(shí)現(xiàn)精確控制，徹底改變了供油壓力隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化的現(xiàn)象。其主要特點(diǎn)有以下三個(gè)方面：
2．可依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況去調(diào)整各缸噴油壓力，噴油始點(diǎn)、持續(xù)時(shí)間，從而追求噴油的最佳控制點(diǎn)；
3．能實(shí)現(xiàn)很高的噴油壓力，并能實(shí)現(xiàn)柴油的預(yù)噴射。
柴油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)
工作條件：柴油機(jī)工作時(shí)，內(nèi)部曲柄連桿機(jī)構(gòu)直接與高溫高壓氣體接觸，曲軸的旋轉(zhuǎn)速度又很高，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的線速度相當(dāng)大，同時(shí)與可燃混合氣和燃燒廢氣接觸，曲柄連桿機(jī)構(gòu)還受到化學(xué)腐蝕作用，并且潤滑困難?？梢?，曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作條件相當(dāng)惡劣，它要承受高溫、高壓、高速和化學(xué)腐蝕作用。
功用：曲柄連桿機(jī)構(gòu)是柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用來傳遞力和改變運(yùn)動(dòng)方式。工作中，曲柄連桿機(jī)構(gòu)在作功行程中把活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)外輸出動(dòng)力，而在其他三個(gè)行程中，即進(jìn)氣、壓縮、排氣行程中又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)?？偟膩碚f曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)借以產(chǎn)生并傳遞動(dòng)力的機(jī)構(gòu)。通過它把燃料燃燒后發(fā)出的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。
負(fù)荷特性
柴油機(jī)的負(fù)荷通常是指柴油機(jī)阻力矩的大小。由于平均有效壓力與扭矩成正比，所以常用平均有效壓力來表示負(fù)荷。柴油機(jī)的工況是由轉(zhuǎn)速和負(fù)荷共同決定的。所謂負(fù)荷特性是指柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不變時(shí)，其他主要性能參數(shù)（燃油消耗率ge、耗油量Gf和排氣溫度tr等）隨負(fù)荷而變化的關(guān)系。這時(shí)由于轉(zhuǎn)速是常數(shù)，所以有效功率可以用來作度量負(fù)荷。在發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)試過程中，經(jīng)常用負(fù)荷特性作為其性能比較的標(biāo)準(zhǔn)。另外，負(fù)荷特性給出了在等速條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷與燃油消耗率的關(guān)系，因此，對(duì)負(fù)荷可以在很大范圍內(nèi)改變，而轉(zhuǎn)速基本維持不變的固定式發(fā)動(dòng)機(jī)（如發(fā)電機(jī)組用發(fā)動(dòng)機(jī)）具有特殊的意義。如果從發(fā)動(dòng)機(jī)上測(cè)出一系列不同轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷特性曲線，則可選擇出固定式或運(yùn)輸式發(fā)動(dòng)機(jī)的最經(jīng)濟(jì)工況。柴油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中，充氣量變化不大，主要是通過改變每循環(huán)供油量來改變混合氣的濃度(即過量空氣系數(shù))，從而調(diào)節(jié)柴油機(jī)的負(fù)荷（稱為質(zhì)調(diào)節(jié)〉。換句話說，柴油機(jī)主要是通過改變噴油泵調(diào)節(jié)桿的位置，用增加或減少供油量的方法來改變負(fù)荷。圖是柴油機(jī)按負(fù)荷特性運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)一些參數(shù)隨負(fù)荷變化的一般規(guī)律。柴油機(jī)增加負(fù)荷就意味著增加每循環(huán)供油量，所以耗油量Gf隨負(fù)荷的增加而增加，而過量空氣系數(shù)a隨負(fù)荷的增加而減?。还┯土慷?，放熱也多，使排氣溫度tr隨負(fù)荷的增加而升高。在空負(fù)荷時(shí)，Ne=0，Pi=Pm，這時(shí)m= 0，所以ge為無窮大。隨著負(fù)荷的增加，m迅速上升，而ge反而下降。當(dāng)負(fù)荷增加到A點(diǎn)時(shí)，ge達(dá)到最小值。再繼續(xù)增加負(fù)荷，由于過量空氣系數(shù)a減小，混合氣形成和燃燒惡化，ge反而升高。排氣煙度隨負(fù)荷的增加曲'增加，但在低負(fù)荷時(shí)增加緩慢，且低負(fù)荷時(shí)煙度很小，肉眼看不出，通常被認(rèn)為是排氣無煙。在高負(fù)荷時(shí)，煙度迅速增加.當(dāng)接近最大功率時(shí)，由于a減小，混合氣形成和燃燒惡化，燃燒不完全，排氣煙度急劇增加（圖中B點(diǎn)），此時(shí)燃油消耗率ge也迅速升髙?；钊推咨w等機(jī)件的熱負(fù)荷也迅速増大。如果再繼續(xù)增加供油量，則柴油機(jī)排氣大量冒黑煙，功率反而下降，因此柴油機(jī)存在一個(gè)冒煙極限。為了保證柴油機(jī)安全可靠地運(yùn)行，不允許柴油機(jī)在冒煙極限下工作。
區(qū)別
汽油發(fā)動(dòng)機(jī)一般將汽油噴入進(jìn)氣管同空氣混合成為可燃混合氣再進(jìn)入汽缸，經(jīng)火花塞點(diǎn)火燃燒膨脹做功。人們通常稱它為點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。而柴油機(jī)一般是通過噴油泵和噴油咀將柴油直接噴入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，和在氣缸內(nèi)經(jīng)壓縮后的空氣均勻混合，在高溫、高壓下自燃，推動(dòng)活塞做功。人們把這種發(fā)動(dòng)機(jī)通常稱之為壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。
