4110柴油机总体设计调研报告一、前言柴油机的发展已经有一百多年的历史，给人类的生产、生活带来了非凡的便利，也给人类社会的发展提供了不同凡响的动力。

柴油机的压缩比高，热效率高，其燃料消耗量比汽油机低30%~40%，加上车用柴油与车用汽油相比加工成本又低5%，随着世界各国对汽车节能的普遍重视，汽车发动机向柴油机化发展已是全球汽车工业发展的大趋势。

柴油机的总体设计包括产品发展战略决策研究，设计指标确定，主要结构参数选择，工作系统设计绘制纵横剖面图和各种配套代表性机型的外形布置图等方面的工作。

只有完成这些带有策略意义工作，并在企业决策层获得共识后，全面设计才得以展开。

所以总体设计的前期（即决策阶段）的主要参加者应是厂长，总工程师，总共设计师或该产品主任设计师以及主要设计人员等；后期为具体总设计阶段则主要由主任设计师及其助手参加。

总体设计过程对未来新产品的配套方向和市场生命力具有决定性作用，因此设产品设计的全局性工作，很难再试制或投产以后予以改变。

二、4110型柴油机的用途：4110柴油机陆用时，配以皮带轮、联轴器、离合器作为农业排灌、发电机、电焊机、空压机、水泵、碎石机及建筑机械等动力；船用时，配上倒顺车离合器。

减速齿轮箱后，可用作渔轮船动力，内河航运主机及轮船辅机。

三4110柴油机的生产厂家1.玉柴YC4110系列柴油机：在玉柴引进美国7.8升YC6112系列柴油机的基础上，通过减短行程和缩小缸径开发的高速轻型车用柴油机，保持了YC6112系列柴油机具有的可靠性高、使用寿命长的优点，具有较高的动力性，使用维修方便。

采用美国独资上海霍尼韦尔TB28型废气涡轮增压器，中外合资无锡欧亚P型喷油嘴，选用国产P型燃油喷射泵。

可选用德国波许泵。

排放符合新的国家标准GB17691—2001型式认证A阶段排放限值和北京市地方标准DHJB3—1999第1阶段排放限值，达欧I标准。

通过中国质量管理协会质量保证中心ISO9001质量体系认证。

2.山东华源莱动内燃机有限公司生产TL4110，3.无锡柴油机厂主要生产4110/125-013，4110/125-013A，4110/125-017，4110/125-084110/125-2。

4.安徽全柴动力股份有限公司生产工程机械QC4110。

三．主要技术规格不同厂家的柴油机有不同的技术规格如玉柴4110柴油机的技术规格四、柴油机的现状与发展：七十年代初，受世界石油危机和首次出台废气排放法规的影响，柴油机省油和低HC、CO排放的特点再度受到关注，工业界开始了新一代柴油机的研究开发，旨在提高柴油机动力性并减少废气排放和噪声振动。

这为柴油机在轿车上的应用提供了新的机遇。

世界科学技术的同步发展，尤其是电子技术、精密加工、新材料和测试装备等高新技术的发展为实现这个机遇提供了技术可能。

其后20多年，柴油机新燃烧方式、直喷燃烧系统、增压中冷、电子控制高压喷射、EGR 和四气门结构等新技术均已发展到实用程度，对柴油机排气后处理技术和优质柴油的开发也取得实质性进展。

现代车用柴油机已具有高热效率、高功率、高扭矩和低油耗、低排放、低噪声等优良的综合性能：升功率增长超过15%，直喷式柴油机燃油耗比汽油机低20%~30%，废气排放达到欧III~欧IV标准，温室效应气体排放总体上比汽油机低45%，噪声振动也基本上达到汽油机的水平。

因而商用车柴油化进程明显加快，柴油轿车获得推广使用。

五、柴油机的技术发展方向21世纪是科学技术和生产力高度发展的时代，也是充满挑战和机遇的时代。

世界汽车工业继续面临全球环境污染和石油资源匮乏等问题，美国、日本和欧洲各国都把“降低汽车污染对环境的冲击和节约能源”列为21世纪汽车技术的前沿问题，而且对解决问题的途径也有所共识、也就是“三箭齐发”－燃料电池等未来动力的开发，清洁燃料发动机的开发，以及柴油机、汽油机的改进开发。

