篇一：柴油机基本知识
第一章 柴油机基本知识
第一节 柴油机总论
一、柴油机及其在船舶动力装置中的地位
1．柴油机与动力机械
机械设备通常可分为动力机械和工作机械两大类。动力机械是将其它形式的能量，如热能、电能、风能等转化为机械能，而工作机械则是利用机械能来完成所需的工作。把热能转换成机械能的动力机械称之为热机。热机是最重要的动力机械，蒸汽机、蒸汽轮机以及柴油机、汽油机等都是热机中较典型的机型。
热机在工作过程中需要完成两次能量转化过程。第一次能量转化过程是将燃料的化学能通过燃烧转化为热能，第二次能量转化过程是将热能通过工质膨胀转化为机械能。如果两次能量转化过程是在同一机械设备的内部完成的，则称之为内燃机，汽油机、柴油机以及燃气轮机都属于内燃机。由于在内燃机中，两次能量转换均发生在气缸内部，从能量转换观点，此类机械能量损失小，具有较高的热效率。另外，在尺寸和重量等方面也具有明显优势(例如，燃气轮机在热机中的单位重量功率最大)。如果两次能量转化过程分别在两个不同的机械设备内部完成，则称之为外燃机。在该类机械中，化学能转变成热能的过程（燃烧）发生在锅炉中，热能转变成机械能发生在汽缸内部。此种机械由于热能需经某中间工质(水蒸气)传递，必然存在热损失，所以它的热效率不高，整个动力装置也十分笨重。内燃机在与外燃机竞争中已经取得明显的领先地位。
动力机械的运动机构基本上有两种运动形式，一种为往复式，一种为回转式。在往复式发动机中，工质的膨胀作功是通过活塞的往复运动实现的；而回转式发动机则是利用高速流动的工质在工作叶轮内膨胀，推动叶轮转动而工作的。往复式发动机是间歇工作的，其工质的最高温度较高，而回转式发动机是连续工作的，由于受材料热强度的限制，其工质的最高温度不能太高，这就限制了其热效率的进一步提高。
柴油机和汽油机同属往复式内燃机，但又都具有各自的工作特点。汽油机使用挥发性好的汽油做燃料，采用外部混合法(汽油与空气在气缸外部进气管中的汽化器进行混合)形成可燃混合气。其燃烧为电点火式(电火花塞点火)。这种工作特点使汽油机不能采用高压缩比，因而限制了汽油机的经济性不能大幅度提高，而且也不允许作为船用发动机使用(汽油的火灾危险性大)。但它广泛应用于运输车辆。柴油机使用挥发性较差的柴油或劣质燃料油做燃料。采用内部混合法(燃油与空气的混合发生在气缸内部)形成可燃混合气；缸内燃烧采用压缩式(靠缸内空气压缩形成的高温自行发火)。这种工作特点使柴油机在热机领域内具有最高的热效率，在船用发动机中，柴油机已经取得了绝对统治地位。
2．柴油机的主要优缺点
通常，柴油机具有以下突出优点：
(1)经济性好。有效热效率可达50%以上，可使用价廉的重油，燃油费用低。 (2)功率范围宽广，单机功率从0.6kW～68,000kW，适用的领域广。
(3)尺寸小，重量轻，有利于船舶机舱布置。
(4)机动性好。起动方便，加速性能好。有较宽的转速和负荷调节范围，可直接反转，能 适应船舶航行的各种工况要求。
(5)可靠性高，寿命长，维修方便。
同时，柴油机也具有以下缺点：
(1)存在机身振动、轴系扭转振动和噪音。
(2)某些部件的工作条件恶劣，承受高温、高压并具有冲击性负荷。
3． 柴油機的基本結構參數
(1)上止点(TDC) 活塞在气缸中运动的最上端位置，也就是
活塞离曲轴中心线最远的位置。
(2)下止点(BDC) 活塞在气缸中运动的最下端位置，也就是
活塞离曲轴中心线最近的位置。
(3)行程(S) 指活塞从上止点移动到下止点间的直线距离。
它等于曲轴曲柄半径R的两倍(S＝2R)。活塞移动一个行
程，相当于曲轴转动180°CA(曲轴转角)。
(4)缸径(D) 气缸的内径。
(5)气缸余隙容积(压缩室容积，Vｃ) 活塞在气缸内上止点时，
活塞顶上的全部空间(活塞顶、气缸盖底面与气缸套表面
之间所包围的空间)容积。如图１-１所示。
(6)余隙高度(顶隙) 上止点时活塞最高顶面与气缸盖底平面之垂直距离。
(7)气缸工作容积（Ｖｓ） 活塞在气缸中从上止点移动到下止点时所扫过的容积。见图1-1。