汽油機(jī)汽車具有轉(zhuǎn)速高（轎車用汽油機(jī)轉(zhuǎn)速可高達(dá)5000—6000轉(zhuǎn)/分，貨車用汽油機(jī)達(dá)4000轉(zhuǎn)/分左右）質(zhì)量輕、工作時(shí)噪聲小、起動(dòng)容易、制造和維修費(fèi)用低等特點(diǎn)，故在轎車和中、小型貨車及軍用越野車上得到廣泛應(yīng)用。其不足之處是燃油消耗較高，因而燃油經(jīng)濟(jì)性較差。柴油機(jī)汽車因壓縮比高，燃油消耗平均比汽油機(jī)汽車低30%左右，所以燃油經(jīng)濟(jì)性較好。1.7升柴油轎車比1.6升汽油轎車每百公里可節(jié)約2升油。一般貨車大都采用柴油機(jī)。柴油機(jī)的弱點(diǎn)是轉(zhuǎn)速較汽油機(jī)低（一般最高轉(zhuǎn)速在2500—3000轉(zhuǎn)/分左右）、質(zhì)量大、制造和維修費(fèi)用高（因?yàn)閲娪捅煤蛧娪推骷庸ぞ纫蟾撸?。它的?yīng)用范圍正在向中、輕型貨車擴(kuò)展。國外柴油轎車也有很快的發(fā)展，其最高轉(zhuǎn)速可達(dá)5000轉(zhuǎn)/分。
核心技術(shù)
傳感器
美國德爾福宣布開發(fā)出了可更準(zhǔn)確檢測(cè)出機(jī)油狀態(tài)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油傳感器。該傳感器通過檢測(cè)機(jī)油的狀態(tài)來確定機(jī)油更換時(shí)間，比根據(jù)行駛周期進(jìn)行推算，可大幅度延長更換機(jī)油和過濾器的時(shí)間間隔。新傳感器除測(cè)定原來的粘度和介電率外，還測(cè)定煤煙含量和燃料對(duì)機(jī)油的稀釋度，從而能更準(zhǔn)確地檢測(cè)出機(jī)油狀態(tài)。將于2009年開始面向卡車廠商量產(chǎn)。
由于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)引擎控制使用多個(gè)后噴射的情況增多，經(jīng)由活塞環(huán)摻入機(jī)油而稀釋機(jī)油的燃料量不斷增加，這樣很容易降低機(jī)油的潤滑性和粘度。另外，煤煙通過EGR（排氣再循環(huán)）混入機(jī)油的量增加，導(dǎo)致添加劑效果降低、機(jī)油粘度升高。由于只測(cè)定粘度，容易受這兩個(gè)相反因素的影響，難以準(zhǔn)確掌握機(jī)油的惡化程度。
燃料對(duì)機(jī)油的稀釋度，可通過改進(jìn)過的粘度測(cè)定系統(tǒng)根據(jù)對(duì)流時(shí)間進(jìn)行測(cè)定。另一方面，煤煙的含有量可通過檢測(cè)出的介電率變化進(jìn)行推算。該傳感器可測(cè)定機(jī)油溫度和機(jī)油量，設(shè)想安裝于機(jī)油箱底殼或引擎體上，外形設(shè)計(jì)為小尺寸。
新技術(shù)
笨重、噪音大、噴黑煙，令許多人對(duì)柴油機(jī)的直觀印象不佳，經(jīng)過多年的研究和新技術(shù)應(yīng)用，現(xiàn)代柴油機(jī)的現(xiàn)狀已與往日不可同喻?，F(xiàn)代柴油機(jī)一般采用電控噴射、共軌、渦輪增壓中冷等技術(shù)，在重量、噪音、煙度方面已取得重大突破，達(dá)到了汽油機(jī)的水平。
為了使負(fù)荷調(diào)節(jié)更加精確，產(chǎn)生了共軌技術(shù)。
目前國外輕型汽車用柴油機(jī)日益普遍，奔馳、大眾、寶馬、雷諾、沃爾沃等歐洲名牌車都有采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的車型。
笨重、噪音大、噴黑煙，令許多人對(duì)柴油機(jī)的直觀印象不佳，加上柴油機(jī)的構(gòu)造比較復(fù)雜，不少人對(duì)柴油機(jī)缺乏了解，尤其對(duì)現(xiàn)代先進(jìn)的柴油機(jī)缺乏了解，因此柴油機(jī)汽車在一些城市成了“被限制的對(duì)象”，受到種種歧視。其實(shí)經(jīng)過多年的研究和新技術(shù)應(yīng)用，現(xiàn)代柴油機(jī)的現(xiàn)狀已與往日不可同喻?，F(xiàn)代先進(jìn)的汽車柴油機(jī)一般采用電控噴射、共軌、渦輪增壓中冷等技術(shù)，在重量、噪音、煙度等方面已取得重大突破，達(dá)到了汽油機(jī)的水平。
在電控噴射方面柴油機(jī)與汽油機(jī)的主要差別是，汽油機(jī)的電控噴射系統(tǒng)只是控制空燃比（汽油與空氣的比例），柴油機(jī)的電控噴射系統(tǒng)則是通過控制噴油時(shí)間來調(diào)節(jié)輸出的大小，而柴油機(jī)噴油控制是由發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和加速踏板位置（油門拉桿位置）來決定的。因此，基本工作原理是計(jì)算機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器和油門位置傳感器的輸入信號(hào)，首先計(jì)算出基本噴油量，然后根據(jù)水溫、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力等傳感器的信號(hào)進(jìn)行修正，再與來自控制套位置傳感器的信號(hào)進(jìn)行反饋修正，確定最佳噴油量的。
電控柴油噴射系統(tǒng)由傳感器、ECU（計(jì)算機(jī)）和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分組成。其任務(wù)是對(duì)噴油系統(tǒng)進(jìn)行電子控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油量以及噴油定時(shí)隨運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)控制。采用轉(zhuǎn)速、溫度、壓力等傳感器，將實(shí)時(shí)檢測(cè)的參數(shù)同步輸入計(jì)算機(jī)，與巳儲(chǔ)存的參數(shù)值進(jìn)行比較，經(jīng)過處理計(jì)算按照最佳值對(duì)噴油泵、廢氣再循環(huán)閥、預(yù)熱塞等執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，驅(qū)動(dòng)噴油系統(tǒng)，使柴油機(jī)運(yùn)作狀態(tài)達(dá)到最佳。
共軌技術(shù)
共軌技術(shù)是指高壓油泵、壓力傳感器和ECU組成的閉環(huán)系統(tǒng)。高壓油泵把高壓燃油輸送到公共供油管，通過對(duì)公共供油管內(nèi)的油壓實(shí)現(xiàn)精確控制，可以大幅度減小柴油機(jī)供油壓力隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。
