120mm缸径的单缸柴油机气门间隙+气门升程是多少

小缸径增压柴油机的排气管设计,柴油机增压器,涡轮增压柴油机,增压单缸柴油机,汽车..
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小缸径增压柴油机的排气管设计
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关于汽车柴油机技术的发展趋势漫谈
&&&&&&本期共收录文章20篇
  随着科技的进步,柴油机的开发焦点已由传统的优先考虑经济性、可靠性和耐久性逐步转为目前的优先考虑环保的要求,即以优先保护好人类赖以生存的地球环境为出发点去考虑采用何种技术,去评价其先进性。 中国论文网 /1/view-6599873.htm  优先考虑柴油机排放、噪声对环境的影响问题,与过去相比也有不同,就是在满足目前对排气污染物、颗粒排放及噪声的限制要求时,不再以牺牲经济性、动力性和比质量等为代价,而是在达到上述目标的同时使产品具有可竞争的商业价格。欧洲一些公司近年或稍后将继续推出能满足环境要求的百公里油耗为3L的柴油机。   一、现今技术发展状况   目前,世界各国对车用柴油机研究的主要方向是排放控制,其中最为关心的是NOx和微粒物排放。NOx和微粒物的排放是相互折衷的关系,即很难同时降低这两种污染物。同时,在燃油经济性方面,柴油机的燃油耗与排放,尤其是与NOx排放方面也存在着折衷的关系。对于这两个折衷问题,目前已采用了控制喷油定时、提高喷油压力、采用增压中冷、改进燃烧室设计、采用废气再循环( EGR) 和氧化催化转化器,以及包括降低摩擦和泵气损失等多项技术在内的力求改进发动机整体设计的其他技术,并一直在努力开发新的技术。   现代柴油机已开始采用直喷式燃烧室、4气门、高压喷射、电控、涡轮增压和中冷、可变截面涡轮、EGR、以及氧化催化器等先进技术,使柴油机的燃油经济性和排放性能得到明显的改善和提高,并已完全可以满足目前的欧Ⅲ排放限值的要求。   二、车用柴油机技术的发展趋势   1.进一步优化燃烧系统,特别重视开发和选择喷射系统   Perkins公司的Ouadram燃烧室、日野公司的HMMS燃烧室,小松公司的MTEC燃烧室及五十铃公司的四角形燃烧室等,都在试验开发阶段,其基本特点是由一个中央涡流及四周的微涡流使空气燃料快速而充分地混合,并配合以合适的燃油喷射系统。   目前,喷射系统已进入一个较快的发展时期,现正在研究开发lms内完成一次喷射,并在有限时间内正确控制喷射量的方法。喷射压力已提高到160―180MPa,实验室内已到200 MPa。如共轨式喷射系统及分段预喷射系统等,可根据发动机的负荷与转速自动控制合理的喷射规律和喷油压力。   2.增压及可变气门配气定时   当今柴油机增压和增压中冷已成为标准特点,随着发动机的轻量化与小型化,为了降低车辆油耗,提高车辆装载效率,必须继续提高增压比及增压器效率。在进一步提高大负荷区的过量空气系数a时可以减少颗粒排放,同时通过稀燃化,减少热损失,提高循环效率,进而同时降低油耗,随着高增压和高a化,组装有多个增压器的复合系统已成为可能。另外,增压器固定的涡轮几何形状也将由可用于多用途的电控可变几何形状所取代。   目前,在小缸径柴油机上4气门和喷油嘴垂直中置技术得到广泛的应用,为了减少换气损失,使混合气的形成进一步优化,现正在研究采用可变气门配气定时,从而使发动机在整个转速范围内的气门升程和定时得到最佳优化。   3.全电子优化控制   如前所述,目前对燃油喷射时间、喷射量、惯性增压、增压器、进气涡流及废气再循环(EGR)等都能实现电子优化的可变控制,从而对降低排放、减少油耗、提高输出功率和启动性能等有很大作用;但是,这些控制中的多半内容,如EGR、自动诊断等,还有很多技术不够完善,有待进一步研究和开发,今后还将继续开发其它方面的电子可变控制机构,尤其是与整车相协调统一的综合化的全电子控制系统。   