显然： vs??D42s （１-１）
(8)气缸总容积(Ｖａ)活塞在气缸内位于下止点时，活塞顶以上的气缸全部容积，亦称气缸最
大容积。见图１-１。显然
Ｖａ＝Ｖｓ＋Ｖｃ （１-２）
(9)压缩比（ε） 气缸总容积与压缩室容积之比值，亦称几何压缩比。
??Va
Vc?Vc?VsVc?1?VSVC （１-３）
压缩比表示缸内工质压缩程度。柴油机压缩比约为12～22。
4．柴油机在船舶动力装置中的地位
柴油机由于在各种动力机械中热效率最高，功率范围宽广，起动迅速，维修方便，运行安全，使用寿命长，因而得到了广泛的应用，特别是在船舶方面，柴油机作为主机和副机更是占有统治地位。
根据1998所世界各国造船造机结果统计，1998年世界各国造船总数为1080艘，总功率12,090,702kW，其中柴油机船为1078艘，主机总功率12,058,386 kW。低速二冲程柴油主机装船数为762（占造船总数的70.6%），功率9,477,693kW（占总功率的78.4%），中速四冲程柴油主机装船数为316（占造船总数的29.3%），总功率2,580,693 kW（占总功率的21.3%）。日本船级社1999年登记的新造船为281艘，总功率为2,389,851 kW，其中柴油机主机驱动的占278艘（占造船总数的98.9%），功率为2,330,851 kW(占总功率的97.5%)。
二、柴油机的类型
根据用途不同，对柴油机的要求也不同，因而柴油机的类型很多。通常有以下几种分类
方式：
第一章 柴油机基本知识 3
1．四冲程柴油机和二冲程柴油机
按工作循环可分为四冲程柴油机和二冲程机两类。柴油机的一个工作循环包括进气、压缩、燃烧、膨胀、排气五个过程，四冲程柴油机是曲轴转两转，也就是活塞运动四个行程完成一个工作循环，而二冲程柴油机是曲轴转一转，也就是活塞运动两个行程完成一个工作循环。
2．增压柴油机和非增压柴油机
在柴油机中，我们把用增加进气压力来提高功率的方法称为柴油机的增压。增压柴油机和非增压柴油机的主要区别在于进气压力不同，非增压柴油机是在大气压力下进气的，而增压柴油机则是在较高的压力下进气的。
为了实现柴油机的增压，必须在柴油机上装设一台压气泵，若压气泵由柴油机带动则称机械增压。如果把废气的能量充分利用起来，将柴油机排出的废气送入涡轮机中，使涡轮机高速回转来带动一离心式压气机工作，从而提高进入柴油机的空气压力以实现增压，我们称这种增压方式为废气涡轮增压。使用涡轮增压器既可使柴油机的功率增加，又可提高柴油机的经济性。
3．低速、中速和高速柴油机
柴油机的速度可以用曲轴转速n(ｒ／ｍｉｎ)和活塞平均速度Ｖｍ（ｍ／ｓ)表示。活塞的平均速度为：V
按此指针分类一般为：
低速柴油机ｎ≤３００ ｒ／ｍｉｎ Ｖｍ＜６ｍ／ｓ
中速柴油机 ３００＜ｎ≤１,０００ ｒ／ｍｉｎ Ｖｍ＝６ｍ／ｓ～９ｍ／ｓ
高速柴油机n＞１,０００ｒ／ｍｉｎＶｍ＞９ｍ／ｓ m?Sn（m/s） 30
4．筒形活塞柴油机和十字头式柴油机
图1-2(a)为筒形活塞的示意图，它的活塞通
过活塞销直接与连杆相连。这种结构的优点是
结构简单、紧凑、轻便，发动机高度小。它的
缺点是由于运动时有侧推力，活塞与气缸之间
的磨损较大。中高速柴油机一般都采用此结
构。
图1-2(b)所示为十字头式柴油机。它的活塞
设有活塞杆，通过十字头与连杆相连接，并在
气缸下部设中隔板将气缸与曲轴箱隔开。十字
头柴油机工作可靠，寿命长。它的缺点是重量
和高度增大，结构复杂，大型低速二冲程柴油
机都采用这种结构。
5．直列式和V型柴油机
船用柴油机通常均为多缸机。这样可以增大柴油机单机功率，同时可满足船舶机动性、可靠性的要求。
多缸柴油机的气缸排列可以有直列式、V型、W型等。船用柴油机均为直列式与V型两
种。具有两个或两个以上直立气缸，并呈一列布置的
柴油机称直列式柴油机，如图1-3(a)所示。直列式柴
油机的气缸数因曲轴刚度和安装上的限制一般不超过
12缸。当缸数超过12缸时通常采用V型柴油机，如
