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2024-07-17 14:05:26
柴油機自誕生之初，就以大扭矩和高熱效率廣受關(guān)注。隨著科技的發(fā)展，柴油機的技術(shù)也迅速革新：從初傳統(tǒng)壓燃式柴油機到增壓直噴式柴油機，再到電控高壓共軌柴油機，柴油機的整體性能和功率都得到了巨大的提升，為動力機械行業(yè)帶來了巨大動力支持。
本期我們特別邀請到康明斯電力業(yè)務(wù)應(yīng)用工程師「柴」學家?guī)Ц魑贿M入柴油發(fā)動機世界。
柴油機是將化學燃料柴油，轉(zhuǎn)化為機械能的一種內(nèi)燃機械。為了提高內(nèi)燃機性能，對柴油機能量轉(zhuǎn)化過程進行分析必不可少。柴油的化學能通過燃燒轉(zhuǎn)化為動能向外輸出，但由于燃燒條件的限制，柴油可能會因為沒有足夠的可燃氧氣或突然降溫（比如碰到缸壁等）出現(xiàn)不完全燃燒，形成中間碳氫產(chǎn)物康明斯，使能源利用率降低，并產(chǎn)生廢氣。所以，我們在使用柴油機時會搭配后處理系統(tǒng)過濾廢氣，將排放降到。同時，業(yè)內(nèi)在不斷創(chuàng)新技術(shù)，提高燃燒效率。
柴油機工作過程中燃燒更多的柴油，則需要更多的助燃物，即氧氣。對于柴油機而言，排量為其總氣缸的工作容積，提高柴油機排量，就是增加柴油機進氣量，增加每循環(huán)能夠燃燒的柴油量，從而達到提高輸出功的目的。
公式顯示：排量的增加能夠提高發(fā)動機的有效輸出功。但在提高發(fā)動機排量的同時，應(yīng)考慮平均有效壓力的影響。平均有效壓力是衡量柴油機動力性能的一個重要指標。在排量相當?shù)那闆r下，作用于活塞頂部壓力越大，表明柴油機燃燒過程釋放熱量更高，燃燒效果更好，對氣缸工作容積利用的更加充分。這也說明了柴油機輸出性能會受到柴油機燃燒性能的影響，平均有效壓力的增長也是柴油機技術(shù)水平升高的體現(xiàn)，表明柴油機具有較好的燃油經(jīng)濟性和動力性。
我們對比了康明斯柴油機與市場其他主流柴油機的排量與其升功率的分布。結(jié)果顯示：不同廠商對各自旗下不同排量的發(fā)動機都在進行功率提升，整體呈上升趨勢。升功率越高，柴油機工作容積利用率也越好，結(jié)構(gòu)也更緊湊。通過增加發(fā)動機的進氣量和燃油供給可以有效提高升功率，但是也要同時兼顧其可靠性，通常功率密度越高，發(fā)動機所受機械應(yīng)力也會更大，需要有足夠的機械強度，發(fā)動機的重量會相應(yīng)增加。在關(guān)注發(fā)動機升功率的同時也需要關(guān)注發(fā)動機的功率重量比。
柴油機的動力源為化學燃料的內(nèi)能，更大的動力輸出需要更多的化學燃料。但未來康明斯，節(jié)能減排依然是內(nèi)燃機發(fā)展的主流方向，在相同功率下，采用先進技術(shù)能降低柴油機的燃油消耗，從而降低柴油機每個工作循環(huán)所需空氣量，即排量減少。這不僅達到了節(jié)能目的，也減小了柴油機體積，使結(jié)構(gòu)更加緊湊。
隨著現(xiàn)代發(fā)動機技術(shù)的發(fā)展，柴油機性能得到進一步的提升。柴油機排量的增加能夠加強其動力輸出，但同時其燃油消耗率也會持續(xù)增加。因此在提高柴油機排量和功率的同時，也要注意柴油機動力性和經(jīng)濟性的平衡。
以康明斯為例，在提高機械效率方面，采用低摩擦技術(shù)，如低摩擦活塞，低摩擦軸承，合適粘度的潤滑油等，降低柴油機的機械損失。根據(jù)研究數(shù)據(jù)，減少10%的摩擦損失可以降低2%~3%的油耗。
而增壓技術(shù)的應(yīng)用使得進氣密度增加，能夠有效提高柴油機內(nèi)的有效平均壓力，降低排放。合理的噴油壓力和正時能改善燃油與空氣的混合，提高燃燒效率康明斯。改善換氣和燃燒過程同樣降低柴油機的能量損失，提高整體效率。
使用新型技術(shù)提高柴油機的效率，既能保證柴油機的動力輸出，也能降低燃油消耗，提高柴油機的燃油經(jīng)濟性。
綜上所述，大功率的柴油機需要更大的排量，但燃油消耗率也隨之會增加。康明斯柴油機采用先進技術(shù)提高燃燒效率和機械效率，不僅在保證發(fā)動機可靠性情況下合理減小排量，使發(fā)動機結(jié)構(gòu)緊湊，更能增強柴油機整體性能，達到節(jié)能減排的目標。
本期話題就到這里，如果您有感興趣的內(nèi)容可以在評論區(qū)告訴康哥，期待大家一起交流學習哦~
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