对车用柴油机而言，重点方向是进一步降低油耗、NOX排放和颗粒物排放，以满足未来更严格的燃油耗法规和排放法规。

今后技术开发将重于进一步优化燃烧过程、开发更为有效和实用的排气后处理系统以及采用新的低硫优质燃料。

[9]中国应在目前已经开展的研究项目基础上，对直喷燃烧室、四气门、增压中冷、电控高压喷射和EGR等进行更深入的研究，早日掌握到实用程度。

同时展开柴油机排气后处理系统的研究开发。

应配合石油业界进行低硫柴油的开发。

在开发途径方面，产品开发与技术开发相结合，产、学、研相结合，自行开发与国际合作、引进相结合。

六设计指导原则根据共同开发4110系列柴油机的成功经验，4110系列柴油机的设计指导原则如下：1 可靠性，航运界对柴油机的可靠性要求越来越高，因此．在确定4110系列柴油机的性能参数、结构型式时．既考虑到性能指标的先进性，又考虑厂家生产的经验和特点，在设计中对零部件的强度．尤其是刚度，给予充分重视，确保可靠性第一的原则。

2 排放要求，随着环境保护的要求日益提高，对车用柴油机的排放也受到越来越大的关注。

4110系列柴油机在设计开发中必须考虑到排放要求，使4110系列柴油机能符合我国和IMO有关法规的要求。

3 提高经济性，降低运行成本，由于世界石油价格不断上涨，航运界对降低柴油机油耗和使用重油极为重视4110系列柴油机将努力满足用户要求，还将努力延长主要零部件的大修期，采用多种专用工具，降低运行成本。

4 吸收国外先进技术．为我所用，4110系列柴油机的指标先进，和国外九十年代中期豹先进柴油机的技术水平相当，在开发设计中将充分吸收国外先进技术，并充分考虑到厂家现有的工艺装备和技术条件，使之发挥更大的效能。

5 选用国内外先进的配套件，4110系列柴油机的指标先进．在试制生产阶段，4110系列柴油机中某些重要配套件将采用向国外订购的办法来解决，这样，既保证了产品的质量。

又缩短了试制周期．6 合理选用材料，在保证产品质量和可靠性的要求下，优先选用国产材料，降低生产成本。

对某些零件使用国产材料不能满足技术要求时，也将采用国外的优质材料。

7 提高产品的“三化”程度，这是国内机械产品发展的趋势，4110系列柴油机将继续朝着提高“三化”的目标而努力。

七总体方案1.新机型开发时总体方案应包含以下部分（主要以横剖面为主）a. 曲轴轴向布置（纵剖面，顶视图，顶视水套剖面图）曲轴轴向布置确定气缸的中心距，汽缸套型式及主要结构尺寸，曲轴主轴颈和连杆轴颈大小及宽度，曲柄臂的厚度等，缸盖螺栓布置。

b.轴线方向布置气缸轴线方向布置确定活塞压缩高度，连杆长度，气缸套支承结构及长度，机体结构型式（隧道式、龙门式、中心剖分式、板床式等）c. 曲轴箱布置（横剖图）连杆轨迹大小是确定机体裙部大小的主要依据，因此需要连杆部件方案确定后进行该项内容。

d. 凸轮轴位置和主油道位置，冷却喷嘴布置（横剖面）e. 轮系布置（前端或后端）f. 前后端联接布置（纵剖面）g. 冷却，润滑系统布置（水泵，机油泵，机油冷却器，机油滤清器布置）h. 曲轴向定位布置2.主要技术参数和结构型式的确定。

a．主要包括行程S和转速n，行程S和转速n这两项参数的选择影响到柴油机的诸方面：首先在缸径确定的情况下．行程S增大，这就表示燃烧室的高度有所增加．较易得到合适的燃烧室形状，有利于组织燃烧过程，提高指示熟效率．同时，s增大后．也有利于提高压缩比e．为降低排放NOx的指标提供了基础；并且行程S确定后，对于一定的转速也就确定了活塞平均速度，其对柴油机的寿命、可靠性、经济性的影响是众所周知的；最后对曲轴应力的影响在主轴颈和曲柄销尺寸一定时，行程增大后，曲柄的重迭度减小，曲轴的应力也随之增大，在确定曲轴尺寸时．必须考虑到这一不利因素。