图1-3(b)所示。它具有两个或两列气缸，其中心线夹
角呈Ｖ型，并共享一根曲轴输出功率。V型机的气缸
数可达18甚至24，气缸夹角通常为90°、６０°和
４５°。V型机具有较高的单机功率和较小的比重量
(柴油机净重量与标定功率的比值)，在中、高速柴油
机中用得较多。
6．右旋和左旋柴油机
观察者由柴油机功率输出端向自由端看，正车时按顺时针方向旋转的柴油机称右旋(转)柴油机；观察者由柴油机功率输出端向自由端看，正车时按逆时针方向旋转的柴油机称左旋柴油机。
某些船舶的推进装置(如客轮)采用双机双桨推进装置。在这种船舶上，由船艉向船艏看，布置在机舱右舷的柴油机为右旋柴油机，亦称右机；布置在机舱左舷的柴油机为左旋柴油机，亦称左机。在这种动力装置中，为便于操纵管理，右机的操纵侧即凸轮轴侧布置在柴油机左侧(即内侧)，而排气侧布置在右侧；左机的操纵侧在柴油机的右侧(即内侧)。
单台布置的船舶主柴油机通常均为右旋柴油机。
7．可逆转和不可逆转柴油机
可由操纵机构改变自身转向的柴油机称可逆转柴油机。曲轴仅能按同一方向旋转的柴油机称不可逆转柴油机。
在船舶上凡直接带动螺旋桨的柴油机均为可逆转柴油机；凡带有倒顺车离合器、倒顺车齿轮箱或可变螺距螺旋桨的柴油机以及船舶发电柴油机均为不可逆转柴油机。
三、船舶柴油机提高经济性的主要措施
现代船用大型低速柴油机近十多年在提高经济性方而取得的成效超过了过去几十年。各种节能措施相继出现并日趋完善。这些措施主要有：
1．采用定压涡轮增压系统和高效率废气涡轮增压器
在高增压柴油机上采用定压涡轮增压系统代替脉冲涡轮增压系统是现代柴油机一在显著特点，同时也有利于提高增压器的效率 。新型涡轮增压器的发展和使用，使增压器效率由60年代的50-60%提高于60-76%，由此显著降低了柴油机燃油消耗率。
2．增大行程缸径比S/D
增大行程缸径比S/D的主要目的是在保持活塞平均速度Ｖｍ不变的情况下大幅度降低柴
油机转速，以提高螺旋桨效率，从而提高动力装置的总效率。这是自石油危机以来提高柴油机动力装置经济性的重要措施。因此自70年代末期开始，S/D的增大速度很快，并逐步开发了低速柴油机的长行程和超长行程柴油机系列。S/D的增加，也使柴油机本身的经济性有所提高。目前，MAN B&W公司的SMC-C系列柴油机的S/D值已达4.0，而W?rtsil?瑞士公司的SULZER RTA-T系列柴油机的S/D值甚至已达到了4.17。然而，增大S/D使柴油机结构复杂，造价增加，因而
S/D的增加是有限度的。
第一章 柴油机基本知识 5
3．提高最高爆发压力pz与平均有效压力ｐｅ之比pz／ｐｅ
由柴油机的理论循环研究与实践证实，提高pz／ｐｅ可显著降低燃油消耗率。研究指出，
当pz／ｐｅ从7.8提高到12，油耗率可下降约12g/ｋＷ·ｈ。因而，现代船用柴油机均采用
这种措施降低油耗率。但是，大幅度提高pz是十分困难的，它受到了柴油机负荷的限制，必须同时采取相应措施保证柴油机的可靠性。因而从60年代到70年代中期，船用柴油机的pz虽然逐步增加，但增加幅度不大(在近20年内pz仅提高约2.5ＭＰａ)。从70年代中期到80年代中期，柴油机的pz值有了大幅度增长，增加约5ＭＰａ。目前有些柴油机的pz已达15 ＭＰａ(如Sulzer RTA机)，甚至18ＭＰａ。在保持pz不变时降低pe值同样可降低油耗率，这也是目前广泛采用的节能措施。降低ｐｅ就是柴油机降功率使用，如保持标定转速而
选用较低(如80%)的ｐｅ，或在使用较低转速(如80%)时选用较低的ｐｅ等。
4．增大压缩比ε
在增压柴油机上尤其是高增压柴油机上，为了限制pz，保证柴油机有足够的机械强度，过去常用的措施是降低柴油机的压缩比，但由此也降低了经济性。显然，这种措施已不符合现代柴油机的发展需求。现代船用低速柴油机为了提高经济性，根据理论循环的结论仍然采用了适当增大压缩比的措施，把压缩比由10左右提高到16～19之间。
5．采用可变喷油定时(ＶＩＴ)机构
