汽油机和柴油机的现状

1、清洁柴油技术经过无数的创新后已经取得了成功，共轨系统和尾气后处理系统是柴油机实现经济、环保、 动力强劲的基础。随着持续不断的创新，清洁柴油技术还将被进一步改进和优化，清洁柴油技术将对中国 的节能环保事业做出巨大贡献。在未来的2020年里，汽油机和柴油机仍将是主要的驱动系统，必须采取措施降低油耗和排放。增长柴油乘用 车的市场份额可以大大降低油耗和排放。清洁柴油技术随着未来不断的创新还有很大的发展潜力。与汽油车相比，柴油车的更节能、更环保、动力更强劲。与进气道燃油喷射汽油机相比，现代清洁柴油机油耗低30%;30%;与直喷汽油机相比，油耗低25%25%。与同类汽油车相比现代清洁柴油车油耗低约30%3

2、0%。与同类汽油车相比，现代清洁柴油车可减少约 25%25%的二氧化碳排放相比同类汽油车，柴油车扭矩高出50%50%。无论过去还是未来清洁柴油技术都是商用车主要的驱动系统，电控高压燃油喷射系统，尾气后处理系统和废气再循环是降低排放所必需的技术，应某些市场细分的需求，柴油混合动力和天然气将得到发展。20092009年5 5月2121日，在北京召开的第二届中国绿色交通国际峰会上，博世汽车柴油系统股份有限公司总经理马儒韬博士发表了关于现代柴油技术的演讲，主要内容如下。柴油技术成熟可靠且历史悠久，可实现高扭矩，低油耗，满足低排放的巨大潜力，可以预见其在未来的重要地位。商用车用柴油技术作为驱动系统，柴油

3、发动机不仅在过去被广泛使用，在今后仍然会活跃于市场，对于社会和用户而言是双 赢的效果，社会得到清洁，用户体验到良好的经济性能。面向国四/ /国五的商用车减排方案：1.1. 巴的共轨系统优化的燃烧 + +选择性催化还原技术2.2. 巴的共轨系统+ +冷却废气再循环+ +颗粒物催化，压力达18001800巴的共轨系统+ +先进涡轮增压+ +冷却废气再循环+ + 柴油氧化催化满足国四排放标准的发动机概念尾气再循环系统的优点是成本低，但缺点是油耗高，适用于行驶里程低的车辆。尾气后处理系统的优点是油耗低，缺点是成本高，主要适用于行驶里程高的车辆。柴油机技术的现状与发展方向1882年德国人狄赛尔(Rudo

4、lf Diesel )提出了柴油机工作原理，1896年制成了第一台四冲程柴油机。一百多年来，柴油机技术得以全面的发展，应用领域起来越广泛。大量研究成果表明，柴油机是目前被产业化应用的各种动力机械中热效率最高、能量利用率最好、最节能的机型。装备了最先进技术的柴油机，升功率可达到3050kWh/L，扭矩储备系数可达到0.35以上，最低燃油耗可达到 198g/kWh，标定功率油耗可达到 204g/kWh ;柴油机 被广泛应用于船舶动力、发电、灌溉、车辆动力等广阔的领域，尤其在车用动力方面的优势最为明显， 全球车用动力柴油化”趋势业已形成。在美国、日本以及欧洲100%的重型汽车 使用柴油机为动力。在欧

5、洲，90%的商用车及33%的轿车为柴油车。在美国，90%的商用车为柴油车。在日本， 38%的商用车为柴油车，9.2%的轿车为柴油车。据专家预测，在今后20年，甚至更长的时间内柴油机将成为世界车用动力的主流。世界汽车工业发达国家政府对柴油机发展也给予了高度重视，从税收、燃料供应等方面采取措施促进柴油机的普及与发展。一、国外柴油机技术的现状与发展现代的调整高性能柴油机由于热效率比汽油机高、污染物排放比汽油机少，作为汽车动力应用日益广泛。西欧国家不但载货汽车和客车使用柴油发动机，而且轿车采用柴油机的比例也相当大。最近，美国联邦政府能源部和以美国三大汽车公司为代表的美国汽车研究所理事会正在开发新一代经