4.改进燃料   燃料性能的改进,对减少排放起到很大作用,日本继美欧之后,从1997年开始把轻油中的硫含量降到0.05%以下,以此大幅度减少排放颗粒中的硫酸盐,同时减少EGR造成的发动机内部的腐蚀磨耗及催化剂中毒;进一步减少硫含量,提高十六烷值,可进一步降低NOx。减少芳香烃,尤其是减少3环以上的芳香族成分,可减少排放颗粒中的硫化物、降低90%的蒸馏温度、改进点火性能;通过使用含氧燃料或添加剂,可降低黑烟颗粒。为了适应低硫化及喷射压力的大大增加,确保燃油喷射装置的润滑性,人们对燃料的改进开发寄予了很大期望。   5.代用燃料   随着世界能源危机和环境污染问题的日趋严重,寻找一种更清洁的替代石油的原料已势在必行。经过多年的研究试验,目前公认天然气是21世纪的首选替代燃料。美国一些学者认为天然气发动机汽车是与电动车相媲美的清洁能源动力车。日本研究表明,天然气汽车在环境保护、石油燃料替代及实用性等方面有着无可比拟的优点。近年来,天然气发动机、包括柴油与天然气的双燃料发动机发展很快,目前,全世界有几百万辆天然气或双燃料汽车在运行,预计到2010年,全球将有1/3的国家使用天然气汽车。正如人类本世纪初从固体燃料向液体燃料过渡一样,如今已开始从液体燃料向气体燃料过渡,从而将提高整个能源系统的效率和清洁性。   6.排气后处理技术   柴油机能否像汽油机那样使用催化剂大幅度减少排放,尤其是NOx,这是柴油机研制者一直追求的目标。日美欧现都在对此进行研究,日本有关大学、研究所和厂家正在对沸石镁及氧化铝的催化剂上用还原剂进行NOx还原试验,美国福特等公司也正在对催化还原系统(SCR)及DeNOx,催化器两种NOx还原系统进行研究。   三、总结   现代柴油机在采用了直喷式燃烧室、4气门、高压喷射、电控、涡轮增压和中冷、可变截面涡轮、EGR、以及氧化催化器等先进技术后, 使柴油机的燃油经济性和排放性能得到明显的改善和提高。新技术的应用使得柴油机已能够满足目前的欧Ⅲ排放限值的要求。   新近推出的在2004年实施的欧Ⅳ排放标准,在NOx、CO、HC 以及微粒等排放限值要求上都有大幅度的提高。有些国家已经开始对燃油耗进行严格的限制, 对过高的燃油耗以税金的方式进行处罚。因此,未来柴油机技术的研究重点是进一步降低柴油机排放和提高其燃油经济性。电控技术在柴油机上的应用将更加广泛和深入。将有越来越的柴油机应用高压共轨燃油系统。   新概念燃烧理论的突破为柴油机燃烧新技术的出现和应用奠定了基础, 并有可能使柴油机排放水平提高到一个崭新的高度。燃油品质的提高及新型的代用燃料会进一步改善柴油机的排放, 并为柴油机排气后处理技术的应用提供了条件。而更加严格的排放法规使排气后处理技术的应用具有了一定的可能性和必要性。   参考文献   [1]马成权,邹吉平.缸内喷注技术未来汽车发动机的主流.辽宁省交通高等专科学校学报,).   [2]汪卫东.车用柴油机的技术及发展方向.汽车技术,2004,(2).   [3]杨靖.汽车发动机发展中的几点认识.安徽工学院学报(增刊),1994.   [4]何林华.车用柴油发动机的发展趋势.客车技术与研究,).   (作者单位:江苏江淮动力股份有限公司)   作者简介   许钥,男,,江苏省盐城市,本科。江苏江淮动力股份有限公司,产品研发工程师,研究方向:柴油机产品设计及工业设计
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重型柴油机市场现状及走势分析
文/陈勇涛