把提高pz作为节能措施时，更要重视提高柴油机部分负荷下的pｚ值。因为其一，现代
船用柴油机的实际使用功率通常均小于标定功率；其二，柴油机在部分负荷运转时pz随负荷的减小而降低。如果在部分负荷时能使pz值一保持其标定值，结果是pz与ｐｅ的比值pz／ｐｅ变大，则燃油消耗率减少。ＶＩＴ机构可在柴油机负荷变化时自动调整其喷油提前角，
保证在部分负荷(通常为80%～100%负荷)时柴油机的pz基本不变，而在50%～80%负荷范围内也有较高的pz值(与无ＶＩＴ机构比较)。
6．降低摩擦损失功提高机械效率ηｍ
柴油机的摩擦损失约占机械损失的40%，因而降低摩擦损失是提高ηｍ的主要途径。现
代船用低速柴油机采用短裙和超短裙活塞、减少活塞环数量(如由5道减为4道)及改善活塞环的工作条件等措施降低摩擦损失，提高机械效率。
7．轴带发电机（ＰＴＯ）
在主柴油机正常运转期间(通常要求主机转速＞７０％标定转速)，通过专设的恒速传动装置驱动发电机，可发出满足船舶航行所需要的电力。在主机转速变动或波动时通过恒速传动装置可保证发电机转速恒定，或可通过变频装置保证发出的电压与频率不变。采用轴带发电机在航行期间可停止柴油发电机运转。此装置并不直接降低柴油机油耗率，但提高船舶动力装置的经济性。这种装置的优点主要有：可使用油耗率较低的主柴油机供应电力，可节省柴油发电机运转时的滑油消耗，减少柴油发电机的数量与维修费用。
8．柴油机废热再利用
柴油机的废气和冷却介质带走了燃料总发热量中50%左右的热量。充分利用这一部分废热的能量，对提高整个动力装置的经济性有重要意义。如利用废气涡轮发电机组、废气锅炉发电机等。目前这方面的问题仍在研究与探索之中。
9．改进喷射与燃烧技术
在高增压柴油机中缩短喷射持续期，改善雾化质量提高燃烧效率是该型柴油机的重大研究课题之一。为此，发展了高喷油压力(达100 Mpa～140Mpa)、高喷油率以缩短喷射持续期
篇二：柴油机基本知识
柴油机基础知识
第一章柴油机基础知识
第一节 柴油机概述
内燃机是一种复杂的能量转换机器。随着技术水平的不断提高，各种类型内燃机的构造及其布置也就各有差异。往复活塞式内燃机的基本构造，都由下列二个机构和五个系统所组成。
以柴油作燃料,当空气在气缸内受压缩而产生高温，使喷入的柴油自然，燃气膨胀而作功的内燃机，称为柴油机。
我国现生产柴油机的功率覆盖面为2.2—47280KW，柴油机的气缸直径65—900mm，转速5.6—4400r/min。特点：易于起动、操作维护方便、结构紧凑、体积小、重量轻、便于运输安装、经济性好、使用范围广，是较理想的动力机械，广泛用作发电、船舶、排灌、汽车、拖拉机和工程机械等动力。
第二节柴油机分类
按照工作循环分类：二冲程柴油机和四冲程柴油机； 按照气缸数量分类：单缸柴油机和多缸柴油机；
按照汽缸排列方式分类：立式、卧式、直列式、斜置式、V形、X形、W形、对置汽缸、对置活塞等；
按照冷却方式分类：水冷柴油机和风冷柴油机；
按照进气方式分类：自然吸气式和增压式；增压式可分为：低增压、中增压、高增压和超高增压等；
按照曲轴转速分类：高速机、中速机、低速机；
按照用途分类：固定式、移动式；
第三节柴油机工作原理
按照一定规律，不断地将柴油和空气送入气缸，柴油在气缸内着火燃烧，放出热能，高温高压的燃气推动活塞作功，将热能转化成机械能。
四冲程柴油机的正常运转通过以下四个工作过程来完成;
进气过程: 活塞由上止点移动到下止点，即曲轴的曲柄内0°转到180°(活塞位于第一冲程上止点时，曲轴的曲柄位置定为0°)。在这个冲程中，进气门打开，新鲜空气被吸入气缸。
压缩过程: 活塞由下止点移动到上止点，即曲柄由180°转到360°。在这个冲程中，气缸内的气体被压缩;
燃烧膨胀过程（工作过程）: 活塞再由上止点移动到下止点，即曲柄由360°转到540°。在这个冲程中燃气膨胀做功，所以又称为工作冲程或做功冲程。
排气过程: 活塞再由下止点移动到上止点，即曲柄由540°转到720°。在这个冲程中排气门打开，燃烧后的废气经排气门排出气缸.