6、济型轿车同样将柴油机作为动力配置。经过多年的研究、大量新技术的应用，柴油机最大的问题烟度和噪声取得重大突破，达到了汽油机的水平。下面是国外柴油机应用的一些先进技术：（一）共轨与四气门技术国外柴油机目前一般采用共轨新技术、四气门技术和涡轮增压中冷技术相结合，使发动机在性能和排放限值方面取得较好的成效，能满足欧3排放限值法规的要求。四气门结构（二进气二排气）不仅可以提高充气效率，更由于喷油嘴可以居中布置， 使多孔油束均匀分布，可为燃油和空气的良好混合创造条件；同时，可以在四气门缸盖上将进气道设计成两个独立的具有为同形状的结构，以实现可变涡流。这些因素的协调配合，可大大提高混合气的形成质量（品质），

7、有效降低碳烟颗粒、HC和NOX排放并提高热效率。（二）高压喷射和电控喷射技术高压喷射和电控喷射技术是目前国外降低柴油机排放的重要措施之一，高压喷射和电控喷射技术的有效采用，可使燃油充分雾化，各缸的燃油和空气混合达到最佳，从而降低排放，提高整机（车）性能。（三）增压中冷技术采用涡轮增压增加柴油机的空气量，提高燃烧的过量空气因数是降低大负荷工况排气烟 度、PM排放量以及燃油消耗的有效措施。有效的空一一空中冷系统，可使增压空气温度下降到50C以下， 工作循环温度的下降有助于 NOX的低排放和PM的下降，故目前重型 车用柴油机都普遍是增压中冷型，不仅有助于低排放而且燃油经济性良好。此外，涡轮前排气旁通

8、阀的应用，不仅能降低PM和CO排放， 还可以改善涡轮增压柴油机的瞬态性能和低速扭矩。（四）排气再循环（EGR）技术的应用EGR是目前发达国家先进内燃机中普遍采用的技术，其工作原理是将少量废气引入气 缸内，这种不可再燃烧的 CO2及水蒸汽废气的热容量较大，能使燃烧过程的着火延迟期 增加，燃烧速率变慢，缸内最高燃烧温度下降，破坏NOX的生成条件。EGR技术可使机动车NOX排放明显降低， 但对重型车用柴油机而言，目前倾向于使用中冷EGR技术，因为其不仅能明显降低 NOX ,还能保持其他污染物的低水平。（五）后处理技术柴油机后处理的目标是进一步改善PM和NOX的排放。 目前主要采用加装氧化型催化转化器

9、和研究开发 NOX催化转化器以及具有良好再生能力的微粒捕集器。（六）柴油柴油的生产和贮存条件，是保证柴油发动机（车）正常运转延长使用寿命和保持低排放的重要保证。 例如瑞典的一级柴油使用中可减少CO排放达54% , HC和NOX排放达10% , PM排放减少14%47%。发达国家已普遍使用燃料清净剂，既能节省燃料，又能 清除积碳、降低排放。（七）乳化柴油的应用柴油加水掺合乳化剂，使其形成较为稳定的含水乳化柴油，这类改进型燃料的使用可明显降低柴油机（车）的排放，尤其是NOX和PM。目前美国报道这方面进展较多，我国也在这方面进行研究，且已取得可喜进展。加水20%乳化柴油（70天不分层），在大型柴油机

10、上100%负载工况下，功率不减，节油明显，动力输出比柴油上升 4.3%,且烟度和NOX 排放下降明显。然而，尽管这项技术对低排放有好处，但其潜在的问题如水结冰、水对发动机的腐蚀等问题尚待解决。（八）降低机油消耗柴油机排放的颗粒物中，有相当一部分来自馏分较重的机油的燃烧。为了满足日益严格的柴油机（车）排放限值标准的要求，必须把来自机油的燃烧降至最低限度，即在保证发动机正常运转的前提下，最大限度地减少机油的消耗。为了降低柴油机的机油消耗，活塞环的优化设计和制造及缸套间的科学配置非常重要。二、我国柴油机产业的现状与发展我国柴油机产业自20世纪80年代以来有了较快的发展，随着一批先进机型和技术的引进，