  随着国内高等级公路的快速发展及公路运输条件的不断改善,重型载货车市场出现了连续几年的大幅增长,目前市场保有量已接近100万辆。进入2003年,重型车总体产销增幅已明显放缓,预计今年的增幅在8%左右,明年基本持平或略有下滑。但应看到,国家集中治理超载使重型汽车产品开始分化,其中主导市场的8-10吨低吨位重型汽车市场开始萎缩,而15吨以上的大吨位重卡仍然保持较高增长,预计未来二三年仍然有较高的需求,这将为300Ps以上的车用柴油机带来巨大商机。
  一、国内重型柴油机现状
  国家计委和科技部曾联合发布了《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南2001年度》,确定了当前应优先发展的10个产业141个高技术产业化重点项目,其中包括4~7升中、重型及12升大功率重型车用柴油机。目前,在我国排量达12升、功率在300马力~450马力、排放达欧II和欧III标准的车用柴油机还处于研发阶段,至今拿不出成熟的产品来。如何尽快改变这种现状,如何按照国家产业政策,积极扶持和发展重型柴油车,特别是适时开发市场急需的12升大功率、大吨位柴油车是我们目前亟待解决的问题。
  在国外,12升、排放达欧II及欧III标准的柴油车已成为主流产品。在美国,使用最多的就是300马力~600马力的重型车,并且该档产品中已普遍使用电控技术。西欧重型车的发动机,300马力成为起点功率,一般都有4~5档不同的功率,供用户对不同车型、不同使用条件选用。德国奔驰和曼公司、瑞典的沃尔沃和斯堪尼亚公司等著名生产厂商基本上都有340、380、420、460及500马力五种功率的发动机供用户选择。而我国,大吨位重卡的动力集中在7-10L、功率280-320Ps左右的重型柴油机,少部分使用360Ps。因此重卡动力与国外有较大的差距,300Ps以上柴油机市场成为国内专业厂紧盯的新增市场。
  1.现用载货车发动机的马力分布状况
  ●数据来源是据近几年发动机配车情况及有关汽车厂技术部门的配套要求而整理得出。
  2. 现用大客车发动机的马力分布状况
  ●数据来源是据近几年玉柴配车情况及有关汽车厂技术部门的配套要求而整理得出。
  ●现用发动机的马力分布给出配套的最大马力值。由于用户不同,使用环境、条件不同,各类客车的发动机马力配套亦不同,其增长情况也不同。
  3.国内主要柴油发动机厂现状及发展趋势
  在国产重型车用柴油机中,潍坊柴油机厂和杭州汽车发动机厂生产的WD615,WD618系列是引进奥地利斯太尔公司技术生产的,WD615和WD618系列新推出的机型满足欧Ⅱ排放要求,在260马力~320马力,这段功率可以讲是斯太尔等品牌的强势区,其中280马力和320马力两种发动机现在是重卡市场15吨以上的主打,新推出的420马力WD615.69也逐渐在增长。虽然这些机型技术算不上十分先进,但因在同功率段价格占优势,并在重型车上适配性较强,市场的占有率在增加。目前潍柴正在加大能力建设,20万台重型柴油机生产基地已在开发区奠基兴建。
  玉柴机器股份公司从巴西引进美国福特公司制造技术生产的6112系列柴油机为直列6缸水冷机型,功率段在200马力~300马力,主打是240马力、285马力和300马力的机型。近期小批投放市场的4气门6L和6M新型重型柴油机,排放达欧Ⅱ并有欧Ⅲ潜力、功率310-380Ps,这标志着玉柴已成功地由中型柴油机领域向重型柴油机延伸发展。与此同时玉柴也正在紧锣密鼓地与德国合作,开发300~460马力重型柴油发动机,不久将小批推向市场。
  东风康明斯C300在重卡市场有一定份额,但受主导市场的重汽集团制约而难有大作为。唯一的希望在雷诺dcill发动机,2002年10月24日,东风公司与法国雷诺商用车公司在北京签署了雷诺dcill发动机技术许可合同,新型的排量11.1升雷诺dCi
11发动机,采用4气门结构、共轨电喷技术,排放符合欧3标准,功率265-412马力。