在汽車柴油機(jī)中，高速運(yùn)轉(zhuǎn)使柴油噴射過程的時(shí)間只有千分之幾秒，實(shí)驗(yàn)證明，在噴射過程中高壓油管各處的壓力是隨時(shí)間和位置的不同而變化的。由于柴油的可壓縮性和高壓油管中柴油的壓力波動(dòng)，使實(shí)際的噴油狀態(tài)與噴油泵所規(guī)定的柱塞供油規(guī)律有較大的差異。油管內(nèi)的壓力波動(dòng)有時(shí)還會(huì)在主噴射之后，使高壓油管內(nèi)的壓力再次上升，達(dá)到令噴油器的針閥開啟的壓力，將已經(jīng)關(guān)閉的針閥又重新打開產(chǎn)生二次噴油現(xiàn)象，由于二次噴油不可能完全燃燒，于是增加了煙度和碳?xì)浠衔?/a>（HC）的排放量，油耗增加。此外，每次噴射循環(huán)后高壓油管內(nèi)的殘壓都會(huì)發(fā)生變化，隨之引起不穩(wěn)定的噴射，尤其在低轉(zhuǎn)速區(qū)域容易產(chǎn)生上述現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)不僅噴油不均勻，而且會(huì)發(fā)生間歇性不噴射現(xiàn)象。為了解決柴油機(jī)這個(gè)燃油壓力變化的缺陷，現(xiàn)代柴油機(jī)采用了一種稱為“共軌”的技術(shù)。
共軌技術(shù)是指高壓油泵、壓力傳感器和ECU組成的閉環(huán)系統(tǒng)中，將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開的一種供油方式，由高壓油泵把高壓燃油輸送到公共供油管，通過對(duì)公共供油管內(nèi)的油壓實(shí)現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速無關(guān)，可以大幅度減小柴油機(jī)供油壓力隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，因此也就減少了傳統(tǒng)柴油機(jī)的缺陷。ECU控制噴油器的噴油量，噴油量大小取決于燃油軌（公共供油管）壓力和電磁閥開啟時(shí)間的長短。
柴油機(jī)的渦輪增壓器已作過介紹。至于增壓中冷技術(shù)就是當(dāng)渦輪增壓器將新鮮空氣壓縮經(jīng)中段冷卻器冷卻，然后經(jīng)進(jìn)氣歧管、進(jìn)氣門流至汽缸燃燒室。有效的中冷技術(shù)可使增壓溫度下降到50℃以下，有助于減少廢氣的排放和提高燃油經(jīng)濟(jì)性。
機(jī)器保養(yǎng)
空氣濾清器在安裝時(shí)不可漏裝、反裝或錯(cuò)裝各密封墊圈及橡膠連接管，并保證各按嵌處的嚴(yán)密性。使用的紙質(zhì)集塵杯空氣濾清器，每工作50-100小時(shí)，要清除塵土1次，可用軟毛刷將表面塵土刷掉，若工作時(shí)間超過500小時(shí)或已損壞，就應(yīng)及時(shí)更換。使用油浴式空氣濾清器，每工作100-200小時(shí)，應(yīng)用清潔的柴油清洗濾芯，并更換其中的潤滑油，若濾芯已破碎，就需立即更換，并注意在使用中，按規(guī)定添加潤滑油。
潤滑油濾清器在柴油機(jī)使用中如不及時(shí)保養(yǎng)，濾芯堵塞、潤滑油壓力增加，安全閥打開，潤滑油直接流入主油道，會(huì)加劇潤滑表面的磨損，影響柴油機(jī)的使用壽命。因此，潤滑油濾清器每工作180-200小時(shí)，就要清洗1次，發(fā)現(xiàn)破損，應(yīng)立即更換，以防止雜質(zhì)進(jìn)入潤滑表面。柴油機(jī)換季使用，還應(yīng)清洗曲軸箱和各潤滑表面，方法是用潤滑油、煤油和柴油混合后作洗滌油，可在潤滑油放出后加入洗滌油清洗，然后，柴油機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)3-5分鐘，再放盡洗滌油，加入新潤滑油。
燃油供給系統(tǒng)中的各種燃油濾清器，每工作100-200小時(shí)，就應(yīng)清除雜物1次或更換一次，并對(duì)油箱和各輸油管道進(jìn)行全面清洗。特別是針對(duì)電控共軌系統(tǒng)，由于高壓精確噴射，燃油系統(tǒng)的偶件精度高，配合間隙小，對(duì)燃油濾清器的過濾效率和水分離效率都提出了更高的要求。使用兩級(jí)式過濾系統(tǒng)，一級(jí)油水分離器，一級(jí)柴油精濾器，水分離效率要求大于95%，顆粒過濾效率3－5微米過濾效率大于98.6%。滿足該性能要求的公司主要是歐美企業(yè)，如博世(BOSCH)，濾不凡（Luber Finder),弗列加（Fleetguard），曼胡（Mann-Hummel），帕克（Parker），等，國內(nèi)有達(dá)菲特（DIFITE）等。在日常保養(yǎng)時(shí)，應(yīng)特別仔細(xì)，發(fā)現(xiàn)異常，或行駛里程和時(shí)間達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)規(guī)定，需及時(shí)更換。在季節(jié)過渡換油時(shí)，應(yīng)對(duì)整個(gè)燃油供給系統(tǒng)的各零部件進(jìn)行清洗。使用的柴油，應(yīng)符合季節(jié)要求，并需經(jīng)48小時(shí)的沉淀凈化處理。
冒黑煙的處理
使用柴油機(jī)作為發(fā)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)備在運(yùn)作的過程中都會(huì)冒出一縷縷的黑煙，不僅造成操作人員的周圍環(huán)境烏煙瘴氣，而且對(duì)環(huán)境的危害尤其的嚴(yán)重，所以解決柴油機(jī)冒黑煙的難題不僅是操作人員心煩的事情也是業(yè)內(nèi)人士所頭疼的問題。下面就讓專業(yè)人士給你講解一些相關(guān)知識(shí)吧。
首先可以肯定的是柴油機(jī)冒黑煙主要原因還是由于燃料轉(zhuǎn)化率不完全造成的，除了設(shè)備自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原因之外，還有可能是操作人員有些沒有注意到的細(xì)節(jié)所造成的。主要的解決方法有以下幾種：
一：柴油機(jī)的油箱是沒有密封的，長期的與空氣進(jìn)行接觸，造成空氣中的一些懸浮雜質(zhì)以及塵埃等落入空氣濾清器中造成進(jìn)氣口被堵塞，造成內(nèi)部燃燒提供空氣不足，而造成燃燒不完全，所以建議在較為惡劣的環(huán)境中應(yīng)該應(yīng)該勤清潔，而空氣較為良好的環(huán)境中可以隔一段時(shí)間進(jìn)行清潔，并定期的更換空氣濾清器。
二：也可能是燃料質(zhì)量不好，造成油箱內(nèi)部的油管通路等堵塞，造成供油不充分，最佳的解決方法是更換電磁閥。燃料質(zhì)量不好的話也可能會(huì)造成燃油濾清器損壞，內(nèi)部的油變質(zhì)造成冒黑煙的情況，嚴(yán)重時(shí)還可能會(huì)損壞燃油系統(tǒng)，如果發(fā)現(xiàn)燃油濾清器不達(dá)標(biāo)了一定要及時(shí)的進(jìn)行更換。
三：燃油系統(tǒng)的油管由于油質(zhì)不良而造成一些雜質(zhì)附著在管路表面，所以要定期的清洗油管，加兩次柴油添加劑可有效的改善冒黑煙的情況。
高溫原因
對(duì)于柴油機(jī)提供動(dòng)力的機(jī)械設(shè)備來說，如果長期高溫的話對(duì)整機(jī)運(yùn)行狀態(tài)良好性會(huì)造成一定的影響。內(nèi)在表現(xiàn)會(huì)造成潤滑失效、零部件磨損加劇、出現(xiàn)拉缸、汽缸墊燒毀等嚴(yán)重故障發(fā)生。因此我們又必要去了解造成柴油機(jī)高溫的緣由才能更好的做出簡單預(yù)防方案。
