具有共轨式喷射系统的燃烧技术的新发展

新型MTU 4000系列柴油机，采用了一种新的共轨式喷射系统。它克服了传统喷射系统的典型约束，即喷射压力与柴油机转速有关，本文提出了有关燃烧技术发展的新措施，并要求充分利用共轨式喷射系统的优点，利用柴油机整个特性场中可获得的高的喷射压喷孔的数量，还可以应用更浅的活塞顶面盆槽从而将改善空气在燃烧室中的分布，最终可以降低有害物的排放和燃油消耗率。     

俄罗斯地铁车辆制造公司提供PA2型内燃动车组

德国MTU公司的低排放12V 4000R33型机车柴油机刚刚收到美国环保局发放的Tier2级排放标准证书。 这种2250英制马力（1678kW）柴油机专门针对铁路用途进行了优化，它装有MTU公司的第二代共轨式燃油喷射系统、水冷式排气系统和涡轮增压器以及先进的电子控制装置。     

MTU公司4000系列柴油机增添新成员

MTU4000柴油机系列功率覆盖面为1000—2200kW，到目前为止，已有8、12、16缸V型机。该系列不久将增加新成员——功率为2700kW的20缸V型机。     

大型高速柴油机共轨式燃油喷射系统

为了满足日益严格的排放法规及对提高燃油经济性和在适当的价格范围内实现更大功率输出的更高要求，开发出一种用于高速柴油机的新型电控同喷射系统。它适用于单缸最大输出功率为120KW，最高转速为2300r/min的发动机，这种新型同系统采用模块化设计，在对柴油机作微小变动的情况下可取代直列泵燃油系统。     

高压共轨系统的开发

介绍了了L'orange股份有限公司开发并在MTU 4000系列柴油机上应用的高压共轨电控燃油喷射系统的原理及特点。该系统在8000系列柴油机上又进行了改进。高压共轨系统满足了日益严峻的排放法规的要求。     

新XiV20FX型和22HLX型柴油机

介绍日本新Xi公司新近推出的两种柴油机：一种为V20FX型，高速机，缸径205mm，行程220mm，转速1650r/min下的标定功率为3000kW(12缸机）和4000KW（16缸机）；另一种为22HLX型，中速机，缸径220mm，行程300mm，标定转速为1000r/min，单缸功率为232kW，有6、8、12、16、18缸5种机型。     

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。     

满足EU ⅢB排放标准的下一代MTU4000系列机车柴油机

自2012年起,机车柴油机将必须满足更加严格的排放标准——EU非公路97/68/EGStageⅢB的要求。与StageⅢA相比,新标准规定的NOx排放限值降低了39%,PM限值降低了88%。新一代MTU4000系列R44发动机满足StageⅢB排放标准。首先,2012年之后将提供V形12缸和16缸发动机,而8缸和20缸V形机将紧随其后。新一代4000系列发动机功率范围将为1000～3000kW,用于电传动或液力传动干线机车和调车机车。MTU4000系列发动机作为在世界范围内运行的内燃机车的牵引动力装置已超过10年。从一开始起,MTU4000系列发动机就以其优异的经济效率、可靠性和功率-重量比而出类拔萃。新一代MTU4000系列R44发动机是目前MTU4000系列R43发动机的升级产品,后者是在2009年投放市场的。开发R44发动机的原则是,要尽可能地保留R43发动机久经考验的技术,对客户界面和发动机尺寸仅进行了略微修改,而且对所有技术都进行了数年的深入细致的试验和验证。到2012年标准系列发动机批量生产时,其样机在试验台和现场将积累数千小时的运行时间。EUⅢBNOx排放限值(NOx+HC4g/kWh)仅通过发动机内部技术(不带SCR催化器)即可达到,而采用柴油机颗粒过滤器(DPF)将可以使PM排放控制在限值以内(PM0.025g/kWh)。除了冷却的废气再循环和优化的气门定时(Miller循环)外,最新一代的LEAD共轨喷射系统(L'Orange公司制造)和MTU二级涡轮增压系统也是新发动机设计的突出特点。基于这些先进的发动机内部技术,可能实现很低的原始颗粒排放值,而发动机的结构可以兼容更高的背压(来自加载的颗粒过滤器)。按此原则,设计的柴油机颗粒过滤器与所开发的再生技术相结合,可满足用户对结构紧凑性、运行安全性、维修方便性和效率的要求。尽管R44发动机的废气排放量大幅度减少,但其仍保持了R43发动机优良的燃油经济性。MTU公司凭借其新的发动机,将继续为安装在干线机车和调车机车上的柴油机树立标准。     

