柴油機先進技術（簡體書）

本書著眼柴油機理論與技術研究、設計與研製、定型與試驗、運用與保障領域的需求,主要介紹了現代柴油機先進技術,包括現代柴油機電控燃油噴射技術、空氣管理技術、燃燒優化技術、熱管理技術、低摩擦技術、替代燃料、排放控制技術等內容,系統分析了高原、嚴寒、沙漠三大典型自然環境對柴油機的影響效果和柴油機抵抗環境作用的能力。

本書可供從事柴油機設計、研究、維修保障和管理工作的人員,以及動力機械及工程、汽車工程、機械工程等相關專業的本科生、研究生參考使用。

劉瑞林

主任/教授，博導，學科帶頭人，動力工程領域專家，享受政府特貼，榮立二等功，軍隊和機械工業重點實驗室負責人。

從事內燃機學科教學和科研工作28年，在柴油機高原適應性方面做出了突出貢獻，取得了一系列創新成果。近五年承擔國家和軍隊重大（點）課題24項，獲省部級科技進步一等獎1項、二等獎4項、發明專利7件。在人才培養、學科建設等方面做出了突出貢獻，取得了國內同行公認的學術成就。獲中國內燃機學會突出貢獻獎和史紹熙科技教育基金成就獎。

《柴油機先進技術》是一本介紹柴油機先進技術的專業參考書。本書共分九章，內容包括柴油機發展概述、柴油機電控燃油噴射技術、柴油機空氣管理技術、柴油機燃燒優化技術、柴油機熱管理技術、柴油機替代燃料技術、柴油機排放控制技術、柴油機典型自然環境適應性技術等。可供從事工程機械、汽車、農用機械、輪船等相關行業的科研設計人員及師生參考使用。

柴油機是工程機械、農業機械、發電機組、輪船、商用汽車及軍用機力裝備的主要機力裝置。多年來，柴油機技術雖然有了較大發展，在動力性、經濟性和排放性方面展現出明顯優勢。但隨著國家節能減排戰略實施以及電動汽車的迅猛發展，柴油機還需要進一步提升熱效率、降低排放，需要通過柴油機先進技術來實現。

柴油機熱力迴圈過程包括化學反應和換氣過程，是開口的工作迴圈。為實現柴油機更高的熱效率、更低排放，出現了一系列柴油機先進技術，包括先進低溫燃燒技術、空氣管理技術、高效渦輪技術、先進材料和潤滑技術、智能控制技術、餘熱能利用技術等。在此背景下，本書希望能夠將近些年來柴油機一些先進技術進行系統全面介紹。本書共分九章， 包括概述、柴油機電控燃油噴射技術、柴油機空氣管理技術、柴油機燃燒優化技術、柴油機熱管理技術、柴油機低摩擦技術、柴油機替代燃料技術、柴油機排放控制技術、柴油機典型環境適應性技術。

本書主要由陸軍軍事交通學院劉瑞林編著， 張眾傑、周廣猛、董素榮、楊春浩、焦宇飛、劉剛參與編寫，馬家明、任露、陸辰起、丁豪堅進行了文獻資料檢索、書稿整理等工作。本書引用了大量國內外研究機構的試驗研究資料、學術論文和專著，在此向這些文獻的作者一併表示衷心的感謝！

