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[摘 要]随着社会与科学技术的不断发展，环保和可持续发展观念不断深入人心，越来越多的行业加入到节能减排的大队伍中。近年来，节能减排技术也运用到柴油发动机的操作运行中，并大力推动了柴油发动机的发展，柴油发动机的正确使用、维护、管理也是节能减排的重要措施之一，这些都值得我们探究并真正做到节能减排，可持续发展，造福后代。
[关键词]柴油发动机 节能减排 应用
中图分类号：S218.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01
一、柴油发动机的优缺点
1 柴油发动机的优点
柴油发动机相较于汽油发动机而言，主要有省油、环保、扭矩更大这三个优点。第一，柴油本身的能量密度含量就比汽油要高，再加上柴油发动机的热效率也比汽油发动机要高。所以，一般而言，柴油发动机的耗油量能够比汽油发动机的耗油量低百分之三十到百分之四十左右。第二，柴油发动机采用的是富氧燃烧，所产生的一氧化碳、碳氢化合物与二氧化碳的排量要比汽油发动机的排量低很多。第三，在柴油发动机与汽油发动机排量相同时，柴油发动机的力气要比汽油机的力气大，从而使得柴油发动机的扭矩更大。
2 柴油机存在的问题
柴油机的性能虽然在很多方面比汽油机更有优势，但是也存在着很多关键性的问题需要解决。（1）尾气排放问题：虽然较汽油机来说，柴油机的CO、HC和CO2排量较低，但是颗粒和NOX的排放比较难控制。（2）油耗问题：虽然柴油机的油耗要比汽油机的低，但是为了实现社会发展的需要，进一步降低油耗也成为柴油发动机所要克服的问题之一。（3）升功率问题：柴油发动机本身的质量和体积也影响了其各方面的性能，所以为了使得柴油机进一步得到社会的认可，如何提高柴油发动机的升功率也成为了柴油机发展过程中的问题。（4）比质量问题：柴油机由于采用压燃的方式，所以其材料要求较高，且其压缩比较大，也使得柴油机相对于汽油机在同等排量的情况下其质量较大。
二、柴油发动机的节能新技术
1.增压中冷
所谓增压，就是指将进入到柴油发动机汽缸内的空气密度增加。而中冷是指将已经经过压缩的空气的温度降低。从而达到增大进入柴油发动机汽缸内空气量，让其能够在不改变发动机排量的前提下，对柴油发动机的输出功率进行提高，以降低升功率的效果。
2.控制颗粒排放
（1）颗粒捕捉器。颗粒（PM）是柴油机尾气主要成分之一，对人体的危害也非常大。颗粒捕捉器能够将尾气中的颗粒物过滤掉，可以达到90%以上的净化效果。
（2）氧化催化器。氧化催化器是利用催化器中的催化剂来降低废气中的HC、CO和颗粒中的可溶有机成分的活化性能，使这些成分能与废气中的O2在较低的温度下发生反应，从而降低柴油机的有害物质排放量。
3.冷却式EGR
在EGR气体的流动管上安装好冷却装置，在其进入气管之前需要先将温度降低，因此，其燃烧温度会比一般EGR系统要低很多。由于进气的密度比较高，进入燃烧室的气体量较大，让燃烧更加完整，以此来减少PM的排放量。
4.高压电控共轨
自从高压电控共轨式的燃油喷射系统问世以来，传统的柴油发动机的燃油喷射系统的组成与结构基本都发生了改变。能够将燃油压力的形成与燃油量的计算在时间与系统上的功能与部位方面都分开，这是高压电控系统的最大特点。对燃油量的传输与形成燃油压力基本与喷油的过程没有关联。电控单元发出指令，依靠这一指令对每个喷油器进行控制。让每个喷油器都能够按照所需的要求来精确的喷油，让其正式的从共轨中调和出具有所需要求的精确压力与精确循环的燃油。对燃烧过程进行改善，不仅能够提高燃烧效率，而且能够减少排放与燃烧时产生的噪音。
5.多气门发动机
多气门发动机一般三气门式，由两个进气门与一个排气门组成。四气门式，由两个排气门与两个进气门组成。五气门式，由三个进气门与两个排气门组成。多气门发动机的每一个汽缸的数目都超过两个。气门的位置一般在汽缸燃烧室中间两侧的倾斜位置上。能够尽可能的扩大气门头的直径，以达到增加气流通过的面积、改善并提高换气的性能的目的。从而形成一个中心位置有火花塞的紧凑型的燃烧室。能够让混合气得到迅速的燃烧，以此来提高柴油发动机的经济性。
6.均质燃烧技术（HCCI）
在均质燃烧方式下，柴油和空气在燃烧开始前已充分混合，形成均质预混合气。混合气被活塞压缩并发生自燃，并呈分布均匀、稀混合的低温、快速燃烧，从根本上消除了产生NOx的局部高温区和产生PM的过浓混合区，从而能大大降低NOx和PM的排放。