Bergen C25：33型柴油机的开发

挪威Rolls-Royce公司与韩国现代重工公司（HHI）合作开发的缸径×行程＝250×330mm的Bergen C25:33型柴油机，有直列6缸、8缸和9缸3种机型，在900／1000r/min转速下的最大持续功率分别为1740／1800、2320／2400和2610／2700kW。该型柴油机最大的结构特点是将气缸套、活塞组件、水套和气缸盖组成气缸组件，并采用三件式连杆，维修时可将整个气缸组件拔出更换。     

柴油机燃油喷射装置的发展动向

燃油喷射系统是柴油机中最重要的子系统,为满足柴油机的多用途需求,必须开发出高性能的燃油喷射系统。以柱塞式燃油喷射装置和共轨燃油喷射装置的结构、特点及功能为着眼点,介绍柴油机燃油喷射装置的技术发展动向,并以电磁阀式喷油器为例,阐述了材料技术的发展为先进的共轨喷油系统实现高压喷射与多次喷射功能提供了有力的技术支持。     

第一种采用共轨喷射装置的MTU 4000系列大功率柴油机

1996年,德国MTU公司首次推出了4000系列柴油机。该机功率覆盖范围为735kW至4300kW,可广泛用于诸如船舶、铁路机车动车、发电设备等领域。文中分别介绍了用于上述领域的MTU4000系列柴油机的特殊技术要求以及为满足这些要求对发动机所作的进一步改进和开发。     

1500 kW复合式沿线调车机车的燃油消耗和废气排放

北美传统的调车机车通常装用一台有8个不同的功率挡位和一个空转位、柴油机转速范围为250～900r/min、标定功率为1125～1500kW的EMD12或16缸645E型柴油机。各功率设定值(挡位)按一确立的负荷循环加权以得出总的燃油消耗率和废气排放率。目前推出的机车动力系统采用多台排量较小的非公路柴油机配成独立的发电机组,以使机车排放更加清洁,效率更高。本文将一台采用单台较大排量柴油机的传统调车机车的废气排放和燃油消耗与一台换装了动力装置(装用3套345kW柴油发电机组)RP20BD型的机车以及一台使用二套345kW发电机组和一组蓄电池的复合式RP20BH型机车进行了对比。     

喷油泵螺旋槽对柴油机燃油消耗率影响的试验研究

介绍了对16V280ZJA型柴油机的燃油系统进行的改进,主要是把高压油泵柱塞设计为人字形的螺旋槽.通过优化柴油机部分负荷时的几何供油提前角,使气缸内燃烧特性得以改善,达到降低柴油机油耗,减少排放污染的目的.通过多缸机对比试验表明,改进后的柴油机在主要工作范围(600～1 000 r/min)的油耗有明显下降.     

先进的重载高速柴油机的设计和开发

本文介绍最高转速为1800r/min、涵盖从直列式6缸到V型12缸的全新重载柴油机和双燃料发动机系列在研制过程中所采用的技术和方法。文中讨论了为使发动机燃油消耗率降低到同类产品的最低值而采用的电子控制高压共轨喷射系统、高效涡轮增压器、带有独立气口的横流式气缸盖和其他发动机的设计策略。发动机性能模型的开发展示了设计组和分析组在组件设计几何和模拟模型创建中的协调配合,实现了性能和可制造性之间最佳的折衷。工程师之间的交流是理解整个发动机性能、提高现有技术、超越以往发动机设计的关键因素。文中还介绍了就该机与用户达成一致的设计方针,包括可靠性、成本、重量、尺寸、可再利用性和性能。文中将以实际的低成本设计方案为例,说明这些方针对诸如曲轴箱和梯形机架等部件的影响。设计发动机采用的方法也在文中加以介绍,特别是同步工程的采用,可以集聚公司所有发动机运行技术,并在初期阶段就应用到设计中,在尽可能短的工期内确保设计一次成功。文中还概述了同步工程法等对项目的影响和在设计改进过程中所起的作用。工程所取得的成果是开发了一种完整系列的高速重载发动机,其拥有同类产品中最佳的燃油消耗率、良好的比功率水平,显示了Technomots公司与发动机制造商密切合作推出新产品的能力。     

中速柴油机用脉冲作用式燃油系统

介绍了供运输式发动机用的脉冲作用式电子燃油喷射系统的作用原理并附有结构线路示意图。还介绍了一种供ЧＨ２６／２６型柴油机用的高压油泵，它可以使２ＴЭ１１６型和ＴЭП７０型内燃机车的平均运营燃油消耗量降低１０％￣１５％，使排气中的ＮＯｘ降低２５％￣３０％，ＣＯ降低１５％￣２０％。这种系统可以装在运用中速柴油机上。     