長時(shí)間進(jìn)行超負(fù)荷進(jìn)行工作，會(huì)造成耗油量增加、內(nèi)部散熱升高、冷卻水出現(xiàn)開鍋等現(xiàn)象。針對(duì)這種情況的最佳處理方法是，避免長時(shí)間超負(fù)荷工作。
機(jī)械設(shè)備內(nèi)部的液體量是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)是非常重要的，通常如果液體量不足尤其是冷卻液不足會(huì)降低設(shè)備的散熱效果，因此而造成柴油機(jī)出現(xiàn)過熱情況。對(duì)于這種情況造成的高溫，只要在日常使用過程中主要做好檢查工作，能夠及時(shí)的對(duì)不足量的液體及時(shí)補(bǔ)充即可。
機(jī)械設(shè)備的散熱是否良好，表面的清潔度是否良好，散熱風(fēng)扇是否良好發(fā)揮較好的散熱效果等都有可能會(huì)造成柴油機(jī)出現(xiàn)高溫故障情況。為了杜絕這種情況發(fā)生，我們只要在日常使用中做好檢查工作，能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)一些異常情況并做好修復(fù)或者是更換的工作。
用途分類
發(fā)明者
柴油用英文表示為Diesel，這是為了紀(jì)念柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)明者――魯?shù)婪颉さ胰麪枺≧udolfDiesel）。
狄塞爾生于1858年，德國人，畢業(yè)于慕尼黑工業(yè)大學(xué)。1879年，狄塞爾大學(xué)畢業(yè)，當(dāng)上了一名冷藏專業(yè)工程師。在工作中狄塞爾深感當(dāng)時(shí)的蒸氣機(jī)效率極低，萌發(fā)了設(shè)計(jì)新型發(fā)動(dòng)機(jī)的念頭。在積蓄了一些資金后，狄塞爾辭去了制冷工程師的職務(wù)，自己開辦了一家發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)室。
針對(duì)蒸汽機(jī)效率低的弱點(diǎn)，狄塞爾專注于開發(fā)高效率的內(nèi)燃機(jī)。19世紀(jì)末，石油產(chǎn)品在歐洲極為罕見，于是狄塞爾決定選用植物油來解決機(jī)器的燃料問題（他用于實(shí)驗(yàn)的是花生油）。因?yàn)橹参镉忘c(diǎn)火性能不佳，無法套用奧托內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)。狄塞爾決定另起爐灶，提高內(nèi)燃機(jī)的壓縮比，利用壓縮產(chǎn)生的高溫高壓點(diǎn)燃油料。后來，這種壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)便被稱為狄塞爾循環(huán)。
像所有偉大的發(fā)明家一樣，狄塞爾的前進(jìn)道路上困難重重。實(shí)驗(yàn)證明，植物油燃燒不穩(wěn)定，成本也太高，難以承擔(dān)狄塞爾的“重任”。好在當(dāng)時(shí)石油制品在歐洲逐漸普及，狄塞爾選擇了本來用于取暖的重餾分燃油———柴油作為機(jī)器的燃料。壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度始終是個(gè)難題。一次實(shí)驗(yàn)中，汽缸上的零件象炮彈碎片一樣四處飛散，差點(diǎn)兒造成人員傷亡。實(shí)驗(yàn)不順利，狄塞爾的資金也漸漸耗盡。他不得不回到制冷機(jī)工廠謀生。但狄塞爾沒有向困難屈服，他利用業(yè)余時(shí)間繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，一步步完善自己的機(jī)器。
1892年，狄塞爾終于研發(fā)出一臺(tái)實(shí)用的柴油動(dòng)力壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)功率大，油耗低，可使用劣質(zhì)燃油，顯示出輝煌的發(fā)展前景。狄塞爾隨即投入到柴油機(jī)生產(chǎn)的商業(yè)冒險(xiǎn)中。不幸的是，作為優(yōu)秀的工程師，狄塞爾缺乏商業(yè)頭腦。他在經(jīng)濟(jì)上漸漸陷入困境。1913年狄塞爾已處于破產(chǎn)的邊緣。這一年夏天，狄塞爾在乘坐英吉利海峽的渡輪時(shí)，突然失蹤，據(jù)認(rèn)為是投海自殺。但狄塞爾發(fā)明的柴油機(jī)，在汽車、船舶和整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域得到越來越廣泛的發(fā)展。
發(fā)明歷史
如果用最簡單方式看待歷史，那么組成歷史的僅僅包括年代、人名、故事三個(gè)要素。雖然時(shí)間跨度沖淡他的年代和故事，但他應(yīng)該感到欣慰，因?yàn)橹辽偎拿值靡粤鱾鳌?/span>魯?shù)婪颉さ屹悹?/a>(RudoflDiesel)一個(gè)永遠(yuǎn)不會(huì)被忘卻的名字。
命運(yùn)多篤的發(fā)明家
在科學(xué)史上，人們總是會(huì)對(duì)那種無心插柳卻一舉成功的故事津津樂道，比如倫琴射線、青霉素、宇宙微波背景輻射等等。當(dāng)然能有上述的成就固然可敬，但還有一種同樣可敬的人：他們?cè)谟猩瓴粩嗵剿鳎删蛥s不被世人承認(rèn)，直到多年之后他們的成就才發(fā)揚(yáng)光大。柴油機(jī)的發(fā)明者魯?shù)婪?？狄賽爾就是這樣的一個(gè)人。
狄賽爾1858年出生在法國巴黎，他的父親是德國奧古斯堡的精制皮革制造商。成年之后，狄賽爾進(jìn)入了德國的慕尼黑技術(shù)大學(xué)攻讀。就在他讀大學(xué)期間的1876年，德國人奧托研制成功了第一臺(tái)4沖程煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)，這是法國技師羅夏內(nèi)燃機(jī)理論第一次得到實(shí)際運(yùn)用。這一成就鼓舞了當(dāng)時(shí)從事機(jī)械動(dòng)力研究的許多工程師，這其中既包括后來汽車的發(fā)明者卡爾·奔馳和戈特利普·戴姆勒，也包括對(duì)機(jī)器動(dòng)力十分有興趣的年輕人狄賽爾。
與致力于改造奧托發(fā)動(dòng)機(jī)的奔馳和戴姆勒不同，狄賽爾的想法更為超前，他想完全舍去發(fā)動(dòng)機(jī)中的點(diǎn)火系統(tǒng)，靠壓縮空氣發(fā)熱，噴入燃料后自燃做功，這種方式完全區(qū)別于吸入燃?xì)饣旌蠚恻c(diǎn)燃做功的方式，后人稱狄賽爾的原理為“壓縮式內(nèi)燃機(jī)”原理。當(dāng)然狄賽爾產(chǎn)生這樣的設(shè)想也并不是空穴來風(fēng)，因?yàn)楫?dāng)時(shí)并沒有發(fā)明分電器和高壓點(diǎn)火線圈，點(diǎn)火裝置非常簡陋和不穩(wěn)定，狄賽爾想跳過這個(gè)技術(shù)障礙完全是可以理解的。不久，他在法國人約瑟夫·莫勒特(JosephMollet)發(fā)明的氣動(dòng)打火機(jī)上找到了靈感，并堅(jiān)持不懈的探索下去。