  上海柴油机股份有限公司依据康明斯发动机自行研制开发的D6114系列柴油机,功率230马力~320马力,伴随着北汽欧曼重汽的市场拉动而快速发展。与此同时,上柴股份与日本日野自动车株式会社合资生产国内市场紧缺的载重车、大中型客车用大功率发动机一事已草签合作协议。先期合营产品为日野公司研制生产的P11C发动机将在2004年内投入生产生产规模为年产P11C发动机1.5万台随后将在适当时候扩大投资规模以引进生产日野J系列发动机和提升P11C发动机生产能力预计最终形成年产3-5万台J系列、1.5-2.5万台P11C系列柴油机的制造和销售规模。
  为了应对入世挑战,同时为满足大吨位车辆需要,一汽无锡柴油机厂正加快新品开发步伐,开发世纪新品--CA6DL柴油机。CA6DL是锡柴真正意义上的技术升级和换代产品,是锡柴新世纪的战略产品。CA6DL系列发动机主要是引进奥地利AVL技术开发的产品,排量7.7升、4气门、功率范围在250-300马力,排放达欧Ⅱ标准。。这标志着一汽无锡柴油机厂也开始向重型柴油机发展。
  二、制约柴油车发展的因素及对策
  1.目前制约我国重卡柴油机发展的因素
  a我国柴油车行业自主开发能力弱,产品品种、水平和质量不能满足市场的需求,比较先进的产品主要靠引进,基本上没有掌握产品开发的自主权,而且开发的技术手段非常落后。
  b.原有车型在舒适性、操作性、可靠性方面与国际的先进水平相比有很大差距;且排污严重,不能满足排放法规的要求。
  c.柴油车市场不规范,有些出厂的新车没有完全达到国家排放标准;在用车更为突出,一些排污严重的车辆仍在行驶。
  d.目前我国的柴油、润滑油产品质量较差,纯度低、杂质多,影响了柴油车的颗粒排放。
  2.柴油车发展对策
  要解决制约柴油车发展的问题,一要靠政策引导,二要扎扎实实地做好以下工作:
  a.加强柴油车技术研究,特别要注重加强国际合作与交流,消化吸收国外先进技术,不断提高柴油车技术水平。
  b.加强柴油车的研究,柴油车新产品的技术含量越来越高,新技术应用越来越广泛,特别是电子技术及新材料的应用。其中降低排放、噪音,提高舒适性、操纵性、可靠性是主要研究方向。
  c.加快石化企业的技术改造,提高石油的精练技术,提高燃油及润滑油的质量。
  d.规范柴油车市场。新车严格按照国家排放标准进行检查,不合格的车辆严禁销售。
  e.在用车严格按国家规定进行维护检修,加强在用车辆的排放监督,严禁超排放运营;坚决淘汰那些排污严重、浪费能源、技术落后的车辆。
  三、国产重型车用柴油机发展趋势
  近几年国产柴油车生产逐年上升,在汽车的总产销量中,总的趋势在逐年增加,这多为重型柴油货车,但用于城市公交车、轻型柴油车,柴油轿车等几乎空缺,可见国产柴油车还有较大的发展空间和市场前景。尤其国家实施燃油税之后,会更受广大消费者的青睐。发展柴油车已有较好的消费基础和条件,较适合我国国情。“十五”发展的重点产品显示,载货汽车重点发展适应高速公路需要的(排量9升以上、输出功率300马力以上)重型车,主要有大功率牵引车、重型专用汽车及其专用车底盘以及功率在300马力以上达到欧洲第二阶段、欧洲第三阶段排放控制水平的车用柴油机。
  1.在动力性能上的发展趋势  a.载货车发动机的马力发展趋势
  ●高速公路和高等级路的蓬勃发展,要求更多地使用运输效率高、经济效益和舒适性好、可靠性与安全性高的重型汽车。
  ●国家严格的限载(公路车辆超载系数大多许可值为1.3,部分省市对部分车型许可超载系数为1.6;若超出许可值和被查实,则被罚款或被卸超载的货物。另,卡车的货箱长度>7.2M时不许加带挂车)和打击拼装、改装车的政策,大大地促进了重型汽车的高速发展。
  ●道路条件的改善,要求车速大幅提高,车辆配套的功率和储备功率因此要求大幅增加。
  ●人们生活水平与质量的提高,不少购车客户提出车辆需增配空调、小冰箱等,以及配装自动变速器等,使动力消耗不断增加,车辆配套的功率因此需不断增大和提高。