11、我国柴油机总体技术水平已经达到国外80年代末90年代初水平，一些国外柴油机近几年开始采用的排放控制技术在少数国产柴油机上也有应用。最新开发投产的柴油机产品的排放水平已经达到欧 1排放限值要求，一些甚至可以达到欧2排放限值要求。但我国柴油机产业的整体发展仍然面临着许多问题。（一）我国重型柴油车的产量在逐年增加，中型、轻型车柴油化步伐也在加快，但在微 型汽车、 轿车领域，柴油车所占比例仍为零。而另一方面，我国中型柴油机市场已呈现供 大于求，轻型柴油机市场也趋向饱和，但骨干企业正在生产的多数产品从技术角度已应是 淘汰产品，发展潜力不大。（二）柴油机行业投入不足，严重制约了生产工艺水平、规模发展和自主

12、开发能力的提高。现在，我国柴油机技术基础薄弱，整体技术水平落后于国际先进水平10至20年，也落后于国内车用汽油机的发展，还不具备完整的全新柴油机产品和关键零部件开发能力。 许多国外已经普遍采用的技术在我国仍处于研究阶段，有些甚至仍是空白。（三）我国柴油机技术的落后、产品质量差以及车辆使用中维修保养措施不力，导致低性能、 高排放柴油车在使用中对城市环境和大气质量造成不良影响，使社会产生”厌柴心理。（四）柴油品质差、柴油标准的制修订严重滞后于汽车工业发展的需要，对柴油机技术的发展以及各种新技术、改善柴油机排放措施的应用造成障碍。有关专家近日指出，应逐步减少行政干预，加强宏观调控。不同类型的车辆均应

13、以满足法规作为统一标准，鼓励和支持技术先进柴油车的使用；做好车用柴油机发展的全面规划，有步骤、有计划地解决技术水平落后、产品不全、缺重少轿”等问题， 从而提高柴油机的产品质量；加大对柴油机的科技投入，开展重点科技项目的攻关工作；尽快建立和完善排放及能源法规；尽快实施燃油税，汽油和柴油的燃油税应同时实施，对高品质的燃油实行税收优惠政策；采取切实可行的措施以提高车用柴油的品质，并尽快制定车用柴油标准。科技部、中国内燃机、中国汽车工程学会、 大众汽车公司以及国内柴油机生产企业等国 内外知名汽车专家们呼吁：应当用一分为二的观点来看待各种车用动力的发展，以完善的法规、科学的政策引导车辆的使用，以是否满足

14、标准限值作为衡量一个产品能否在市场销售的唯一标准，有效发挥各种车用动力形式在不同运输环境中的作用。我国柴油机技术的攻关重点应放在电控技术、排放后处理技术、整机开发和匹配技术等关键技术研究和材料开发上；提高柴油品质，为各类柴油机新技术的应用奠定基础；把高速公路使用8吨以上柴油载货车作为我国柴油车发展的重点，并为发展柴油轿车做好前期准备。我国车用发动机现状及发展趋势（一）.cn 2001年3月2日10:49 汽车周报我国汽车发动机工业的发展已有 50年的历史，目前已初步形成了科研教育人才辈出、 产品种类比较齐全、生产能力不断增长和产品水平日益提高的车用发动机工业体系。但 是，我们也应该清醒地认识到

15、，与世界发达国家相比，由于我国车用发动机工业起步较 晚、投资不足等原因，整体水平还有一定的差距。我国车用发动机的现状我国目前已有车用发动机生产企业 60多家，车用发动机生产能力280多万台，其中汽 油机180万台左右，柴油机100万台左右。1999年车用发动机总产量162.6万台，其中汽油 机107.5万台，占66%。近十年来，我国在车用柴油机生产方面也取得了较快的发展。如1991年车用柴油机生产量为11.7万台，只占车用发动机总产量16%;而到了 1999年，车用柴油机的生产量已 增加到55.1万台，占车用发动机总产量的34%。虽然我国现有的车用发动机的生产能够基 本满足轻型车和重型车的需要

16、，但仍然缺少技术含量高的产品，如基本上还没有城市交 通用的低排放车用柴油机，也没有适合于轿车配套用的柴油机。1我国车用柴油机的基本情况。我国现有车用柴油机生产企业 27家，基本机型数31个。排放指标接近于欧I标准，个别也能达到欧II标准。我国现生产的车用柴油机就其技术来源而言，引进系列和自主开发（含合作开发）系列，可以说基本上是平分秋色（引进机型14个，自主开发17个）。但从发展来看，引进机型 将会进一步增加，而自主开发机型将会因为性能落后而逐步减少。目前的整体技术水平 客观一点说，弓I进的产品只相当于国际8090年代初期水平，自主开发的产品也就相当于国际7080年代中期水平。柴油机以其经济性

