1．柴油发动机从欧III过渡到欧IV，在国际上有两条技术路线

一种是EGR(废气再循环)+DPF（颗粒捕集器）技术，通过EGR将氮氧化物降来，然后通过颗粒捕集器把颗粒降下来;二是SCR技术，通过优化燃烧和降机油消耗，即机内净化措施使微粒排放达标，同时使用SCR系统把浓度较高的NOX转化还原成氮气和水。

据了解，这两种技术路线的共同点是都可以达到欧IV排放标准，但存在一定差别：在排放升级上，ERG+DPF智能达到欧IV，无法升级到欧V ；在油耗上，EGR+DPF技术使排放降低但油耗省高，SCR技术不仅排放呢国能够达到欧IV标准，而且在动力指标相同的情况下油耗比欧III 机型低5%；使用EGR+DPF技术排气中的NO2含量较高；但SCR却可大幅降低二氧化氮，从而有利于人们的身体健康。玉柴是国内率先采用SCR技术的柴油机企业。

2．柴油机共轨燃油系统高压油泵关键技术研究

采用柴油高压共轨电子控制燃油喷射系统降低柴油机的排放，目前已经成为柴油机排放达到欧3排放标准采取的一项重要措施。燃油喷射压力的提高受到喷油系统自身零部件工作能力的制约。最高许用喷油压力是由喷油系统主要零部件的刚度和密封性所决定的。因此，无论是高压直列泵，还是高压共轨燃油系统，都会碰到油泵柱塞偶件过量泄漏影响燃油工作压力建立的问题。喷射压力的提高不但直接影响通过原始间隙的燃油渗漏，而且还促使柱塞套膨胀和柱塞收缩，从而增大油泵柱塞副的配合间隙。因此，控制油压升高所产生的柱塞副附加间隙的问题，成为高压燃油喷射系统设计和政党运行的一大技术关键。带有进回油孔结构的柱塞偶件的最大径向间隙值一般为2～2.5μm，偶件液压密封试验的时间应不小于15s。柱塞偶件配合副的最小间隙允许值一般为1～1.5μm。

共轨供油泵的设计必须保证：供油泵有足够大的供油能力；压力的调整不会造成共轨压力的剧烈波动；供油泵的平均驱动扭矩值应尽可能小；驱动扭矩的变化幅度应尽可能小，不会增加驱动系统的附加驱动机械噪声；供油泵具有尽可能大的平均效率。高压油泵的供油量设计准则是：保证在任何工况下柴油机的喷油量与控制油量之和必须满足起动和加速时发动机对油量变化的需求。高压油泵的结构直接影响到高压油轨中的压力变化，在保证高压油轨中压力建立的前提下，使高压油轨压力波动尽可能小是高压油泵结构参数选取的基本准则：（1）高压油泵供油次数。一次喷射一次供油，保证各缸在一个柴油机工作循环中喷射燃油量的均匀性。（2）高压油泵供油量。其最佳值可在保证整个系统油量消耗的基础上适当增大；但也不应增加过多，以免增加高压油轨压力控制阀流量，使油泵的消耗功率增加，降低柴油机经济性。（3）出油阀孔直径。其影响到高压油泵的流通性能，因此可适当选取较大尺寸，保证较小的节流损失。

