【正文】 柴油機近幾年開始采用的排放控制技術(shù)在少數(shù)國產(chǎn)柴油機上也有應(yīng)用。最新開發(fā)投產(chǎn)的柴油機產(chǎn)品的排放水平已經(jīng)達到歐Ⅲ排放限值要求，一些甚至可以達到歐Ⅳ排放限值要求。但我國柴油機產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展仍然面臨著許多問題，與國外柴油機相比還有一定的差距。我國柴油機產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展面臨著許多問題：（1）柴油機行業(yè)投入不足，嚴重制約了生產(chǎn)工藝水平、規(guī)模發(fā)展和自主開發(fā)能力的提高；（2）柴油品質(zhì)差、柴油標準的修訂嚴重滯后于汽車工業(yè)發(fā)展的需要，對柴油機技術(shù)的發(fā)展及各種新技術(shù)、改善柴油機排放措施的應(yīng)用造成障礙；（3）我國柴油機技術(shù)的落后、產(chǎn)品質(zhì)量差以及車輛使用中維修保養(yǎng)措施不力，導致低性能高排放柴油機在使用中對城市環(huán)境和大氣質(zhì)量造成不良的影響。隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴格，光靠增壓中冷技術(shù)已不能滿足日益嚴格的環(huán)保要求，這就需要更新的柴油機電控噴射技術(shù)來支持?，F(xiàn)在國內(nèi)的柴油機電控噴射系統(tǒng)正處在開發(fā)階段。比如上海內(nèi)燃機研究所、無錫油泵油嘴研究所等正在積極研究之中。無錫油泵油嘴研究所已把部分成果應(yīng)用到雙燃料機上實現(xiàn)了天然氣和液化石油氣的電控化，目前正進行匹配試驗。根據(jù)目前我國發(fā)動機的狀況，提高我國柴油機技術(shù)水平急需解決下列的關(guān)鍵技術(shù)： 關(guān)鍵零部件技術(shù)：如油泵油嘴和增壓中冷。 燃油品質(zhì)：優(yōu)質(zhì)低硫的柴油是柴油機滿足日益嚴格的排放法規(guī)的前提。 電控技術(shù)：柴油機電控技術(shù)對于發(fā)動機綜合性能的優(yōu)化和提高至關(guān)重要。 排放后處理關(guān)鍵技術(shù)： 如廢氣再循環(huán)技術(shù)（EGR），微粒捕集技術(shù)以及NOx催化轉(zhuǎn)化技術(shù)。 整機開發(fā)及匹配技術(shù)： 如柴油機燃油、進氣及燃燒系統(tǒng)的匹配與優(yōu)化技術(shù)，重型車用及轎車用柴油機技術(shù)。 柴油機的制造、工藝及材質(zhì)等技術(shù)。隨著中國機械工業(yè)的發(fā)展，特別是制造工藝水平的提高，相信中國的內(nèi)燃機工業(yè)也會有一個很大的提高。第二章 整體設(shè)計167。 柴油機設(shè)計的總體要求在結(jié)構(gòu)設(shè)計和總體布置設(shè)計時，要求盡可能采用一般鋼材，零部件的工藝性要好，要適合于大量生產(chǎn)。它們的附屬系統(tǒng)（如供油系、起動機、三濾、散熱器等）往往都是專業(yè)化生產(chǎn)的。這就更嚴格地要求符合“三化”的規(guī)定。而且要求這些柴油機的重量輕、體積小、質(zhì)量好、效率高、機構(gòu)簡單、使用方便，此外對于發(fā)動機的啟動性和制造工藝性以及使用維修方便性的要求也是很重要的。例如動力性與經(jīng)濟性，重量輕與使用壽命長，性能指標與制造成本等等。在柴油機的排放方面，由于柴油機排出有害氣體（NOX、CO、HC等）連同噪音、臭味等共同構(gòu)成了人類環(huán)境的污染源之一。