  ●各地出台的排放法规有不少较国家法规严格,如北京、上海、杭州等地,初步要求2005年新增车执行欧Ⅲ排放法规。要求发动机排放水平要有潜力并能满足更高的排放法规要求。
  ●不少汽车厂的技术部门及技术总管提出:现重型车发展迅速,国内缺乏能与之配套相适应的大马力柴油机,现大马力柴油机大多仍靠进口解决;希同一载重级别的重型车在现配套的国产柴油机功率的基础上,不断改进、强化和提高,在今后若干年内每年能递增15~20马力,直至与欧美的配套机水平相近和接轨。
  b.大客车发动机的马力发展趋势
  ●发展趋势与前述的中重与重型卡车的发展趋势类同(略)。
  ●客车对排放和振动、噪声提出较中重与重型卡车更超前的严格要求。
  ●城市客车向低地板化发展,希发动机最好为卧式或立式发动机能横向布置与安装。
  2.在技术上的发展趋势
  目前,我国重型车用柴油机年生产能力大约在15万台,无论是产量还是水平都基本能满足国内当前的需求,企业间的竞争十分激烈。但普遍功率较低,经济性、排放差、产品更新速度慢。重型车用柴油机当前缺少的是活塞排量为12L及12L以上的高性能、低排放车用柴油机,因此应重点发展适应高速公路需要的、排量在12L以上、输出功率260~400kW、达到欧Ⅱ和欧Ⅲ排放指标的重型车用柴油机。
  到2005年,欧共体将实行欧Ⅳ标准。欧Ⅲ标准的排放限值比欧Ⅱ标准下降了近40%,而欧Ⅳ标准将比欧Ⅲ标准再下降40%左右。这意味着现有的如推迟喷油等燃烧系统的优化措施已不能满足欧Ⅳ规定的NOx排放限值,必须考虑如冷EGR或较为复杂的后处理系统等其他一些技术措施,而这些措施与改进燃油经济性、提高功率密度又相互矛盾,从而对发动机的优化设计提出了挑战。
  因此当前和将来一个时期车用柴油机技术的发展趋势突出表现在如下几个方面。
  1、进一步优化燃烧系统
  喷射系统已进入一个较快的发展时期,现正在研究开发1ms内完成一次喷射,并在有限时间内正确控制喷射量的方法。其特点是由一个中央涡流及四周的微涡流使空气燃料快速而充分地混合,并配合以合适的燃油喷射系统。喷射压力已提高到160~180MPa,实验室内已到200MPa。如共轨式喷射系统及分段预喷射系统等,可根据发动机的负荷与转速自动控制合理的喷射规律和喷油压力。
  2、增压及可变气门配气定时
  现阶段柴油机增压和增压中冷已成为标准特点,随着发动机的轻量化与小型化,为了降低车辆油耗,提高车辆装载效率,必须继续提高增压比及增压器效率。在进一步提高大负荷区的过量空气系数。时可以减少颗粒排放,同时通过稀燃化,减少热损失,提高循环效率,进而同时降低油耗,随着高增压和高α化,组装有多个增压器的复合系统已成为可能。另外,增压器固定的涡轮几何形状也将由可用于多用途的电控可变几何形状所取代。
  当今在小缸径柴油机上,4气门和喷油嘴垂直中置技术得到广泛的应用,为了减少换气损失,使混合气的形成进一步优化,现正在研究采用可变气门配气定时,从而使发动机在整个转速范围内的气门升程和定时得到最佳优化。重型车用柴油机正在引用这一技术以优化定时配气。
  3、全电子优化控制
  进入新世纪,人类对燃油喷射时间、喷射量、惯性增压、增压器、进气涡流及废气再循环EGR等都能实现电子优化的可变控制,从而对降低排放、减少油耗、提高输出功率和启动性能等有很大作用;但是,这些控制中的多半内容,如EGR、自动诊断等,还有很多技术不够完善,有待进一步研究和开发,今后还将继续开发其它方面的电子可变控制机构,尤其是与整车相切、调统一的综合化的全电子控制系统。
  4、排气后处理技术
  柴油机能否象汽油机那样使用催化剂大幅度减少排放,尤其是NOx,这是柴油机研制者一直追求的目标。日美欧现都在对此进行研究,日本有关大学、研究所和厂家正在对沸石镁及氧化铝的催化剂上用还原剂进行NOx还原试验,美国福特等公司也正在对催化还原系统SCR及DeNOx催化器两种NOx还原系统进行研究。