高压油泵内燃机泄漏的部件主要有：柱塞套安装台肩、柱塞与柱塞套之间的径向间隙、柱塞套定位螺柱，以及出油阀、回油阀等部件。其中主要是柱塞与柱塞套之间的径向间隙的泄漏。对于共轨系统高压油泵，柱塞腔中的燃油最高压力高达100～200MPa，使得柱塞与柱塞套生产较大的变形。柱塞偶件受高压燃油作用发生变形是共轨系统高压油泵产生泄漏的一个主要原因。高压油泵柱塞副径向间隙值必须正确选择，并严格控制。其径向间隙的大小应保证柱塞偶件工作可靠为前提。解决高压油泵柱塞偶件配合间隙处的燃油渗漏问题的方法是：（1）提高柱塞偶件的设计精度和工艺水平。采用先进的配磨工艺，提高柱塞偶件配合面的几何形状精度，在保证滑动性的前提下尽可能缩小密封间隙，这样不仅提高了零件的精度，减少了间隙的泄漏量，也提高了偶件的使用寿命。（2）从结构上对柱塞偶件进行改进。柱塞套内壁增设防渗回油槽，柱塞表面增加平衡槽，这样由顶部泄漏下来的燃油通过回油槽回到喷油泵的低压腔。偶件内防渗槽与柱塞裙部底边的压力差大大降低，从而大大减少柱塞偶件裙部的漏油量以达到防止内漏的目的。（3）对柱塞偶件的结构进行优化设计，减小高压燃油作用下柱塞和柱塞套的变形量，使其配合面间隙处在一个较为合理的范围内，以有利于建立较高燃油喷射压力，同时避免出现柱塞卡死的现象。

高压油泵柱塞偶件间径向间隙的密封措施有：（1）在柱塞表面增设卸压平衡槽。在柱塞表面上开几个环形沟槽（一般为0.5×0.5㎜）。一方面可以减小柱塞与柱塞套的接触面积；另一方面，由于环形槽中的油压作用，柱塞处于中心位置，可减小由侧压力所造成柱塞与柱塞套之间的摩擦，并可减少泄漏。其间隙值可取为20～50μm。（2）针对柱塞套的结构，改进柱塞套受压变形向外膨胀，加大其头部的承压厚度，以减小其承压后向外扩张变形的变形量，维持配合面间隙。可将柱塞套头部以及其余部分加厚，在柱塞套头部加紧固套筒等。（3）针对柱塞头部的结构改进在柱塞头部增设一壶形油槽，当柱塞对燃油加压时，进入壶形油槽内的燃油与间隙里的燃油同时被压缩，使原柱塞产生的变形部分抵消，从而达到维持原配合间隙的目的。

3．高压共轨式柴油机噪声控制的研究

柴油机噪声从物理特性分析，可分为燃烧噪声、空气动力噪声和机械噪声。柴油机燃烧噪声是指活塞对缸套的压力振动通过缸盖-活塞-连杆-曲轴-机体向外辐射的噪声，即经柴油机结构衰减，由柴油机表面震动而辐射形成的空气声。机械噪声主要是活塞对缸套的撞击、正时齿轮配气机构、喷油系统、辅机皮带、正时皮带等运动件之间机械撞击所产生的振动激发的噪声。从预喷对柴油机噪声的影响试验可知，预喷射对PM和HC排放影响不大，但对NOX排放有影响，预喷量增大，NOX排放增大。因此，为降低排放必须尽可能减少预喷量。从柴油机怠速工况下预喷定时与燃烧噪声增值的关系可知，推迟预喷定时燃烧噪声减小，但预喷起始时刻小于12℃A/BTDC以下时，预喷定时对燃烧噪声的影响不小。从柴油机零负荷时预喷对中高速段噪声的影响试验可知，高速段加预喷后柴油机噪声大幅度减小，最大相差在1800r/min转速点为4.5dB（A）。在1800r/min和2400r/min转速点，低负荷增加预喷后400HZ以下的低频噪声略有波动，400HZ～8kHZ段高频段噪声大幅度减小，可知400HZ以上的高频噪声对整机噪声起主要贡献，因此增加预喷后，整机噪声大大改善，预喷是减小中高速低负荷噪声的最有效手段。从负荷对柴油机噪声的影响可知，在2400r/min和2000r/min高转速下，随着负荷增大，500HZ以下的低频机械噪声随负荷的增加不断增大，500HZ～8kHZ高频整机噪声（包括机械噪声和燃烧噪声）随负荷的减小不断增大；说明负荷减小后，高频噪声成分是引起整机噪声增大的主导因素，同时负荷越低高频噪声越高的原因可能是负荷低燃烧室温度低，着火延迟期较长，导致压力升高率大。另外由于负荷越低，发动机温度越低，发动机各零件的间隙也越大（各零件的配合平衡被破坏），零件碰撞和摩擦越剧烈，发动机整机噪声越大。在1000～1600r/min间的各转速（一次预喷射）下，负荷对整机噪声影响很大，随负荷的增大，整机噪声不断增加。在转速1400r/min下，在100HZ～8kHZ频率内，不论低频机械噪声，还是高频噪声（包括机械噪声和燃烧噪声）都是随负荷增大不断增加。表明在此转速段，随负荷增加，一方面放热量增加，最大燃烧压力和压力升高率增高，噪声增强，另一方面燃烧室壁温提高，气缸与活塞间隙减小，又使噪声减小，试验表明前者占主要因素，因此中低速段负荷增加使整机噪声增强。从转速对柴油机噪声的影响可以看出，在1000～2400r/min转速范围内，不管预喷和负荷如何变化，整机噪声都是随转速提高不断增强。随着转速的增大，整机噪声、燃烧噪声和机械噪声增大，在1900r/min以下，燃烧噪声对整机噪声的作用占主要，机械噪声相对较小，而1900r/min以上，则反之。因此，转速升高将使最高爆发压力、压力升高率变大，使燃烧噪声和机械噪声增高。

