我們都知道：在北美等一些發達國家和地區，柴油發動機的排放要求已經升級到了Tier 4標準，遠比國內的高得多。所以，在這些地區，一些技術和科研機構不斷的朝向提升燃油效率而努力，來改善柴油發動機的熱工作效能，本文就是基于這樣的一個目的出發而討論，以下是正文：
發動機制造商都在不斷尋求提高生產率，提高可靠性和降低運營成本的技術和方法，同時還能滿足嚴格的排放法規。美國環保署的Tier 4提出了一個史無前例的高要求，作為柴油發動機生產企業的我們不禁要提示問：“下一步怎么做？”
目前，柴油發動機的熱效率大約是40％到45％，美國能源署（DOE）設定了55％的目標，到2020年年末，這一目標將有可能實現，新技術不僅提高了柴油發動機的工作效率，而且還能夠商業化。Ricardo的技術專家稱（Ricardo：英國人里卡多爵士創辦的一家工程咨詢公司，譯者注）：關于這個問題，有以下四點技術，有可能在未來會影響到柴油發動機的熱效率。
傳統的柴油發動機
1、發動機小型化
小型化指降低發動機的排量，但是輸出功率不變。排量降低的目標是超過10％，換算成提高燃油效率提高1％至4％，小型化發動機更適合應用于較小的非公路設備上，在某些設備中，降速控制也是一種可能，以實現效率的提高。例如，只要把發動機的轉速下降200轉，就可能帶來1％至3％的燃料經濟性的改善。
增加缸壓是另一個可行的做法，但這要求燃料的壓縮比將同步提高，且缸體缸蓋的強度也將增大。目前，技術研究方向已經超向新材料的方向而努力，石墨鑄鐵（Compacted graphite）是一種較新的材料，可以提供較強的受壓能力，和較輕的重量。
第三個研究方向是缸內的燃料噴射和空氣混合。燃料壓力不斷增加，改善燃料輸送和燃燒，這會帶來更高的性能和減少排放。
為了提高燃燒效率，缸內的活塞設計也被重新提上日程。例如Ricardo's Twin Vortex Combustion System (TVCS)，這技術的核心是燃料噴射分為上下部燃燒，以更好地管理空燃比，減少煙塵。這會帶來較低的發動機排放和更好的燃料效率。
2、余熱回收
廢熱轉換和余熱回收是另外的一個研究方向。大約50％的發動機產生的能量是廢熱，而這其中又有一半的熱能被浪費（即總能量的25%）。從這個角度來看，余熱回收可利用的空間極大。
目前能量回收有兩個主要的方法：直接和間接。直接法通過使用熱電發電機（TEG）把廢熱轉換為電能。TEG的工作原理是：暴露于高溫中的不同金屬之間產生電壓，這類似于一個熱電偶會產生電能。最終，TEG所產生的電力可以作用于發動機曲軸，從而彌補發動機內部機械傳動消耗的動力，如還有多余的電力可以儲存起來用于他處。
間接方法利最常見的是蘭金循環，原理是使用廢熱來產生蒸汽，再利用蒸汽帶來的動能發電，預計到2020年，這種裝置將提高燃油效率超過7.5％。
這些技術達到商業化的兩個最大挑戰是提高效率和降低成本。眼下，熱電發生器的工作成本約為$ 3,000 /千瓦，但目標是<$ 1,000 /千瓦（譯者注：這些都是美元，換算成人民幣為18000元人民幣/千瓦和6000元人民幣/千瓦）此外，該系統的效率還取決于發動機的工作循環（排氣溫度）。雖然如此，技術人員仍在積極的尋求解決方案，用較低的材料和成本、體積來實現熱電轉換。
3、可變氣門技術
可變氣門驅動（VVA）是一個類似于汽車發動機上的技術，更多的應用于大型柴油發動機上。與其他技術如斷缸比，可變氣門技術可以更輕易的實現增大燃油效率，提高低轉速下的扭矩輸出。目前，這一技術正在被重點研究。
4、閉環燃燒控制
閉環燃燒控制的概念是實時監控整個燃燒的過程。這要求從燃料注入就開始控制，包括燃料注入的策略，缸內壓力的調整等。有數據表明：閉環控制可以比傳統意義上的開環控制提高2%-4%的燃燒效率。
然而，閉環控制帶來的是系統復雜性的增加，這會帶來穩定性的隱患，例如傳感器必須深入到氣缸內部去探查壓力和溫度，還必須能夠快速的處理數據，這還意味著成本的增加。不過，閉環控制技術已經在汽車發動機上很好的證明其效果，因此，未來，重型柴油發動機技術方向上，這勢必也是一個無法繞過的方向。
影響柴油發動機效率的四個研究方向
以上這些技術，只是在日趨嚴苛的排放法規下催生出來的一系列技術，未來，相信全球排放要求會越來越嚴苛，柴油發動機的燃燒效率無論到何時都是一個技術方向，所以在不遠的未來，柴油發動機的燃燒效率定會越來越高。
?