三、柴油机技术发展趋势
3.1 代用燃料
未来的发动机不能仅考虑以石油为基本燃料，还要考虑使用其他新能源来取代石油。对内燃机来说，有大量基油替代燃料可提供：1）天然气、天然气衍生燃料、甲醉、液化气（GTL）及二甲醚（ DME）等； 2）气态或液态的煤基代油燃料、液化煤、水煤浆；3）生物燃料，如：甲酯（RME）、大豆、菜籽油、动物脂肪及液化生物（BTL）； 4）H2。通常这些代用燃料多含氧，不含硫和芳香烃，往往被人们称为“清洁燃料”。天然气目前被广泛使用，尤其是液化气。生物燃料是道路机动车最具前景的替代能源，然而它的实际应用在欧盟国家只是占全部能源消耗的11%一12%其他的能源，如：太阳能、潮汐能、风能及地热能很难直接代替油基燃料应用于机动车。
3.2 采用联合动力
联合动力发动机是将发动机和其它的能源产生的动力混合使用。它可以是汽油与电混合，也可以是柴油与电混合，还可以是燃料电池与电机混合，或者还有其它方式的混合。目前各国主要在开发油电发动机，也就是柴（汽）油发动机和电动发动机混合使用的发动机。传统的柴油机需要在各种情况下提供动力，很多情况下柴油转化成机械动力的效率过低。如果发动机只在能源转换效率接近最高的范围内运转，就能节省大约一半的能源。当柴油发动机不能最有效地运转或不能提供足够的动力时，电动发动机就使用其储存的能源供使用。电动发动机还能在机车减速时将动能转变成电能储存起来。由于全球环境面临的问题，排放标准越来越严格，柴油机技术越来越复杂。未来柴油机技术发展必须加强燃烧前、燃烧过程、排后处理和清沽燃油等技术的研究开发，并对各优化技术进行集成，综合调控，使柴油机能在动力性、经济性及环保3个方面达到最优化。
结束语
随着人们不斷深入研究，先进柴油机技术的应用使柴油机的综合性能有了极大的提高，因此柴油机在市场上的占有量正逐步提高。根据中国的能源政策和汽车工业发展情况来看，国家首先应该大力发展柴油机技术，加大电池续航能力的研究；再次大力研发推广代用燃料。发动机油耗的高低直接反应了我国发动机设计与制造水平，柴油发动机节能技术的推广应用，将大力推动发动机工业的发展。
参考文献
[1] 邓元望，朱梅林，向东.柴油机微粒排放控制方法评述[J].柴油机，2001，（5）.
[2] 李棠，李理光.柴油机HCCI燃烧的均质混合气制备[J].汽车技术，2004，（5）.
[关键词]柴油发动机 节能减排 应用
中图分类号：S218.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01
一、柴油发动机的优缺点
1 柴油发动机的优点
柴油发动机相较于汽油发动机而言，主要有省油、环保、扭矩更大这三个优点。第一，柴油本身的能量密度含量就比汽油要高，再加上柴油发动机的热效率也比汽油发动机要高。所以，一般而言，柴油发动机的耗油量能够比汽油发动机的耗油量低百分之三十到百分之四十左右。第二，柴油发动机采用的是富氧燃烧，所产生的一氧化碳、碳氢化合物与二氧化碳的排量要比汽油发动机的排量低很多。第三，在柴油发动机与汽油发动机排量相同时，柴油发动机的力气要比汽油机的力气大，从而使得柴油发动机的扭矩更大。
2 柴油机存在的问题
柴油机的性能虽然在很多方面比汽油机更有优势，但是也存在着很多关键性的问题需要解决。（1）尾气排放问题：虽然较汽油机来说，柴油机的CO、HC和CO2排量较低，但是颗粒和NOX的排放比较难控制。（2）油耗问题：虽然柴油机的油耗要比汽油机的低，但是为了实现社会发展的需要，进一步降低油耗也成为柴油发动机所要克服的问题之一。（3）升功率问题：柴油发动机本身的质量和体积也影响了其各方面的性能，所以为了使得柴油机进一步得到社会的认可，如何提高柴油发动机的升功率也成为了柴油机发展过程中的问题。（4）比质量问题：柴油机由于采用压燃的方式，所以其材料要求较高，且其压缩比较大，也使得柴油机相对于汽油机在同等排量的情况下其质量较大。
二、柴油发动机的节能新技术
1.增压中冷
所谓增压，就是指将进入到柴油发动机汽缸内的空气密度增加。而中冷是指将已经经过压缩的空气的温度降低。从而达到增大进入柴油发动机汽缸内空气量，让其能够在不改变发动机排量的前提下，对柴油发动机的输出功率进行提高，以降低升功率的效果。
2.控制颗粒排放