柴油机术语
上止点：活塞离曲轴中心线最大距离时的位置；
下止点：活塞离曲轴中心线最小距离时的位置；
活塞行程：活塞运行在上、下两个止点间的距离；活塞行程等于两倍的曲柄半径长度，即S=2R。
曲柄半径:曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离;
活塞平均速度：Cm=sn/30(米/秒)；Cm--活塞平均速度S—活塞行程n—转速
燃烧室容积Vc：活塞位于上止点位置时，活塞顶上面的空间叫燃烧室，这个空间容积叫燃烧室容积；
气缸工作容积Vh：活塞从上止点移动到下止点，所扫过的空间容积；Vh=（∏.D2/4）.S.106（升）；D单位为mm.
气缸总容积Va：活塞位于下止点位置时，气缸内的容积；Va=Vc+Vh
压缩比：活塞从下止点移动到上止点时，气体在汽缸内被压缩的程度，即气缸总容积与燃烧室容积的比值；一般柴油机压缩比为12—20；
总排量：多缸柴油机所有气缸工作容积之和；
指示功Wi:表示气缸内的气体完成一个工作循环时对活塞所作的功。
平均指示压力pmi:表示在每个工作循环中，单位气缸工作容积所作的 指示功Wi，单位为Pa或(N/m2)。
指示功率Pi:表示单位时间内所作的指示功，单位为kW。
指示燃油消(转载自：www.xiaocaOfaNWen.com 小草 范 文 网:柴油机基础知识)耗率gei:指示燃油消耗率[单位为g/(kW·h)]表示单位指示功的耗油量，以指示功率每千瓦小时的耗油量表示。
有效功率PS:从内燃机输出轴上所获得的功率，称为有效功率(单位为kW)。
机械效率ηm:有效功率和指示功率之比称为机械效率。
输出扭矩Tiq:内燃机的有效功率，通常是从内燃机输出轴上测得的输出扭矩和转速中计算出来的。内燃机输出轴的扭转力矩称为输出扭矩Tiq，简称为扭矩，单位为N·m，可由专用的水力或电力测功器测出。取所测某工况下的转距和转速，应用下列公式计算该工况下的内燃机有效功率Ps(单位为kW)：
Ps=n·Tiq/9550
式中 n——内燃机输出轴转速，单位为r/min
平均有效压力pme:在评价内燃机有效指标时，常用平均有效压力pme，它是折合到单位气缸工作容积的比参数，其物理概念与平均指示压力pmi值相对应。平均有效压力的定义为单位气缸工作容积所发出的有效功。
有效燃油消耗率ge:单位有效功的耗油量称为有效燃油消耗率，通常以每千瓦小时所消耗的燃料重量来表示，共单位为g／(kW.h)。
15分钟功率：在标准环境条件下，内燃机连续运行15分钟的最大有效功率；
1小时功率：在标准环境条件下，内燃机连续运转l 小时的最大有效功率；
12小时功率：在标难环境条件下，内燃机连续运行12小时的最大有效功率；
持续功率：在标准环境[大气压力0.1MPa，环境温度298K(陆用内燃机)、318K(船用内燃机)]条件下内燃机以标定转速允许长期连续运行的最大有效功率。
15分钟功率是对车用内燃机而言，如汽车、摩托车和摩托艇等在超车或追击时以最高速度行驶，在15分钟内允许以满负荷运行。在正常行驶过程中，按内燃机标定功率运转。对车用内燃机，通常以1小时功率为标定功率，15分钟功率作为最大功率，相应的转速为标定转速和最大转速。汽车经常处在低于标定功率下行驶，因此车用内燃机的标定功率可以标得高一些，以充分发挥内燃机的工作能力。船用主机、工程机械和机车通常以持续功率为标定功率，1小时功率为最大功率。船舶在航行时对内燃机的耐久性和可靠性要求很高，使用功率不能标定得太高。使用功率的标定是一项复杂的工作。使用功率标定得越高，使用寿命越短。目前产品使用功率的标定是根据用户的要求和产品的性能，由生产厂标定。
