AVL公司开发的小型化柴油机

要使排量1．05L的3缸柴油机输出功率达到80kW,是AVL公司小型化柴油机开发的下一目标。为了降低二氧化碳（CO：）排放并达到欧6排放标准,新开发机型要满足的关键准则是符合用户对动力和驾驶性能的期望,并使3缸柴油机结构的噪声一振动一平顺性性能接近4缸柴油机的水平。其结构方案以19MPa的最高燃烧压力限值为依据,并按高比功率来确定冷却系统。为了满足用户进一步降低CO2排放法规的要求,一些小型化动力装置已被成功地引入市场。例如,Renault公司研发了用于驱动1460kg中级车型的1．5L80kW柴油机。扫气容积约为1L的3缸柴油机正是小型化策略的体现。     

ADD 30V型大功率四冲程中速柴油机

ＡＤＤ公司新开发成功的ＡＤＤ３０Ｖ型中速柴油机的平均有效压力达２．７ＭＰａ。活塞平均速度１２．０ｍ／ｓ，最高燃烧压力２０ＭＰａ，强化系数Ｐｅ·Ｃｍ高达３２．３ＭＰａ·ｍ／ｓ。该型柴油机的重量比原有相同功率的中速机轻３０％，其燃油消耗率仅为１８４ｇ／ｋＷｈ。排烟浓度和ＮＯｘ排放分别为０．０２４ｇ／ｍ＾３和９００ＰＰｍ，并具有与原有柴油机同样良好的耐久可靠性。为实现上述高性能，该机采用了包括铸钢机体、ＲＲ锻钢曲轴、钢头球铁裙活塞、陶资喷涂缸和活塞环以及单气门结构在内的一系列突破性材料和新技术。     

发动机缩缸强化的不同理念分析

通过缩缸强化,1台自然吸气发动机被排量较小的增压发动机代替。过去,缩缸强化主要用于提高功率,但目前越来越多地被用来降低燃油耗。GM公司的分析揭示了增压发动机虽燃油消耗率较高,但却能使汽车的行驶燃油耗较低的原因。这时可达到的节油效果,除了取决于发动机扭矩特性外,还取决于缩缸强化比和汽车质量对发动机排量之比。     

高功率低燃油耗的新一代蜗壳式增压器

德国HandtmannSystemtechnik公司重新启用蜗壳式增压器的理念,以期通过增压提高汽油机的功率,并对其进行了全面的改进。这一项目的合作伙伴Bertrandt公司对发动机工作过程进行仿真,证实了蜗壳式增压器相比其他增压系统所具有的优越性。介绍了HandtmannSystemtech—nik公司的蜗壳式增压器在发动机缩缸强化理念中的应用。单级和两级蜗壳式增压器适用于汽油机和低排放柴油机。     

用极高喷油压力提高高速直喷式柴油机升功率的潜力

发动机缩缸强化是提高发动机效率的最佳途径之一,但因发动机排量较小,需要较高的升功率。研究以法国石油研究所的轿车用单缸样机试验为基础。该发动机升功率极高,且能承受高的热和机械应力。利用喷油压力高达250MPa的共轨喷油试验设备,在全负荷和部分负荷工况下进行了试验。结果表明．在全负荷工况下,提高喷油压力的措施比增大喷孔直径的措施更能提高燃油流量。这主要是因为较小的喷孔直径改善了空气卷入效果。将提高发动机的热和机械负荷限值与先进的涡轮增压系统相结合,会更有利于提高喷油压力。将高的喷油压力与高的增压压力和高的缸内最高燃烧压力相结合,能够得到极高的升功率（85～90kW）和高的燃空当量比（0．9）。     

7FDL-16型柴油机气阀断裂的原因及防止措施

7FDL—16型柴油机是四冲程V型废气涡轮增压柴油机，共16个气缸，缸径为228．6mm，单缸功率为184kW，平均有效压力Pe=20．09MPa，是强化程度较高的柴油机，主要用于ND5型内燃机车上。7FDL—16型柴油机进气阀是由强度较高的1^#硅铬耐热钢制成的整体结构，为了提高可靠性和耐热性，排气阀的阀盘采用沉淀硬化的镍基高温合金钢与阀杆经惰性气体保护焊焊接而成。     

WAERTSILAE20系列柴油机的运用状况

Ｗａｅｒｔｓｉｌａｅ柴油机公司的Ｗａｅｒｔｓｉｌａｅ２０系列柴油机缸径为２００ｍｍ，行程为２８０ｍｍ，制动平均有效压力为２．２５￣２．４６ＭＰａ，在转速为７２０￣１０００ｒ／ｍｉｎ时每缸输出功率为１３０￣１６５ｋＷ。本文简要介绍了该系列柴油机的结构及运用状况。     

柴油机活塞材料的选择理念

Federal Mogul公司针对升功率93kW的3．0L高增压柴油机用新型铝活塞的研究表明,铝活塞具有广阔的前景,不过,最高燃烧压力超过22MPa及升功率大于100kW的轿车柴油机必须使用钢活塞,在极其苛刻的条件下,钢活塞的热管理得到高度的关注。介绍了开发铝活塞和钢活塞的不同理念。     