（1）颗粒捕捉器。颗粒（PM）是柴油机尾气主要成分之一，对人体的危害也非常大。颗粒捕捉器能够将尾气中的颗粒物过滤掉，可以达到90%以上的净化效果。
（2）氧化催化器。氧化催化器是利用催化器中的催化剂来降低废气中的HC、CO和颗粒中的可溶有机成分的活化性能，使这些成分能与废气中的O2在较低的温度下发生反应，从而降低柴油机的有害物质排放量。
3.冷却式EGR
在EGR气体的流动管上安装好冷却装置，在其进入气管之前需要先将温度降低，因此，其燃烧温度会比一般EGR系统要低很多。由于进气的密度比较高，进入燃烧室的气体量较大，让燃烧更加完整，以此来减少PM的排放量。
4.高压电控共轨
自从高压电控共轨式的燃油喷射系统问世以来，传统的柴油发动机的燃油喷射系统的组成与结构基本都发生了改变。能够将燃油压力的形成与燃油量的计算在时间与系统上的功能与部位方面都分开，这是高压电控系统的最大特点。对燃油量的传输与形成燃油压力基本与喷油的过程没有关联。电控单元发出指令，依靠这一指令对每个喷油器进行控制。让每个喷油器都能够按照所需的要求来精确的喷油，让其正式的从共轨中调和出具有所需要求的精确压力与精确循环的燃油。对燃烧过程进行改善，不仅能够提高燃烧效率，而且能够减少排放与燃烧时产生的噪音。
5.多气门发动机
多气门发动机一般三气门式，由两个进气门与一个排气门组成。四气门式，由两个排气门与两个进气门组成。五气门式，由三个进气门与两个排气门组成。多气门发动机的每一个汽缸的数目都超过两个。气门的位置一般在汽缸燃烧室中间两侧的倾斜位置上。能够尽可能的扩大气门头的直径，以达到增加气流通过的面积、改善并提高换气的性能的目的。从而形成一个中心位置有火花塞的紧凑型的燃烧室。能够让混合气得到迅速的燃烧，以此来提高柴油发动机的经济性。
6.均质燃烧技术（HCCI）
在均质燃烧方式下，柴油和空气在燃烧开始前已充分混合，形成均质预混合气。混合气被活塞压缩并发生自燃，并呈分布均匀、稀混合的低温、快速燃烧，从根本上消除了产生NOx的局部高温区和产生PM的过浓混合区，从而能大大降低NOx和PM的排放。
三、柴油机技术发展趋势
3.1 代用燃料
未来的发动机不能仅考虑以石油为基本燃料，还要考虑使用其他新能源来取代石油。对内燃机来说，有大量基油替代燃料可提供：1）天然气、天然气衍生燃料、甲醉、液化气（GTL）及二甲醚（ DME）等； 2）气态或液态的煤基代油燃料、液化煤、水煤浆；3）生物燃料，如：甲酯（RME）、大豆、菜籽油、动物脂肪及液化生物（BTL）； 4）H2。通常这些代用燃料多含氧，不含硫和芳香烃，往往被人们称为“清洁燃料”。天然气目前被广泛使用，尤其是液化气。生物燃料是道路机动车最具前景的替代能源，然而它的实际应用在欧盟国家只是占全部能源消耗的11%一12%其他的能源，如：太阳能、潮汐能、风能及地热能很难直接代替油基燃料应用于机动车。
3.2 采用联合动力
联合动力发动机是将发动机和其它的能源产生的动力混合使用。它可以是汽油与电混合，也可以是柴油与电混合，还可以是燃料电池与电机混合，或者还有其它方式的混合。目前各国主要在开发油电发动机，也就是柴（汽）油发动机和电动发动机混合使用的发动机。传统的柴油机需要在各种情况下提供动力，很多情况下柴油转化成机械动力的效率过低。如果发动机只在能源转换效率接近最高的范围内运转，就能节省大约一半的能源。当柴油发动机不能最有效地运转或不能提供足够的动力时，电动发动机就使用其储存的能源供使用。电动发动机还能在机车减速时将动能转变成电能储存起来。由于全球环境面临的问题，排放标准越来越严格，柴油机技术越来越复杂。未来柴油机技术发展必须加强燃烧前、燃烧过程、排后处理和清沽燃油等技术的研究开发，并对各优化技术进行集成，综合调控，使柴油机能在动力性、经济性及环保3个方面达到最优化。
结束语
随着人们不斷深入研究，先进柴油机技术的应用使柴油机的综合性能有了极大的提高，因此柴油机在市场上的占有量正逐步提高。根据中国的能源政策和汽车工业发展情况来看，国家首先应该大力发展柴油机技术，加大电池续航能力的研究；再次大力研发推广代用燃料。发动机油耗的高低直接反应了我国发动机设计与制造水平，柴油发动机节能技术的推广应用，将大力推动发动机工业的发展。
参考文献
[1] 邓元望，朱梅林，向东.柴油机微粒排放控制方法评述[J].柴油机，2001，（5）.
[2] 李棠，李理光.柴油机HCCI燃烧的均质混合气制备[J].汽车技术，2004，（5）.