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1、汽车节能QICHEJIENENG论柴油车的节能与环保优势12郑颖,曹晓轶(1.同济大学汽车学院,上海201804;2.上海内燃机研究所,上海200438)摘要:自20世纪80年代以来,由于受到汽车排放的影响,许多国际大城市的大气质量日趋恶化,油基燃料已成为全球城市大气环境的主要污染源,环境问题十分尖锐。在环保与节能的双重压力之下,柴油车清洁环保的优势逐渐凸显,并占领着越来越大的市场份额。随着市场需求的不断增加,一些新技术也在柴油车上获得了广泛应用,并对柴油车的推广和普及产生了巨大的推动作用。本文对这些新技术进行了简要介绍,并结合我国当前的国情,指明了柴油车未来发展所面临的机遇及挑
2、战。关键词:柴油车;环保;节能;排放其性能获得了大幅度的提升。1前言2柴油车的优势节能和环保是当今全球汽车行业无法回避的两大主题。而提起柴油车,人们留下的恐怕都是“冒众所周知,直喷式柴油机的燃油雾化效果好,而黑烟、噪声大”等负面印象。然而在发达国家,重柴油机本身的燃烧方式相比汽油机更为稀薄,其热效型车100%使用柴油机;欧洲约20%的轿车和90%的率也较汽油机高。同时,其具有较为平坦的扭矩曲商用车使用柴油机;美国约90%的商用车使用柴油线,即在负荷变化跨度较大的范围内都能满足较高的机。随着世界汽车市场特别是欧洲汽车市场持续受燃油经济性。在日常使用的各种燃料中,柴油的能量到油价上涨
3、的影响,以及对环保要求的不断提高,密度最高,比液化天然气高出近1倍,比汽油高出目前新车中柴油轿车的比例正在不断提高:如在德10%以上。因此,与汽油机相比,柴油机可以节油三国其市场份额已经突破40%,而且用不了多久,甚成以上。而且柴油发动机在低速扭矩上比汽油发动机至可能占到50%以上;在瑞士,柴油轿车的比例已表现更为出色。1500～3000r/min是柴油发动机的最高达60%。当前世界石油市场价格高涨,人们对柴佳工作范围,人们的日常换档范围也在这个转速区间油车的依赖程度将会更高。柴油车的产量也将逐步之内,可以充分发挥柴油发动机的性能。此外,由于提升,世界柴油车产量及预测如图1所示。
4、先进的柴油机燃油雾化条件好,工作在稀燃的状况下,其CO和HC排放都低于汽油机,而其NOx排放也仅仅当小负荷时才高于汽油机。因此,NOx和PM(炭烟颗粒)排放才是柴油机排放控制的重中之重。但随着柴油机的不断发展,各项新技术如涡轮增压中冷、多气门结构、共轨燃油喷射系统、废气再循环、颗粒捕集器和NOx还原催化转化器等机内净化和机外净化措施得以采用,使得柴油机的NOX和PM排放不断降低,同时进一步降低了CO和HC的排放,从而使柴油机能够符合日趋苛刻的排放法规限值。因图1世界柴油车产量及预测(深色为乘用车)此,如今的柴油机早已摆脱了“噪声大、冒黑烟”的在这种现象的背后,除了柴油车使用中能达
5、到面貌,只要采用符合环境法规的清洁燃油,柴油机不节能环保的目的外,更主要的是柴油车的发动机、仅可以节能,而且具有较低的排放,其不愧为绿色环过滤器和新型燃料等方面采用了大量的新技术,使保动力。同级别汽油轿车和柴油轿车的国Ⅲ污染物排22交通节能与环保QICHEJIENENG汽车节能放标准限值如表1所示。共轨喷油装置属近年研制成功并被认为是最理表1轻型汽油车和柴油车国Ⅲ排放标准/g·km-1想的一种高压喷油装置。在一条共用轨道上分别产车辆种类COHCNOXPM(颗粒)生压力和喷射。喷射压力可高达160MPa。其压力存汽油车2.30.20.15储器和分配器条轨经导管通往嘴部。利用控制器上
6、柴油车0.640.060.50.05的脉冲把喷射信号导入电磁阀而引发喷射,通过喷嘴存储压力和开启持续时间来调节油量。目前,该3新技术在柴油车上的应用装置在欧洲各类汽车柴油机上得到了大量采用,且3.1涡轮增压及增压中冷专家认为这是一种能够满足未来欧Ⅳ、欧Ⅴ标准的柴油机通过增压和增压中冷可达到接近相同排最具有改进潜力的喷油装置。同时,减小喷孔直径,量汽油机的功率,并且在中低转速时的扭矩明显高增加孔数,可以改善燃油的雾化和分布,减少着火于汽油机。此外,采用增压和增压中冷的柴油机比滞后,降低NOx及PM排放。一般柴油机的经济性也有很大改善。更重要的是,因为增压中冷可降低进气温度,因而大大
7、改善了NOx排放。当今增压和增压中冷已逐步成为柴油机的标准配备,随着发动机的轻量化与小型化,为了降低车辆油耗,提高车辆装载效率,必须继续提高增压比及增压器效率。进一步提高大负荷区的过量空气系数,可以减少颗粒排放;同时通过稀燃化,减少热损失,提高循环效率,进而同时降低油耗。随着高增压化,组装有多个增压器的复合系统已成为可能。另外,增压器固定的涡轮几何形状也将被电控可变几何形状所取代。这一技术现在不仅在中、重型车用柴油机上得到应用,而且在轻型车、轿车用柴油机上也越来越多地被采用。3.