负荷特性：保持柴油机转速不变，其性能参数随负荷变化的规律；对于用做恒转速的从动机动力时，如发电用柴油机，负荷特性具有重要的使用价值。
速度特性：保持供油量不变的情况下，柴油机的性能参数转速变化的关系；供油量保持最大时的速度特性称为全负荷速度特性，
篇三：柴油机基本知识
要成分:CO2+H2O+CO+NOX+SO2+HXCX+PM
水蒸汽,一氧化碳,2氧化碳,氮氧化合物,硫化物,碳氢化合物,颗粒物(主要是碳,上面附着其他物质)
目前柴油发动机主要处理方式是:1) EGR +DPF;
2)SCR;
上面2种系统,可以解决,但是价格都很高哦,回收是很困难的 只有处理,把没有完全燃烧的物质,完全燃烧后 变成无大害的CO2和水,把NOX变成氨水,把硫化物变成盐.....
柴油机废气涡轮增压技术自问世以来已有90余年历史。早期废气涡轮增压的主要目的是改善发动机的动力性。至今，废气涡轮增压仍是提高柴油机功率、减轻单位功率质量、减小外形尺寸、降低燃油消耗和强化现有非增压柴油机的最有效的措施之一。 经过不断的改进和提高，先进的涡轮增压器以其优良的性能和较低的价格愈来愈被广泛应用。涡轮增压器已广泛用于轿车；轻、中、重型汽车；工程机械；农业机械；工业和航空等领域。近二十年来，随着人们环境保护意识的增强，对汽车尾气排放的限制越来越严。为满足不断加严的排放法规的要求，许多新的发动机技术被采用。然而，废气涡轮增压技术在降低柴油机排放方面又发挥了十分重要的作用。涡轮增压中冷技术既是减少柴油机排放的有效措施，又可消除某些排放控制技术对动力性和经济性产生的负面影响。废气涡轮增压是汽车柴油机的一项重要技术，它促进了柴油技术的发展，并将为汽车柴油机的发展开拓更加广阔的前景。 2.汽车柴油机涡轮增压技术的发展 由于柴油机优良的动力性和经济性，目前，国内外重型汽车全部采用柴油机作为动力，并且绝大多数采用了涡轮增压技术或涡轮增压中冷技术；原来以汽油机动力为主的轻型汽车和轿车也有明显的柴油化趋势。在欧洲，柴油轿车市场的发展迅速。据预测，到2000年，欧洲柴油轿车销售量占整个轿车销售量的30%；采用涡轮增压的柴油轿车将超过300万辆，约占柴油轿车的83%。 促进重型汽车柴油机发展的主要因素有功率密度、燃油经济性和环境保护。涡轮增压进气中冷技术能显著提高功率密度、降低排放和改善燃油消耗率。与1980年以前的机型相比，现今的重型汽车柴油机的功率密度提高了100%，燃油消耗率改善了16%，NOX和微粒物的排放分别降低了80%和90%。图1为重型汽车柴油机功率密度、燃油消耗率和降低排放的发展趋势。
促进轿车柴油机发展的主要因素是排放、功率密度、性能、噪声和燃油经济性。图2为轿车柴油机功率密度、燃油经济性能的发展趋势。
轿车柴油机技术发展已趋成熟，其功率密度和转矩已与轿车汽油机相当；柴油机的动力性和环境性(排放和噪声)与汽油机的性能也不差上下。例如，最近大众汽车公司推出的3升路波TDI轿车柴油机，采用了涡轮增压、进气中冷、直接喷射、泵喷嘴、可变喷嘴涡轮等先进技术，燃油经济性可以达到100km燃油消耗
2.99L；该车还采用了初级催化、主催化和废气再循环等技术，其排放指标可以达到欧洲Ⅳ标准；该机是目前世界上唯一能达到这两项指标的轿车发动机。 3.涡轮增压与排放控制技术 具有代表性的国际三大排放体系(欧洲、美国、日本)分别制定了分阶段的汽车柴油机的排放限值。虽然三个排放法规体系采用了各自的测试方法和阶段限值，但不断加严的趋势是一致的。 为满足越来越严的排放法规要求，必须提高燃料质量和采用先进的发动机技术。要达到各阶段排放限值需有相应的发动机技术作保证。图3和图4分别为满足欧洲轿车、重型汽车不同阶段排放限值的技术措施的实例。由图可知，对于各型柴油车，既要稳定达到