由於筆者水準有限，有些問題研究還不夠深入，書中難免存在疏漏，懇請廣大讀者批評指正。



編著者

第1 章　概述　/ 1

　1.1　柴油機的發展史　/ 1

　1.2　柴油機性能特點及應用領域　/ 2

1.2.1　柴油機性能特點　/ 2

1.2.2　柴油機應用領域　/ 5

　1.3　現代柴油機技術　/ 5

　參考文獻　/ 8



第2 章　柴油機電控燃油噴射技術　/ 9

　2.1　柴油機燃油噴射技術的難點　/ 9

　2.2　柴油機電控燃油噴射技術的發展　/ 10

2.2.1　第1 代（位置控制式）　/ 11

2.2.2　第2 代（時間控制式）　/ 11

2.2.3　第3 代（時間-壓力控制式）　/ 13

　2.3　柴油機高壓共軌燃油噴射技術及其影響　/ 14

2.3.1　柴油機高壓共軌燃油噴射系統及其主要組成　/ 14

2.3.2　高壓噴射對高壓共軌柴油機性能的影響　/ 17

2.3.3　多次噴射對高壓共軌柴油機性能的影響　/ 20

　參考文獻　/ 21



第3 章　柴油機空氣管理技術　/ 22

　3.1　柴油機空氣系統組成　/ 22

　3.2　柴油機先進增壓技術　/ 22

3.2.1　可變截面增壓　/ 23

3.2.2　電動增壓　/ 24

3.2.3　廢氣旁通式二級增壓　/ 25

3.2.4　基於VGT 的二級增壓(RTST) / 27

3.2.5　複合增壓　/ 32

　3.3　柴油機可變進氣技術　/ 33

3.3.1　可變氣門正時（VVT）技術　/ 33

3.3.2　可變氣門升程（VVL）技術　/ 36

　3.4　柴油機廢氣再迴圈技術　/ 37

3.4.1　高壓EGR　/ 38

3.4.2　低壓EGR　/ 39

3.4.3　複合EGR　/ 39

　參考文獻　/ 42



第4 章　柴油機燃燒優化技術　/ 43

　4.1　傳統柴油機燃燒方式　/ 43

　4.2　均質混合氣壓燃(HCCI) 燃燒　/ 44

　4.3　低溫燃燒(LTC) / 46

　4.4　預混合充量壓燃(PCCI) 燃燒　/ 47

　4.5　雙燃料壓燃燃燒　/ 49

4.5.1　部分預混合充量壓燃(PPCI) 燃燒　/ 49

4.5.2　反應活性控制（RCCI）燃燒　/ 50

4.5.3　汽油均質混合氣柴油引燃(HCII) 燃燒　/ 51

4.5.4　汽油/柴油雙燃料高比例預混合壓燃(HPCC) 燃燒　/ 52

4.5.5　柴油/甲醇雙燃料（DMDF）燃燒　/ 52

　參考文獻　/ 53



第5 章　柴油機熱管理技術　/ 55

　5.1　柴油機EGR 冷卻系統　/ 55

5.1.1　柴油機EGR 冷卻系統介紹　/ 55

5.1.2　EGR 冷卻系統對柴油機燃燒與性能的影響　/ 56

　5.2　柴油機冷卻系統智能控制技術　/ 57

5.2.1　柴油機智能化冷卻系統部件　/ 57

5.2.2　柴油機冷卻系統集成控制　/ 64

　5.3　現代柴油機餘熱利用技術　/ 66

5.3.1　現代柴油機餘熱利用原理　/ 66

5.3.2　餘熱利用技術對柴油機性能的影響　/ 69

　參考文獻　/ 73



第6 章　柴油機低摩擦技術　/ 74

　6.1　柴油機摩擦類型　/ 74

　6.2　影響柴油機摩擦的主要因素　/ 75

　6.3　降低柴油機摩擦的具體技術措施　/ 76

　6.4　滾動軸承在柴油機上的應用　/ 81

　6.5　柴油機用潤滑油　/ 82

　參考文獻　/ 84



第7 章　柴油機替代燃料技術　/ 86

　7.1　甲醇替代燃料　/ 86

7.1.1　甲醇燃料的理化性質　/ 86

7.1.2　甲醇燃料在柴油機上的應用方式　/ 88

7.1.3　柴油/甲醇二元燃料燃燒特性　/ 90

7.1.4　柴油/甲醇二元燃料排放特性　/ 94

　7.2　聚甲氧基二甲醚替代燃料　/ 97

7.2.1　聚甲氧基二甲醚的理化性質及來源　/ 97

7.2.2　聚甲氧基二甲醚/柴油摻混燃料燃燒與排放特性　/ 98

　7.3　生物柴油　/ 102

7.3.1　生物柴油的理化性質及特點　/ 102

7.3.2　生物柴油燃燒與排放特性　/ 103

　7.4　煤基替代燃料　/ 105

7.4.1　煤基混合燃料的理化特性　/ 106

7.4.2　煤基混合燃料柴油機燃燒特性　/ 106

7.4.3　煤基替代燃料柴油機排放特性　/ 108

　7.5　應急替代燃料　/ 109

7.5.1　柴油機燃料應急替代原則　/ 110

7.5.2　柴油機應急替代燃料的關鍵指標和試驗程式　/ 110

7.5.3　汽柴油應急替代燃料在柴油機上的應用　/ 111

7.5.4　航空煤油應急替代燃料在車用柴油機上的應用　/ 115

　參考文獻　/ 119



第8 章　柴油機排放控制技術　/ 120

　8.1　柴油機主要有害排放物及其生成機理　/ 120

8.1.1　HC 的生成機理　/ 120

8.1.2　CO 的生成機理　/ 121

8.1.3　NOx 生成機理　/ 121

8.1.4　顆粒物生成機理　/ 123

　8.2　柴油機典型排放法規　/ 124

8.2.1　車用柴油機排氣煙度和可見排氣污染物排放法規　/ 125

8.2.2　輕型柴油車污染物排放法規　/ 127

8.2.3　重型柴油車污染物排放法規　/ 135

　8.3　柴油機後處理技術　/ 144

8.3.1　PM 處理技術　/ 144

8.3.2　NOx 排放控制技術　/ 148

8.3.3　滿足國Ⅵ排放標準的後處理集成技術　/ 154

　參考文獻　/ 157



第9 章　柴油機典型環境適應性技術　/ 159

　9.1　柴油機高原地區適應性技術　/ 159

9.1.1　高原增壓技術　/ 159

9.1.2　高原燃燒優化技術　/ 164

9.1.3　高原低溫啟動技術　/ 168

9.1.4　高原熱管理技術　/ 170

　9.2　柴油機嚴寒地區適應性技術　/ 175

9.2.1　柴油機低溫啟動輔助技術　/ 175

9.2.2　柴油機與加溫鍋低溫啟動匹配技術　/ 180

9.2.3　柴油機低溫環境保溫技術　/ 182

　9.3　柴油機沙漠地區適應性技術　/ 182

9.3.1　高效濾清器低流阻技術　/ 183

9.3.2　柴油機冷卻系統控制技術　/ 186

　參考文獻　/ 186