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)
狄賽爾沒有料到，他的想法實(shí)現(xiàn)起來遠(yuǎn)遠(yuǎn)比發(fā)明點(diǎn)火系統(tǒng)復(fù)雜的多，他所遇到的第一個(gè)就是燃料問題。常用的汽油非?；钴S，也非常容易點(diǎn)燃，但汽油卻不能適應(yīng)有很高的壓縮比的壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，一旦把汽油霧化噴入含有高溫、高壓空氣的燃燒室，就會(huì)發(fā)生猛烈的敲缸甚至爆炸。舍去汽油是必然的，狄賽爾創(chuàng)造性把他的目標(biāo)指向了植物油。經(jīng)過一系列試驗(yàn)，對(duì)于植物油的嘗試也失敗了，但他是第一個(gè)把植物油料引入內(nèi)燃機(jī)的人，因而近現(xiàn)代鼓吹“綠色燃料”者都把狄賽爾尊為鼻祖。
最終燃料選擇鎖定在了石油裂解產(chǎn)物中一直未被重視的柴油上。柴油相對(duì)于汽油來說性質(zhì)非常穩(wěn)定，比較難于點(diǎn)燃，同時(shí)柴油一旦點(diǎn)燃會(huì)冒出大量的黑煙，因而它又不能像煤油那樣用作照明。但柴油穩(wěn)定的特性卻恰恰適合于壓燃式內(nèi)燃機(jī)，在壓縮比非常高的情況下柴油也不會(huì)出現(xiàn)爆震，這正是狄賽爾所需要的。經(jīng)過近20年的潛心研究，狄賽爾終于在1892年試制成了第一臺(tái)壓燃式內(nèi)燃機(jī)，也就是柴油機(jī)。
這臺(tái)柴油機(jī)用汽缸吸入純空氣，再用活塞強(qiáng)力壓縮，使空氣體積縮小到15倍左右，溫度上升到500—700度，然后用壓縮空氣把霧狀柴油噴入汽缸，與缸中高溫純空氣混合，由于汽缸這是已經(jīng)有了較高的溫度，因而柴油噴入后自行燃燒做功。1892年2月27日，狄賽爾取得了此項(xiàng)技術(shù)的專利。
柴油機(jī)的最大特點(diǎn)是省油，熱效率高，但狄賽爾最初試制的柴油機(jī)卻很不穩(wěn)定，1894年，狄賽爾改進(jìn)了柴油機(jī)并使其能運(yùn)行1分鐘左右，盡管他的柴油機(jī)還并不穩(wěn)定，但狄賽爾卻迫不及待的把它投入了商業(yè)生產(chǎn)，因?yàn)樗母偁帉?duì)手早在1886年就把汽油機(jī)安裝車輛上，而8年之后，汽油機(jī)汽車已經(jīng)投入了商業(yè)運(yùn)作。這位只了解技術(shù)并不了解商業(yè)運(yùn)作的發(fā)明家犯下了一生中最大的一次錯(cuò)誤，他急于推向市場的20臺(tái)柴油機(jī)由于技術(shù)不過關(guān)，紛紛遭到了退貨，這不但給了他巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，更重要是影響了柴油機(jī)在公眾的印象，在隨后的幾年里幾乎沒有廠家或個(gè)人樂意裝配柴油機(jī)。沒有了資金來源又負(fù)債累累，這就使得狄賽爾的晚年陷入了極端貧困。1913年10月29日，55歲的狄賽爾獨(dú)自一人呆站在橫渡英吉利海峽的輪船甲板上，被巨浪卷入了大海(多數(shù)歷史學(xué)家認(rèn)為狄賽爾是跳海自盡的)。為了紀(jì)念狄賽爾，人們把柴油發(fā)動(dòng)機(jī)命名為Diesel。
東方不亮西方亮
狄賽爾做夢(mèng)都想看到自己的發(fā)明能大規(guī)模裝載在汽車上，但他致死都沒有看到這一天。客觀的講，狄賽爾的柴油機(jī)確實(shí)存在著不少缺陷，其中最大的問題就是重量。由于柴油機(jī)汽缸壓力比汽油機(jī)高很多，因而柴油機(jī)的缸體要比汽油機(jī)粗壯許多，同時(shí)早期的柴油機(jī)為壓縮空氣使用的空氣壓縮機(jī)質(zhì)量也非常巨大，這就使得柴油機(jī)整體上十分笨重，極不適應(yīng)當(dāng)時(shí)骨架還很嬌小的汽車。但柴油機(jī)擁有汽油機(jī)不可比擬的扭矩優(yōu)勢(shì)，在功率相同時(shí)柴油機(jī)又擁有很大燃油經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)，這就讓人們并沒有放棄它。
1924年，美國的康明斯公司正式采用了泵噴油器，這一發(fā)明有效地降低了柴油機(jī)的質(zhì)量，同年在柏林汽車展覽上MAN公司展示了一臺(tái)裝備柴油機(jī)的卡車，這是第一臺(tái)裝有柴油機(jī)的汽車。不久以后，博世公司開始正式生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)泵噴油器，正是由于柱塞泵的普及，為柴油機(jī)安裝在汽車上提供了基礎(chǔ)。1936年，奔馳公司生產(chǎn)出了第一臺(tái)柴油機(jī)轎車260D，這時(shí)距狄賽爾去世已經(jīng)23年。
盡管30年代已經(jīng)有轎車安裝了柴油機(jī)，但真正為柴油機(jī)提供發(fā)揮舞臺(tái)的還是重型機(jī)械和裝甲車輛。二戰(zhàn)中，美國的舒爾曼坦克和德國虎式坦克都使用汽油機(jī)，虎式坦克以其強(qiáng)大的火力和厚重的裝甲占得了上風(fēng)，美軍只能拿數(shù)量來扯平。但在蘇聯(lián)戰(zhàn)場，蘇軍的T-34坦克的火力和裝甲雖也不及虎式坦克，但T-34使用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，他在中彈后不易起火，這樣就大大提高了戰(zhàn)場生存能力。戰(zhàn)后，各國汲取了戰(zhàn)爭中的教訓(xùn)，都自己的坦克換裝成了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
20世紀(jì)50年代以后，兩大陣營在坦克功率方面進(jìn)行了不斷的軍備競賽，這無形中大大加速了柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展。人們知道噴油壓力直接影響著柴油機(jī)的功率和扭矩，因而世界各大柴油機(jī)制造公司都在拼命提高柴油機(jī)的噴油壓力，在這個(gè)時(shí)期，康明斯公司研制成功完全不同于柱塞泵的PT噴油系統(tǒng)，從而大規(guī)模的提高了噴油壓力。
得償夙愿
如果說柴油機(jī)在重型機(jī)械上得到應(yīng)用是狄賽爾的無心插柳，那么電控技術(shù)使柴油機(jī)回到了轎車領(lǐng)域才真正讓狄賽爾得償夙愿。
如果想把柴油機(jī)引入轎車領(lǐng)域，那么必須解決柴油的排放和振動(dòng)問題。實(shí)際上，柴油機(jī)排氣中CO和HC比汽油機(jī)少得多，NOx排放量與汽油機(jī)相近，只是排氣微粒較多，這與柴油機(jī)燃燒機(jī)理有關(guān)。柴油機(jī)是一種非均質(zhì)燃燒，混合氣形成時(shí)間很短，而且混合氣形成與燃燒過程交錯(cuò)在一起。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)：柴油機(jī)噴油規(guī)律，噴入燃料的霧化質(zhì)量，氣缸內(nèi)氣體的流動(dòng)以及燃燒室形狀等均直接影響燃燒過程的進(jìn)展以及有害排放物的生成。