高于欧洲Ⅰ的排放标准，又要保证汽车柴油机优良的动力和燃油经济性，必须采用废气涡轮增压及中冷技术。对应于不同的排放限值阶段，除了采用其他先进技术，诸如高压喷射、多气门技术、泵喷嘴、EGR、预喷射、电控喷射、De-NOX催化器等技术外，各阶段都对应一定的增压技术的改进和提高。
4.涡轮增压及中冷技术对排放的影响 柴油机增压时，空气被压缩，温度与压力同时提高，如果不采用中冷，进入气缸的空气密度为：
式中：ηad,k--压气机绝热效率； π=Pk/P1--增压压比。 增压加中冷时，空气的密度为：
由以上两式可见，未采用中冷时，进气密度受压气机绝热效率的限制；当柴油机高增压时，增压压比大，应同时采用中冷技术，以提高进气密度。 汽车柴油机的排放污染物主要有CO、HC、NOX和微粒物，此外，由于温室效应引起全球变暖的问题，CO2的排放量也受到限制。 a)一氧化碳(CO)。柴油机中CO是燃料不完全燃烧的产物，主要是在局部缺氧或低温下形成的。由于柴油机在过量空气系数α
排气再循环（Exhaust Gas Recirculation）为汽车用小型内燃机在燃烧后将排出气体的一部分分离出、并导入进气侧使其再度燃烧的技术（手法或方法）。主要目的为降低排出气体中的氮氧化物（NOx）与分担部分负荷时可提高燃料消费率。取其每个英语单字的字首“EGR”为通称。
编辑本段概要
内燃机在燃烧后排出的气体中含氧量极低甚至是没有，此排出气体与吸气混合后会使吸气中氧气浓度降低，因此会产生下列现象:
比大气更低的含氧量在燃烧时（最高）温度会降低，会抑制氮氧化物（NOx）的产生。燃烧温度降低时，汽缸与燃烧室壁面、活塞表面的热能发散会降低，另外因热解离造成的损失也会有些微降低。燃油引擎其部分负荷为汽缸内在非EGR时为了提供等量的氧气量（为了得到同一轴的出力），因此需要将油门开大，结果吸气时的吸油（油门）损失较低，燃料消费率会提高。此即为活塞在一次行程下吸入的氧气降低时，会如同使用小排气量引擎采下加速前进时一样的效果。EGR 的返流量依燃油引擎的情形(在吸气量中)下最大为15%，而怠速时与高负载时则会停止。以车辆重量来看引擎出力较小的大型柴油车，其引擎负载较高，为了能够达到排气量标准也常会使用到EGR技术。
编辑本段EGR-工作原理及运用
发动机的有害排放物是造成大气污染的一个主要来源，随着环境保护问题的重要性日趋增加，降低发动机有害排放物这一目标成为当今世界上发动机发展的一个重要方向。随着世界石油制品的消耗量逐年上升，国际油价居高不下，柴油车的经济性日渐突出,这使得柴油机在车用动力中占据着越来越重要的地位。所以开展柴油机有害排放物控制方法的研究，是从事柴油机
设计者的首要任务。本文在这里简述降低有害排放物的控制技术中的一种-----废气再循环系统。
废气再循环系统(Exhaust Gas Recirculation)简称EGR，是将柴油机产生的废气的一小部分再送回气缸。再循环废气由于具有惰性将会延缓燃烧过程，也就是说燃烧速度将会放慢从而导致燃烧室中的压力形成过程放慢，这就是氮氧化合物会减少的主要原因。另外，提高废气再循环率会使总的废气流量(mass flow) 减少，因此废气排放中总的污染物输出量将会相对减少。EGR系统的任务就是使废气的再循环量在每一个工作点都达到最佳状况，从而使燃烧过程始终处于最理想的情况，最终保证排放物中的污染成份最低。由于废气再循环量的改变会对不同的污染成份可能产生截然相反的影响，因此所谓的最佳状况往往是一种折衷的，使相关污染物总的排放达到最佳的方案。比方说，尽管提高废气再循环率对减少氮氧化物（NOx）的排放有积极的影响, 但同时这也会对颗粒物和其他污染成份的增加产生消极的影响。