低峰值气缸压力高功率柴油机的研究

对1台采用斜顶燃烧室和直气道的高速高功率柴油机进行了试验研究。目标是要在最高气缸压力增幅最小的情况下提高发动机的升功率。市场和社会都期望改善柴油车的驾驶性能,并期待提高发动机的升功率,以减小排量,进而减少二氧化碳排放。当采用会伴随最高气缸压力大幅增加的传统方法来提高升功率时,发动机的质量会增加,摩擦状况会恶化。因此,对提高升功率的新技术进行了试验研究,通过将转速由基准发动机的4000r／min提高到5000r／min,能使最高气缸压力的增幅最小,同时又能使制动平均有效压力保持基准发动机的原有水平。为了确定发动机额定转速增加1000r／min后的进、排气系统技术参数,首先进行了发动机的循环模拟研究。在模拟研究结果的基础上,制造了1台采用斜顶燃烧室和直气道的单缸发动机。这些参数的更改导致了燃烧恶化,并且,总指示平均有效压力比基准发动机的低。分析了试验中燃烧恶化的原因,确定了斜顶燃烧室的形状和能提供更佳燃烧的喷油系统技术规格。然后,按照这些技术参数制造了1台4缸发动机。在5000r／min的额定转速下,测得的升功率为76kW,比基准发动机的高25％以上,同时实现了最高气缸压力和排气温度增幅最小的目标。结果还发现,除了提高额定转速外,提高进气质量流量也是抑制最高气缸压力和排气温度升高的影响因素之一。     

GE公司推出V250系列柴油机

GE公司继“创新系列”机车柴油机之后又推出其V250系列船舶和发电用中速柴油机，其机型包括12缸机和16缸机。与GE公司早先型号的柴油机相比，燃油消耗率降低达6．5％，功率密度加大25％，并达到美国环保局TierⅡ排放标准。     

TЭPA1型内燃机车用710G3B型柴油机

710G3B型二冲程柴油机是美国GM公司在其第三代二冲程柴油机（710系列）的基础上经不断改进而于1994年制成的，其缸径230.2mm，活塞行程279.4,标定转速900±4r/min，功率3060kW。本文从结构特点、工作原理、燃烧完全度、燃油喷射、热效率、涡轮增压器及其与柴油机的特性匹配、技术保养等方面对该柴油机作了介绍。     

MIXPC涡轮增压系统5年来的发展

简要介绍了8缸、16缸、6缸及4缸采用MIXPC涡轮增压系统柴油机性能试验结果及与其它涡轮增压系统的比较,并阐述了MIXPC系统排气管系的设计特点.说明MIXPC系统的性能优于其它系统,可以应用于不同转速、不同平均有效压力、不同缸数的四冲程柴油机中.     

采用超高喷射压力降低重型非道路用柴油机的排放

利用广泛的发动机试验和运行循环仿真，确定了在非道路瞬态循环和特定用途中降低运行成本的潜力。采用1台6缸柴油机作为试验发动机，配装电装公司第4代G4S共轨喷油系统，能够达到300MPa的喷射压力，并采用FEV公司的先进重型燃烧系统。基本型发动机在装备喷射压力达200MPa左右的现代喷油系统时，在不带后处理装置的前提下可满足美国第4阶段中期排放标准。电装公司的G4S喷油系统除了能达到300MPa的喷射压力外，还具有静态防漏喷油功能，因此对于给定的喷油量，可最大限度地减少建立压力所需的泵油能量。     

比利时ABC公司的新型V12和V16系列柴油机

比利时柴油机制造厂家－Anglo Belgian Corporation(ABC)公司近期开发出V12和V16系列新型柴油机，并已投放市场，这些柴油机的制成进一步扩宽了该公司发动机的型谱范围，提高了该公司用于铁路机车，牵引装置，海轮及固定设备应用的发动机的功率，新系列柴油机是在现有的6DZ和8DZ系列柴油机基本部件基础上制成的，在设计和开发阶段，与从事发动机设计和计算的FEV发动机工程公司进行了合作，同时也请根特（Gent)大学协助进行了计算工作和试验台的试验研究，新系列柴同缸径为256mm，行程为310mm，最不定转速为1000r/min,12缸柴油机标定功率为2650kW,16缸机为3536kW。     

Stork—Wartsila公司推出26系列大型中型柴油机

Ｗａｒｔｓｉｌａ柴油机集团所属的荷兰Ｓｔｏｒｋ－Ｗａｒｔｓｉｌａ柴油机公司仅用不到３年的时间便开发研制的一种命名为Ｗａｒｔｓｉｌａ２６系列的大功率低排放中速柴油机。该系列柴油机包括６种机型，即直列式６缸、８缸和９缸机，Ｖ型１２缸、１６缸和１８缸机，其功率覆盖范围为１４５０－５８５０ｋＷ，可广泛应用于船舶推进、辅助机组、发电和工业等领域，文中介绍了该系列柴油机的主要设计特点和技术参数。     