除了靠提高噴油壓力和柴油霧化效果來改善排放，使用預(yù)噴射也是行之有效的方法。預(yù)噴射就是在主噴射之前的某一時(shí)刻精確的噴入約為1-2毫升的預(yù)噴油量，從而使燃燒室被加熱，縮短了隨后進(jìn)行的主噴射的著火延遲期。于是溫度與壓力上升減緩，降低了燃燒噪聲水平和NOx。70年代以后，博世公司把電控汽油機(jī)噴射技術(shù)引用回柴油機(jī)，從而讓柴油機(jī)的發(fā)展和使用進(jìn)入了一個(gè)新紀(jì)元。
最先出現(xiàn)的電控噴油泵技術(shù)，而后又發(fā)展出了電控泵噴嘴技術(shù)和高壓共軌噴射技術(shù)，后兩種技術(shù)是現(xiàn)在最主要的柴油機(jī)電控噴射技術(shù)。其中，電控泵噴嘴技術(shù)的噴油壓力非常高，可以達(dá)到2050bar，并且泵和噴嘴裝在一起，所以只需要很短的高壓油引導(dǎo)部分，泵噴嘴系統(tǒng)也可以實(shí)現(xiàn)很小的預(yù)噴量，其噴油特性是三角形的，并采用了分段式預(yù)噴射，這是很符合發(fā)動(dòng)機(jī)的要求(大眾公司的TDI發(fā)動(dòng)機(jī)就是使用這種技術(shù))。但電控泵噴嘴技術(shù)的噴油壓力受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速影響，使用蓄壓系統(tǒng)的高壓共軌技術(shù)可以解決這個(gè)問題，但它的噴油壓力低于泵噴嘴系統(tǒng)，能達(dá)到1600bar，有些公司看中了它對(duì)任意缸數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)噴油壓力調(diào)節(jié)很寬泛的特點(diǎn)，對(duì)其大加采用(最早使用高壓共軌的轎車是阿爾法羅密歐156和奔馳C級(jí)別車)。
話說到這里，柴油機(jī)話題快告一段落了，但柴油機(jī)的故事肯定還沒有講完，因?yàn)槿藗冊(cè)絹碓桨l(fā)現(xiàn)柴油機(jī)的無窮魅力：高扭矩、高壽命、低油耗、低排放，柴油機(jī)成為解決汽車能源問題最現(xiàn)實(shí)和最可靠的手段。狄賽爾肯定沒有想到當(dāng)年他那個(gè)沒人問津的丑小鴨，現(xiàn)在100%的重型車和近30%的乘用車都在使用。但可以讓狄賽爾感到欣慰的是，每當(dāng)打開這些車的發(fā)動(dòng)機(jī)蓋，都會(huì)看見一個(gè)名字——Diesel。
歐洲與柴油機(jī)
歐洲是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)源地，由于柴油的眾多特點(diǎn)，從20世紀(jì)90年代中開始，歐洲各大汽車公司大力發(fā)展柴油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，并陸續(xù)向消費(fèi)者推廣，超過三分之二的轎車都使用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。奔馳、大眾、寶馬、雷諾、沃爾沃等歐洲名牌車都有采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的車型。
寶馬：D技術(shù)，具有功率高，扭矩大的特點(diǎn)，并使用了雙渦輪可變截面增壓技術(shù)。
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)
奔馳：CDI技術(shù)
菲亞特：JTD技術(shù)
美國產(chǎn)品
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)不僅在CO2的排放上已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，而且在不久的將來燃料中的含硫量也將少于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。一直以來，汽車尾氣都被認(rèn)為是引發(fā)溫室效應(yīng)的重要原因之一。而美國和中國則被認(rèn)為是CO2排放量最大的兩個(gè)國家。
據(jù)調(diào)查，2004年歐洲汽車市場上有將近一半新車使用的都是新型的綠色柴油機(jī)。而在美國路上行駛的汽車中，卻只有1%使用的是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。原因很簡單，美國消費(fèi)者擁有世界上最低的汽油價(jià)格。但是現(xiàn)在美國本土市場的汽油價(jià)格接近于歷史同期的最高水平，這就使得美國消費(fèi)者不得不轉(zhuǎn)而去關(guān)注那些能為他們省錢的經(jīng)濟(jì)型轎車。
在美國的汽車市場上只有兩款車使用的是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。而今天隨著汽油價(jià)格的不斷上漲，已經(jīng)有13款柴油車出現(xiàn)在美國的汽車市場，而到了2006年又將有6款新車上市。屆時(shí)使用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車種類將達(dá)到近20種。
布什總統(tǒng)關(guān)于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)文件的簽署為今后柴油車指明了前進(jìn)的方向。美國的政策制定者和消費(fèi)者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)柴油車是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。對(duì)于中國來說柴油車同樣是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。在市場機(jī)制條件下，使用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車將會(huì)擁有更廣闊的前景。
發(fā)展前景
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用廣泛，處在所屬產(chǎn)業(yè)鏈的相對(duì)核心的位置。在過去十多年的發(fā)展中，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)業(yè)形成了一系列的配套企業(yè)，很多的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)更多充當(dāng)了總承裝配者的角色，而柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的一些關(guān)鍵的零部件：曲柄連桿、活塞、氣缸套、凸輪已交由專業(yè)公司生產(chǎn)。專業(yè)化分工使得柴油發(fā)動(dòng)機(jī)廠商能更加集中自身的優(yōu)勢(shì)，專注于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)的和制造。