编辑本段系统分类
根据废气进入气缸是否通过发动机的进气系统，EGR系统可分为 ： 内置EGR系统
特点： 通过改变配气相位实现 结构简单，应用方便 但难以精确控制EGR率效果不显著
内部EGR
外置EGR系统
特点： 需要外加专门的管道 通过电控系统可精确控制EGR率效果显著 目前较为常用
外部EGR
编辑本段废气再循环方式
增压中冷柴油机实现废气再循环一般有两种方式：一种是将涡轮前的排气引入中冷器之后，称为高压废气反向。采用可变截面涡轮增压器，可以扩大废气再循环有效工作范围，降低氮氧化物（NOX）和微粒（PT），燃油耗也不升高，这可能是将高压废气再循环系统用于增压中冷柴油机的最好方法。另一种是将涡轮后的排气引入压气机之前，称为低压废气再循环系统，它可有效降低氮氧化物，而废气循环工作范围较大，与柴油机匹配能有效地发挥其功能。
现在我们运用得最多的是低压废气再循环系统，其系统的主要元件是数控式EGR阀。数控式EGR阀安装在右排气歧管上，作用是独立地对再循环到发动机的废气量进行准确的控制，而不管歧管真空度的大小。EGR阀通过3个孔径递增的计量孔控制从排气歧管流回进气歧管的废气量，以产生7种不同流量的组合。每个计量孔都由1个电磁阀和针阀组成，当电磁阀通电时，电枢便被磁铁吸向上方，使计量孔开启。旋转式针阀的特性保证了当EGR阀关闭时，具有良好密封性。
编辑本段控制策略
(1) 控制原则
发动机的工况不同，对EGR量的要求也不同。为了使EGR系统能更有效地发挥作用，必须对参加EGR的废气数量加以限制。
l随着负荷的增加，EGR的量也相应地增加，并能达到最佳值；
l怠速及低负荷时，NOx排放浓度较低，为保证正常燃烧，不进行EGR； l暖机过程中，发动机温度低，NOx排放浓度也较低，为防止EGR恶化燃烧过程，不进行EGR；
l大负荷、高速或油门全开时，为保证发动机的动力性，不进行EGR； l加速时，为了保证汽车的加速性及必要的净化效果，EGR在过渡过程中起作用。
(2) 控制方式
根据上述EGR的设计原则，必须对EGR进行控制和调节，使EGR在发动机中的应用能达到预期的效果。EGR的控制和调节的方法很多，根据其主要的特点可以从不同的角度进行分类。
编辑本段EGR控制方式分类
1）机械式和电子控制式
l机械式EGR系统 优点：结构简单，成本低，容易实施执行。 缺点：系统缺乏柔性。 l电子控制式EGR系统（气电式和磁电式） 动态响应好，控制精度高。
2）开环控制和闭环控制
l开环控制 优点：结构简单，控制方便。 关键：EGR率的精确控制依赖于控制MAP的精确制取。 l闭环控制 优点：能根据发动机的工况自动调整到最佳EGR量， 控 制精度高，动态响应好。 缺点：结构复杂。
编辑本段目前情况
目前采用的废气再循环系统还有一种类型，日野汽车公司开发的脉冲式废气再循环系统在柴油机进气过程中，排气门稍有提升，使部分高压废气回流到汽缸内。排气门的这个作用是通过修改排气门凸轮的形状和将废气再循环系统微升来实现的。在脉冲式废气再循环系统中，废气被重新送回气缸内，因此废气的压力应高到足以使气流反向。要达到这样高的压力只有通过优化气门微升和定时，从而利用废气的压力波才能实现，在该废气再循环系统中，废气压力“脉冲”被有效利用。
编辑本段废气再循环（EGR）传感器：
EGR传感器的用途是使车辆符合世界各国的废气排放标准。EGR传感器向引擎电子控制系统反馈废气流量信息。除去上述用途，EGR传感器的结构使得它还适用于踏板位置检测和采暖通风与空调系统中。
1.作用：