b．平均有效压力Pe和最高燃烧压力Pz：在给定D、s、n后．单缸功率的大小就和平均有效压力Pe直接有关了。

c．主轴承结构型式d．气缸中心距L：定4110系列柴油机的气缸中心距L要考虑到：曲轴尺寸的安排，主轴承和曲柄销轴承的承载能力．尤其是行程较长而曲臂重选度较小的场合，曲臂厚度更要相应增大，此外气缸盖的进排气流道的布置方式等也影响到气缸中心距的大小。

3．实现性能指标的主要技术措施4110系列柴油机的性能指标先进，它的燃油消耗率，排放N0x都将达到九十年代中期的国外甘前生产的船用中速柴油机水平，这就给开发设计工作带来了很大的难度．为此，采取了以下几个方面的技术措施：a．增大行程缸径比S／D；b．保持较高的Pzmax／Pe值；c．对柴油机的工作过程进行分析计算，增大空气流量，优化燃烧室改善混合气形成及燃烧过程，选用合适的增压系统实现柴油机与增压器的最佳配合运行；d．优化进排气正时，进捧气凸轮采用函数凸轮；e．选用高效率增压器．提高热效率：f．选用效率较高的中冷器，并采用双循环的高温中冷器和低温中冷器的冷却系统：g．采用等压燃烧原理国外先进的中速船用柴油机为了控制排放指标．减小喷油提前角．缩短燃烧周期，提高压缩压力．控制最高燃烧压力。

4.总体布置：包括增压系统，进排气系统，燃油系统，操纵和调速系统，起动系统，冷却系统。

a．增压系统本机增压度高．要求柴油机经常在变工况下工作．为了保证柴油机的低负荷和变工况性能．本机将采用增压系统，以满足高压比、低油耗的性能要求。

中冷器采用抽斗式箱体结构，用螺栓紧固在机体前端。

b．进、排气系统4110系列柴油机的进、排气管采用同例布置的方式．这种布置具有总体布置紧凑、整机宽度较小，气缸盖的拆装方便．凸轮轴箱的接近性好，便于凸轮轴、滚轮等维护保养等优点。

c．燃油系统对4110系列柴油机燃油消耗率和NOx排放指标的分析表明，喷射压力很高，这就对燃油系统提出了很高的要求。

此外，还将对燃油凸轮的型线进行优化设计提高喷油速率，以获得较短的喷油持续角和合适的最高燃烧压力，从而可解决由于控制排放而喷油延迟带来的影响。

d．操纵和调速系：4110型柴油机选用美国Woodward公司的UG8-MAS型液压调速器，它配有一个电子控制盒。

在柴油机上装有机旁控制屏，通过采用调节电位器的方法来改变调速器输入信号。

机旁操纵和遥控的转换可方便地通过电气转换开关来实现。

仪表板安装在柴油机的飞轮端。

仪表板上配有转速表，机油、淡水、增压、起动空气等压力表及各种指示灯。

4110型柴油机上安装有机油、冷却水温度和压力的报警以及超速保护装置。

每个喷油泵安装一个气控气缸。

可快速停机，保证安全。

此外．由于本机装有电动盘车机．在控制程序上也设有连锁装置。

防止发生误操作。

e．起动系统4110系列柴油机气缸容积大，采用中小功率柴油机常用的空气马达起动方法有困难。

因此，本机采用压缩空气直接进入气缸起动的方法。

f．冷却系统：冷却系统的作用是保持发动机在最适宜的温度范围内工作。

发动机工作时，由于燃料的燃烧，气缸内气体温度高达2200K~2800K，大约1/3做功转变为机械能，其余大部分随废气排出，其余则被发动机零件吸收，使发动机零部件温度升高，特别是直接与高温气体接触的零件，若不及时冷却，则难以保证发动机正常工作。