17、好、排放低（主要指其CO2、HC、CO）和扭矩大等优势，在车用动 力方面有很大的发展潜力。国外大中型汽车基本上都用柴油机，在西欧，柴油轿车也已 达到25%以上。而我国重型车动力以柴油机为主，中型和轻型车还有较大比例的汽油机， 客运车以汽油机为主，轿车类却仍然是汽油机一统天下。2我国车用汽油机基本情况。我国目前有车用汽油机生产企业25家，基本机型31个。排放指标化油器类汽油机可以达到欧I标准，电喷技术类汽油机可以达到欧II标准。就其技术来源，轿车类汽油机以引进为主，轻型、中型车用汽油机以自主开发为主。 就其整体技术水平而言，引进系列产品相当于国际8090年代水平，自主开发系列产品则相当于80年代

18、水平。这里需要特别说明的是，我国轿车用汽油机基本上是和整车同时引进的，应该说和 国外先进技术基本同步，广泛采用了电控、三元催化、多气门、陶瓷绝热件、稀薄燃烧 等技术，而且也普遍应用了无铅汽油，所以排放指标均可以满足国家排放法规要求。但 轻型和中型车用汽油机（自主开发产品）还广泛采用化油器，在技术上比较落后。然而从未 来车用发动机发展趋势方面考虑，对这类车用汽油机，我们认为也不必作过大的投资进 行大规模技术改造，因为毕竟在一定时间之后，轻型和中型车用动力也将会以柴油发动 机为主。我国车用发动机的差距近二十年来，尽管我国车用发动机工业取得了很大发展，但无论是企业的综合实力、 技术开发能力、配套技术

19、水平，还是产品的生产成本及持续发展能力等方面，与国外著 名企业和产品相比都有很大的差距。1我国车用发动机的差距。（1）轿车动力我国目前的轿车动力绝大多数是与整车一起引进的，基本都采用了国外一般的先进 技术，所以可以达到欧II排放法规要求，这是我国车用发动机中与国外差距最小的。但 是国内高新技术应用得较少，缺少轿车用柴油机。(2)载货汽车动力我国轻、中载货汽车，目前仍然大量使用汽油机，其中主要的汽油机产品技术落后，动力性能、经济性能与国外差距很大，动力性比国外低20%，排放达不到欧I法规。可靠性、耐久性则差距更大，国外大中型货车第一次大修期已分别达到140万公里和90万公里，比我国同类车用发动机

20、高三倍。2产品存在差距的原因。从技术角度分析，我国车用发动机与国外产生较大差距的原因主要有三条。(1) 开发技术落后九五”期间，我国在计算机辅助开发设计方面应该说有了长足的进步，特别是大型 企业集团的技术开发部门已配备了一定数量的高档硬件和大型应用软件，但主要用于进 行局部环节的工作，离实现从概念设计到结构分析及产品试制的全套一体化计算机辅助 产品开发还有相当的距离，总体上还没有真正具备车用发动机的开发能力。而许多中小 型企业的计算机辅助开发设计水平仅仅停留在计算机绘图阶段，根本还谈不上辅助设计。(2) 试验手段落后从某种程度上来说，目前我国试验技术与试验装备水平落后是制约我们产品开发能 力和提高产品质量的主要因素。由于资金等方面的原因，我国大型企业集团的技术开发 部门还缺乏很多必要的试验设备，如高水平的转鼓、多点多自由度的振动模拟试验台、 高性能的发动机试验台。对那些中小型企业，还只能说具备常规性能试验能力(这里还并不包括发动机排放、高原性能恢复试验等)。少数企业可以说连个像样的试验室也没有。(3) 制造技术落后汽车制造业是加工装备密集型产业，但我国人均装备率仅1万2万元，生产节拍、精度、自动化、柔性等都远不如国外先进企业。我国的零部件生产线，好的企业仍然普 遍采用大批量自动化生产线，存在着节拍慢、自动化程度低和缺乏柔性等问题