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)主要用于最終配套產(chǎn)品，比如大功率高速柴油機(jī)主要配套重型汽車、大型客車、工程機(jī)械、船舶、發(fā)電機(jī)組等。因此，柴油機(jī)行業(yè)的發(fā)展在很大程度上取決于相關(guān)終端產(chǎn)品市場情況。
在農(nóng)用柴油機(jī)領(lǐng)域，發(fā)展中國家的市場增長將彌補(bǔ)發(fā)達(dá)國家的市場滑落，全球人口的快速增長，以及老舊設(shè)備的更新?lián)Q代都對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械有較大需求，全球農(nóng)用柴油機(jī)市場將呈現(xiàn)高速增長。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)是航空工業(yè)的核心細(xì)分子行業(yè)，未來發(fā)展前景非常廣闊。綜合以上對(duì)各領(lǐng)域的分析，我們認(rèn)為，全球柴油發(fā)動(dòng)機(jī)將保持8%的速度穩(wěn)步向前發(fā)展。
生產(chǎn)商家
DEUTZ（道依次）德國
由歷史上著名的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)明者奧托于1864年創(chuàng)建，目前公司在德國有4個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)廠，在全球有17個(gè)許可證和合作廠，所產(chǎn)柴油機(jī)功率范圍從5至5,000馬力，燃?xì)鈾C(jī)功率為250至5,500馬力。
MAN(曼) 德國
MAN股份公司（MANAG），前稱“奧格斯堡-紐倫堡機(jī)械工廠股份公司”（MaschinenfabrikAugsburg-NürnbergAG，又譯作“曼股份公司”、“曼公司”），是一家控股公司位于德國巴伐利亞州首府慕尼黑的商用車、機(jī)器設(shè)備制造商，德國股票指數(shù)DAX的成分公司，世界500強(qiáng)之一，在全球有62,000名雇員，年銷售額為150億歐元，其中75%來自德國之外。旗下的MAN商用車股份公司是世界著名的重型卡車制造商之一。
VOLVO(沃爾沃) 瑞典（現(xiàn)已屬中國）
沃爾沃汽車公司是北歐最大的汽車企業(yè)，也是瑞典最大的工業(yè)企業(yè)集團(tuán)，世界20大汽車公司之一。創(chuàng)立于1924年，創(chuàng)始人是古斯塔夫·拉爾松和阿薩爾·加布里爾松。2010年03月28日吉利控股集團(tuán)收購瑞典沃爾沃公司100%股權(quán)
使用指南
根據(jù)國標(biāo)（GB252—87），輕柴油規(guī)格按凝點(diǎn)分為10、0、-10、-20、-35和-50六個(gè)牌號(hào)，分別表示凝點(diǎn)不高于10℃、0℃、-10℃、-20℃、-35℃和-50℃；牌號(hào)越高，凝點(diǎn)越低。
柴油是應(yīng)用于壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)（即柴油發(fā)動(dòng)機(jī)）的專用燃料。柴油的外觀為水白色、淺黃色或棕褐色的液體。柴油又分為輕柴油與重柴油二種。輕柴油是用于1000r/min以上的高速柴油機(jī)中的燃料，重柴油是用于1000r/min以下的中低速柴油機(jī)中的燃料。一般加油站所銷售的柴油均為輕柴油。輕柴油產(chǎn)品目前執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)為GB252-2000《輕柴油》標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)中柴油的牌號(hào)分為10號(hào)、5號(hào)、0號(hào)、-10號(hào)、-20號(hào)、-35號(hào)、-50號(hào)，柴油的牌號(hào)劃分依據(jù)是柴油的凝固點(diǎn)。
冷濾點(diǎn)是衡量輕柴油低溫性能的重要指標(biāo)，能夠反映柴油低溫實(shí)際使用性能，最接近柴油的實(shí)際最低使用溫度。用戶在選用柴油牌號(hào)時(shí)，應(yīng)同時(shí)兼顧當(dāng)?shù)貧鉁睾筒裼团铺?hào)對(duì)應(yīng)的冷濾點(diǎn)。5號(hào)輕柴油的冷濾點(diǎn)為8℃，0號(hào)輕柴油的冷濾點(diǎn)為4℃，－10號(hào)輕柴油的冷濾點(diǎn)為－5℃，－20號(hào)輕柴油的冷濾點(diǎn)為－14℃。
如何選用輕柴油的牌號(hào)
根據(jù)GB252-2000標(biāo)準(zhǔn)要求，選用輕柴油牌號(hào)應(yīng)遵照以下原則：
1、10號(hào)輕柴油適用于有預(yù)熱設(shè)備的柴油機(jī)；
3、0號(hào)輕柴油適用于風(fēng)險(xiǎn)率為10%的最低氣溫在4℃以上的地區(qū)使用；
4、-10號(hào)輕柴油適用于風(fēng)險(xiǎn)率為10%的最低氣溫在-5℃以上的地區(qū)使用；
5、-20號(hào)輕柴油適用于風(fēng)險(xiǎn)率為10%的最低氣溫在-14℃以上的地區(qū)使用；
6、-35號(hào)輕柴油適用于風(fēng)險(xiǎn)率為10%的最低氣溫在-29℃以上的地區(qū)使用；
7、-50號(hào)輕柴油適用于風(fēng)險(xiǎn)率為10%的最低氣溫在-44℃以上的地區(qū)使用；
注意事項(xiàng)
目前在柴油車使用中存在的問題，是技術(shù)水平不足造成的，而不是柴油機(jī)本質(zhì)的問題，是可以通過技術(shù)的進(jìn)步加以解決的。
首先，各種動(dòng)力都有其發(fā)展的應(yīng)有位置和時(shí)序。不著手研究開發(fā)氣體燃料汽車、混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車以及燃料電池汽車等新技術(shù)是要落后的，但是片面強(qiáng)調(diào)其短期大量推廣的可能性，甚至與常規(guī)動(dòng)力的正常發(fā)展相對(duì)立也是不對(duì)的。其次，應(yīng)該一分為二地評(píng)價(jià)氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)固然能夠較好地滿足當(dāng)前的排放要求，對(duì)能源利用結(jié)構(gòu)的調(diào)整有著重要的意義，但天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)排放的總碳?xì)?/a>量（主要是甲烷）要高于柴油，在滿足歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)方面也z會(huì)遇到很多困難。第三，排放和節(jié)能同等重要，二者應(yīng)當(dāng)綜合考慮，節(jié)能不僅是節(jié)約石油資源，而且是重要的環(huán)保問題。以當(dāng)前國際上關(guān)注的排放問題是全球性的溫室效應(yīng)問題為例子，柴油機(jī)油耗低，二氧化碳排放遠(yuǎn)低于汽油機(jī)，可減少45％以上的溫室氣體排放。