4．可变涡轮增压器的模拟研究

利用一维仿真软件，建立某涡轮增压柴油机的仿真模型。选取柴油机外特性上主要工况点进行模拟计算。模拟计算时一些参数（如摩擦因数等）的选择通过经验值和参考值得到。计算结果与实验结果温和较好，误差控制在5%以内，可以认为模型能够较为精确地模拟该型柴油发动机。可变喷嘴涡轮增压系统（VNT）是从低速到高速通过分段或连续改变涡轮界面，来提高低工况时的过量空气系数，使进入涡轮叶片的气流参数发生变化，通过涡轮焓降的变化实现涡轮功的变化，使压气机出口的增压压力发生变化，从而达到涡轮增压器与柴油机的各工况下有良好的匹配。模拟计算中，为了考察可变涡轮增压系统对柴油机稳态性能的影响，建模的时候，保持柴油机转速和循环喷油量稳定不变，使其运转在与原机相同的某一特定稳态工况下，然后改变VNT开度的值，分析各VNT开度对柴油机扭矩、油耗的变化规律，从而确定最佳值。

从VNT开度对柴油机扭矩和燃油消耗率的影响规律可知，除900r/min转速外，随VNT开度的增大，柴油机外特性扭矩都是先增大后减小。随着转速的降低，最大扭矩点所对应的VNT开度也有所不同，转速越大对应的VNT开度越大。高转速时，VNT开度对柴油机扭矩的影响变化不明显。而在低转速时，VNT开度对柴油机扭矩的影响变化较大，可见可变涡轮增压系统在改善低速扭矩方面的作用是很明显的。同样，高转速时燃油消耗率受VNT开度的影响较小，中低转速，燃油消耗率受VNT开度的影响较大。经过大量的仿真模拟，确定发动机外特性每个转速下的最佳VNT开度。转速越低，VNT开度的值越小。在最佳开度下，发动机与压气机联合运行曲线表明，柴油机与可变涡轮增压系统匹配较好，整个运行范围内，压气机均在高效率区工作。通过与原发动机的性能比较，匹配VNT的柴油机综合性能优于原机，除了标定工况点以外，在柴油机所有转速范围内，特别是在中低转速段匹配VNT增压系统的柴油机扭矩都比匹配普通涡轮增压系统的原机扭矩大。可见可变涡轮增压系统能有效地提高低速工况增压柴油机的性能。同样，从外特性油耗对比可以看出，在大部分的转速范围内，VNT发动机的燃油消耗率比原机的要低，在中低速段油耗改善更为明显。