  SCR技术是利用氮氧化物有选择地与存在于废气中的或喷入的反应剂反应,利用一个催化器降低NOx排放,排出生成的O2。还原反应剂可以是在柴油机废气中的HC化合物,或是由附加油箱直接喷入废气流中的物质,如氨等。
  与SCR技术相比,DeNOx催化技术系统简单,无有害生成物,目前认为最具发展潜力。DeNOx催化技术主要是将NOx催化热裂变为N2和O2,目前的问题是废气在催化器中停留时,催化器效率不高,因此带来转化还原效率也受到很大限制。
  为减少颗粒排放而研制的各种“柴油机颗粒收集器或称过滤器DEF”,虽然不少产品已在欧洲轿车柴油机上装车使用,但由于DEF的耐久性差,且过滤器的再生问题也没有彻底解决,因此,该项技术也正在进一步改进和发展中。
  由于排放和噪声法规日益苛刻,发动机必须首先满足法规要求(排放、噪声经济性)、以技术换取市场,同时价格又不能高于汽车制造商接受能力,形成性能价格的最佳折衷。
  虽然车用发动机骨干企业的产品大多数近期能符合要求(欧Ⅰ~欧Ⅱ),但发展潜力尚有很大问题,要过欧Ⅲ这道“坎”绝非易事,即便是引进产品也需大幅度改进提高。
  围绕车用柴油机排放等问题的技术发展已多见论述,对重型车用柴油机择要提及于此:
  ●内燃机现代设计技术
  ●增压和增压中冷技术
  ●四气门进气系统和顶置凸轮技术
  ●高压喷油技术和共轨式喷油系统
  ●车用柴油机电控技术和匹配技术
  ●废气再循环和排气后处理技术
  ●柴油机噪声控制技术
  ●柔性制造技术
  因此,在3~5年时间内,如何充分利用国内外两种资源,通过合资合作、技术引进、以及“产学研”协同开发等多种途径使产品达到欧Ⅱ~欧Ⅲ法规水平,是车用柴油机企业必须面对、应该详细规划并予以实施的迫切问题。
  在重载发动机市场,减少排放和改善发动机性能的趋势仍将继续。为达到欧Ⅳ乃至欧V的重型柴油机排放要求,各国生产企业根据自身的技术特长和生产经验,采取不同的措施,为达到欧Ⅳ排放标准要求,可采用带旁通阀或可变截面涡轮VGT的涡轮增压器,空一空中冷,高短回路冷EGR,电控高压喷射,废气后处理采用可再生碳烟过滤器,有的还用DeNO,或SCR选择性催化还原催化转化器,为达到欧V排放标准要求,除同样的机内措施外,在废气后处理方面需要采用过滤器和高效率的催化转化器。
  为了改善未来中国重型卡车和大巴柴油机的经济性,满足尾气和噪声排放法规,比较适合的机型应该是排量在8~13L的直列6缸柴油机,功率覆盖范围在160~450kW,这样可以满足载重20~30t的重型卡车和豪华大巴。同时向排量在12~15L,标定功率达300~500kW,强化程度较高,大多满足欧Ⅲ排放标准,并为满足欧Ⅳ和欧V标准逐步采用带旁通阀的涡轮增压、VGT、冷EGR、电控高压喷射、催化转化器等技术的重型车用柴油机发展。
  国家实施扩大内需和西部大开发战略,高等级公路建设快速增长,积极发展集装箱运输,中长途货运量加大等,将进一步提高重型车辆的需求量,促进载货汽车向高效、低耗、低排放发展,我国从2000年起实施了欧I标准,到2004年将实施欧Ⅱ标准,预计到2010年左右将实行欧Ⅲ标准,为达到这些标准,必须采取必要的技术措施。为增强市场竞争力,为了适应和满足我国本世纪初预期的重型车市场发展的需求,必须抓紧开发具有国际先进水平的新型重型车用柴油机,并与国外相应的柴油机厂家进行合作开发。这就要求人们从思想上转变对柴油机的偏见,在技术上开发研制,广泛使用中冷增压技术、改善进气和喷油控制、大量使用电子控制技术等,缩小与发达国家的差距。 上传我的文档
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