国外铁路牵引柴油机电控燃油喷射系统

目前在国际上是否采用电喷技术已经成为衡量柴油机先进性的重要标志。北美的新型大功率内燃机车柴油机和欧洲的新型内燃动车用轻型柴油机大部分安装了电控燃油喷射系统。叙述了电控燃油喷射系统的分类、原理、特点和在铁路牵引用柴油机上的应用概况；介绍了德国Bosch公司、MTU公司，美国Cummins公司和俄罗斯科洛姆纳工厂生产的柴油机电控燃油喷射系统的结构特点；提出该领域内有待进一步深入研究开发的关键技术。     

为应对新排放法规而进行改造的新MTU4000系列柴油机

4000系列发动机自1996年投放市场以来,在世界铁路、矿山、海洋运输、发电以及油气各领域已可靠应用数百万小时,其以12V、16V和20V的结构形式实现了1 000～4 300 kW的功率覆盖面。为确保发动机排放值能够适应未来的需要,MTU对其4000系列发动机进行了全面升级改造。05型的开发重点是实现EU Stage IIIB、EPA Tier 4和IMO 3排放达标,与先前的适用标准相比,该排放法规要求NOx排放降低40%～90%,颗粒物排放降低80%～88%。MTU根据具体应用条件提供各种匹配的减排技术方案。针对船舶、铁路机车和发电应用,MTU提供排气后处理系统;此外,还针对油气和矿山的移动设备应用采取不同的技术措施。公司针对1600、2000和4000系列采用独特的发动机技术方案,可以不依赖任何排气后处理系统,这是在该性能等级内的一项独特的成果。除了排放达标,该发动机取得成功的关键因素还包括:优越的功率重量比、发动机尺寸、燃油经济性以及高可靠性。对于不采用排气后处理的发动机,在发动机结构方面,采用了大量的关键性减排技术。两级涡轮增压结合Miller燃烧以及排气再循环,有助于显著降低NOx排放量。公司的一种新型燃油喷射系统喷射压力可高达2 500 bar。新一代发动机使MTU的工程师们成功地解决了严格的减排法规要求与用户降低寿命期成本、改进发动机性能和固定发动机尺寸之间的矛盾。为每一种应用形式提供最佳的减排技术,其中包括加装和不加装排气后处理装置。     

Delphi公司采用电磁阀和单柱塞高压燃油泵的共轨喷射系统

为了进一步降低柴油机的排放和燃油耗,Delphi公司开发了一种采用电磁阀的新型共轨喷射系统,其单柱塞高压燃油泵随发动机转速而转动,并能建立起高达200MPa的系统压力,发动机电控单元为发动机性能和排气后处理功能提供了内容丰富的调节策略。自2010年起,这种180MPa的共轨喷射系统已投入量产。     

对改善调车机车用8240ZJ型柴油机性能的探讨

通过对东风（５）型调车机车使用工况，８２４０ＺＪ型柴油机牵引工况及提升功率试验的分析，认为：８２４０ＺＪ型柴油机燃油系统的参数既不能满足调车机车使用工况的需要，又不能满足提升功率的要求。为此，提出了燃油系统的改进措施，如采用等压出油阀，增加油泵柱塞直径，改变柱塞螺旋线的形状，提高喷油器的启喷压力等。     

1000～5000kW柴油机用新型共轨系统

燃油的可压缩性和压力波动态特性的影响会制约共轨系统（CRS）的喷射。共轨系统布置及其几何形状分布会对每个喷油器的喷射过程产生很大影响。根据采用液力学模拟工具AMESim对共轨系统进行模拟所得的结果，设计制造并试验了新的共轨喷油器和高压油泵。它们是最适合功率为1000—5000kW柴油机的新型共轨系统的关键，而这类柴油机广泛适用于机车、船舶、发电和重型土方机械。喷油器在其体内有一个蓄压室，其易于安装到发动机气缸盖内。致动件布置在前部，从而使得结构很紧凑。在单次喷射或多次喷射情况下，喷油器均具有良好喷油率特性。对新的共轨系统的喷油规律与以前的装有共轨，但喷油器内不带蓄压室的系统的喷油规律进行了比较。带有正弦偏心轴和滑动座（位于偏心轴和每个柱塞底之间）的高压泵提供压力油。为了获得长的使用寿命，对柱塞底和滑动座之间的润滑给予了特别关注。每个柱塞的工作腔内的压力借助一个小活塞传递给柱塞底。上述共轨系统的新型泵结构非常简单。性能结果展示了该共轨系统具有非常理想的液压效率。