汽油直接喷射点燃式发动机起动过程的研究

要降低汽油机的碳氢化合物（Hc）排放,了解有关冷起动期间燃油喷射、蒸发及燃烧的过程非常重要。为了了解更多关于冷态发动机起动过程的情况,在1台4．2L8缸直接喷射汽油机上进行了研究。改变喷油定时、点火定时和喷油量等参数,以了解它们对燃烧过程和转速上升的影响。特别是在发动机加速运行期间,对每个后续的燃烧进行研究非常有必要,因此,在发动机各缸中安装了高压示功装置。发动机的瞬态压力和瞬时曲轴转速借助于l套显示系统进行记录。此外,还采用快速响应的氢火焰离子化分析仪来测量发动机初始几次循环期间的瞬态HC排放。各缸的压力用最高压力和平均指示压力评定。并且,转速信号用每次点火的增加量进行分析。为了获得关于燃烧品质的额外信息,对未燃HC的排放进行了分析。基于这些测量结果,得出了发动机起动期间每次后续点火的最优参数设置。     

L’Orange公司平台设计的共轨式高压泵

1997年8月,LOrange公司研制出世界上第一套电子控制的共轨式燃油喷射系统。该系统在MTU/DDC4000系列柴油机上的应用使该柴油机取得极大的成功。该喷射系统使燃烧系统面貌一新,在燃油效率、排放和烟度以及输出功率和扭矩等方面均有极大的改进。柴油机发展的前一百年的特点大体上只体现在功率输出和燃油效率方面的改进。将来的一个主要任务将是满足排放法规的要求,这些要求将愈来愈苛刻,差不多每3至7年变更一次。对于高压油泵,存在一种很大的潜力,可以仅用一种型号或一种系列的油泵来满足几种发动机机型的需要,这可以使费用保持在可接受的水平。这些基于平台设计的油泵可导致柴油机在配件供应、经济性以及运行性能方面的改进。LOrange公司在2002年为20缸V型长行程MTU4000系列柴油机研制的直列式高压泵就是带锐边的柱塞泵技术的第一个实例,本文将对此详细介绍。令人瞩目的是,同一型号的直列式泵可适用于整个系列的柴油机,从4缸100kW/缸(采用一台泵)到18缸1200kW/缸的V型机(采用4台泵),使柴油机结构显著简化。泵的可用转速由800r/min到3150r/min,采用由柴油机曲轴驱动的齿轮,选用适当的齿轮比,从而克服了泵转速对各种柴油机标定转速的依赖性。目前该泵有2种柴油型的:一种是4柱塞型的;另一种是2柱塞型的,供油量分别为32L/min和16L/min。这些基于平台设计的油泵的普遍选择将为开发人员提供这样的机会:使喷射系统和燃烧系统的开发更集中在发动机性能、应用和系统的集成化上,而不只是停留在新的零部件的开发上。     

进气参数对涡轮增压柴油机性能及排放的影响

涡轮增压柴油机的燃烧和排放性能在很大程度上受进气管增压空气参数(诸如进气总管空气压力和温度)的影响。为更深入地了解两种进气变量之间的关系及其对增压柴油机缸内燃烧和输出性能(包括燃油效率和排放)的影响,进行了分析和试验研究,本文概述其研究结果。了解和描述了进气总管状态对缸内燃烧性能参数的影响。研究指出,进气总管空气压力和温度是紧密相关的,与部分负荷工况或自然吸气柴油机相比,增压柴油机高负荷工况下两者有更强的依赖关系增压柴油机全负荷下进气总管空气温度改变时,总管空气压力亦随之变化,并且因此增压空气密度、柴油机效率和CO以及排烟都将发生变化,而NOx的变化相对来说更为明显。只改变进气总管空气压力,则性能和排放在部分负荷下的变化情况不同于全负荷。在进气总管温度保持不变的情况下,得出了进气总管空气压力随柴油机进口空气温度(即环境温度)的简单的变化关系式。还通过试验对进气总管空气变量对柴油机燃烧及其性能和排放的总的影响进行了研究。分析得出的预测值与试验值非常吻合。     

未来轿车柴油机噪声的优化

德国亚琛大学内燃机教授与FEV公司共同研究了改善未来轿车柴油机噪声和舒适性的技术可能性。探讨借助于气缸压力导向的燃烧调节及发动机的结构措施,从两方面进行声学优化的技术。发动机试验证实。噪声辐射可明显降低。     

卡特匹勒3500系列B型柴油机功率,效率及排放特性的改进

美国卡特匹勒发动机公司生产的３５００系列柴油机广泛应用于铁路牵引、船舶推进和发电站。最近它又推出了新的Ｂ型机，包括８缸、１２缸和１６缸机。新的Ｂ型机的输出功率、燃油效率、耐久性、排放特性指标都比原３５００系列柴油机有较大幅度的提高。文中了该型柴油机的主要设计特点以及在的３５００系列柴油机基础上所作的呼项结构改进。