2．燃油品質(zhì)：優(yōu)質(zhì)低硫的柴油是柴油機(jī)滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)的前提。
3．電控技術(shù)：柴油機(jī)電控技術(shù)對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)綜合性能的優(yōu)化和提高至關(guān)重要。
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)
5．整機(jī)開發(fā)及匹配技術(shù)：如柴油機(jī)燃油、進(jìn)氣及燃燒系統(tǒng)的匹配與優(yōu)化技術(shù)，重型車用及轎車用柴油機(jī)技術(shù)。
6．柴油機(jī)的制造、工藝及材質(zhì)等技術(shù)。
用油
市場中現(xiàn)有的機(jī)油按SAE法分類，單級(jí)機(jī)油：冬季用油有6種，夏季用油有4種，多級(jí)機(jī)油：冬夏通用油有16種。冬季用油牌號(hào)分別為：0W、5W、10W、15W、20W、25W；夏季用油牌號(hào)分別為：20、30、40、50；冬夏通用油牌號(hào)分別為：5W-20、5W-30、5W-40、5W-50、10W-20、10W-30、10W-40、10W-50、15W-20、15W-30、15W-40、15W-50、20W-20、20W-30、20W-40、20W-50。
二、品質(zhì)的表示：
SL/SJ：表示汽油引擎車使用
CF/CG：表示柴油引擎車使用
具體如下：API是美國石油學(xué)會(huì)的英文縮寫，API等級(jí)代表發(fā)動(dòng)機(jī)油質(zhì)量的等級(jí)。它采用簡單的代碼來描述發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油的工作能力。
API發(fā)動(dòng)機(jī)油分為兩類："S"開頭系列代表汽油發(fā)動(dòng)機(jī)用油；"C"開頭系列代表柴油發(fā)動(dòng)機(jī)用油；當(dāng)"S"和"C"兩個(gè)字母同時(shí)存在，則表示此機(jī)油為汽柴通用型。
在S或C后面的字母表示的意義是；從“SA”一直到“SL”,每遞增一個(gè)字母，機(jī)油的性能都會(huì)優(yōu)于前一種，機(jī)油中會(huì)有更多用來保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)的添加劑。字母越靠后，質(zhì)量等級(jí)越高，國際品牌中機(jī)油級(jí)別多是SF級(jí)別以上的。例如，殼牌非凡喜力（ShellHelixPlus）是APISL級(jí)，而殼牌紅色喜力機(jī)油（ShellHelixRedMotorOil）則是APISG級(jí)，這說明非凡喜力的質(zhì)量等級(jí)要高于紅喜力。
排氣溫度升高的原因
(1)排氣閥泄漏：排氣閥泄漏將造成壓縮壓力降低，由于空氣供量減少致發(fā)火延遲長而產(chǎn)生后燃，并且在燃燒過程中產(chǎn)生漏氣，使燃燒不完全的燃?xì)膺M(jìn)入排氣管；(2)噴油定時(shí)：噴油提前角太小而使噴油太遲，其噴入氣缸的燃油來不及完全燃燒而產(chǎn)生后燃；(3)排氣定時(shí)：排氣閥提前打開，氣缸內(nèi)還沒有完金燃燒的燃?xì)膺M(jìn)入排氣管產(chǎn)生后燃；(4)噴油器霧化：噴油器霧化不好，使燃油在氣缸內(nèi)不能充分燃燒而產(chǎn)生在排氣管中后燃；(5)噴油器安裝：噴油器在安裝過程中墊片處置不當(dāng)，墊片過厚，甚至原墊片沒取出又加入新墊片造成過厚，使噴油器噴油位置不對(duì)；(6)壓縮壓力：(i)由于氣缸蓋與氣缸套之間的墊片過厚，造成氣缸間隙容積增大而壓縮壓力降低，使發(fā)火延時(shí)產(chǎn)生后燃；(ii)壓縮環(huán)磨損造成壓縮壓力降低，由于氣缸內(nèi)新鮮空氣不足使發(fā)火延遲而使燃?xì)夂笕肌?7)增壓機(jī)：增壓機(jī)的軸承損壞，使其轉(zhuǎn)速降低，過給氣或掃氣壓力也同時(shí)降低；增壓機(jī)空氣濾網(wǎng)臟堵、壓縮機(jī)葉輪、噴嘴環(huán)、廢氣葉輪以及壓縮機(jī)葉輪積碳或臟堵，這些都會(huì)使增壓機(jī)空氣壓力不足而使燃油不能充分燃燒；(8)噴油閥故障可能造成二次噴射而產(chǎn)生后燃，使排溫升高，或者表現(xiàn)為由于單缸功率下降，導(dǎo)致其它缸負(fù)荷增加；(9)空氣冷卻器：(i)空氣冷卻器冷卻水管側(cè)積垢堵塞，使其熱交換效果降低而使增壓空氣進(jìn)機(jī)溫度升高，使柴油機(jī)循環(huán)溫度升高而最終導(dǎo)致排溫升高；(ii)空氣冷卻器氣側(cè)堵塞使增壓空氣壓力低，進(jìn)入氣缸的空氣量不足，使燃油不能充分燃燒而產(chǎn)生后燃使排溫升高。經(jīng)驗(yàn)顯示增壓機(jī)和空氣冷卻器是影響柴油機(jī)排溫升高的兩項(xiàng)最重要因素，特別是強(qiáng)化高增壓四沖程中速柴油機(jī)，對(duì)過給及掃氣壓力要求高，如果空氣冷卻器出現(xiàn)堵塞，輕則柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排溫升高，重則柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在未加負(fù)荷時(shí)就已無法使用，導(dǎo)致機(jī)器停止。
參考資料
[1]
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)性能將提高、市場將擴(kuò)大 · 人民網(wǎng)[引用日期2020-05-22]
[2]
我國第一臺(tái)國產(chǎn)歐IV柴油發(fā)動(dòng)機(jī)打破國際技術(shù)壟斷 · 中央政府門戶網(wǎng)站[引用日期2020-05-22]
[3]
我國首臺(tái)自主開發(fā)的轎車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)問世 · 中央政府門戶網(wǎng)站[引用日期2020-05-22]
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相比于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)！為什么大家都覺得柴油機(jī)更有勁？
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