國外已經(jīng)嚴格控制發(fā)動機的排放，為其制定相應(yīng)的標準，我國現(xiàn)在采用歐洲排放標準，法規(guī)規(guī)定到2008年一些較大城市（如北京、上海）實行歐Ⅳ排放標準，其它地區(qū)逐年實現(xiàn)。167。 柴油機的設(shè)計要求柴油機的總體設(shè)計是在注重節(jié)約能源的同時又加強了對排放性的要求，提高了產(chǎn)品的適用性。根據(jù)柴油機的設(shè)計要求對其主要參數(shù)進行選擇。 作為農(nóng)用機械動力的387柴油機，因其配套種類繁多，其性能、結(jié)構(gòu)和使用情況隨地區(qū)不同而差別懸殊，且大部分農(nóng)用柴油機工作環(huán)境惡劣，同時使用負荷不均，有時超負荷，有時負荷較低，而且可能性連續(xù)工作幾十個小時以上，故柴油機的設(shè)計要求如下：使用的可靠性和耐久性，這是作為農(nóng)用柴油機的重要要求，因此選用較低的活塞平均速度和平均有效壓力，目前多數(shù)為四沖程柴油機。要有好的經(jīng)濟性，造價低廉，燃油和機油消耗率低。易起動、好操縱、維修方便，適合于農(nóng)村的使用條件。要有好的動力性，柴油機發(fā)出的功率要能夠滿足使用的要求?？諝狻⑷加?、機油濾清器的過濾面積要大，且容易清洗和更換。167。 387柴油機簡介387柴油機主要用于輪式拖拉機動力，經(jīng)過一定改裝和調(diào)整后，可用于排灌動力、發(fā)電機組和小型載重汽車上。其特點是結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、性能好。387柴油機的技術(shù)參數(shù)：型式：直噴、直列、三缸、立式、水冷、四沖程、ω形燃燒室活塞行程/氣缸直徑： 104/87標定功率/轉(zhuǎn)速： 27/3000 （kW/r/min）壓縮比： 15 ：1燃油消耗率： ≤245（g/）潤滑方式： 壓力及飛濺復(fù)合式啟動方式： 電啟動氣缸蓋和機體都是整體鑄造的，機體下平面與曲軸線相平，因此結(jié)構(gòu)輕巧。采用干式氣缸套，因此機體現(xiàn)剛度好。缸套材料為高磷合金鑄鐵，壁厚為3毫米?；钊晒桎X合金鑄造，頭部共有兩道氣環(huán)和一道油環(huán)。活塞銷是浮式的。連桿用鋼鍛制成，具有平切口連桿大頭。兩個連桿螺栓加工有定位帶以保證連桿蓋的定位。球鐵曲軸是全支承的，不帶平衡塊，其軸向定位設(shè)在后軸承上。曲軸后端凸緣用螺釘將甩油盤和飛輪固定在一起。曲軸的前端裝有皮帶輪和起動爪。主軸瓦和連桿軸瓦都是高錫鋁合金薄壁軸瓦。凸輪軸布置在機體的上部，具有三個支承。氣門、搖臂直接由較長的菌形挺柱驅(qū)動。這樣可使氣門機構(gòu)的剛性加大。氣門上都設(shè)有兩個氣門彈簧座和兩個氣門彈簧。潤滑系統(tǒng)中，有轉(zhuǎn)子式機油泵，固定在第一主軸承蓋上，經(jīng)中間齒輪由曲軸齒輪驅(qū)動。冷卻系中的離心水泵和風扇都是由曲軸皮帶輪直接驅(qū)動的。柴油機采用電起動，為了適應(yīng)冬季冷起動的需要，在進氣管內(nèi)裝有起動預(yù)熱器。為了適應(yīng)拖拉機工作的，387型柴油機采用帶有一級旋風的紙質(zhì)空氣濾清器，具有較高的濾清效率。167。 柴油機主要零部件的設(shè)計167。 活塞活塞是在惡劣的條件下工作的。首先，它承受著很大的機械負荷?；钊斏献饔糜胁粩嘧兓臍怏w壓力。對于柴油機來說，氣體壓力的最大值Pmax一般是在7～8MPa。目前，由于高增壓強化，柴油機的最高氣體爆發(fā)壓力已達到17～18MPa，有的甚至更高。同時，在高速內(nèi)燃機中，循環(huán)的變化頻率很高。這樣就使作用在活塞上的載荷是具有沖擊性的?；钊跉飧桌镒龈咚龠\動，還會產(chǎn)生很大的往復(fù)慣性力。為了減小活塞組的往復(fù)慣性力，設(shè)計活塞時要盡量減小結(jié)構(gòu)質(zhì)量，選用密度小、強度高的材料。其次，活塞在工作中承受著很高的熱負荷?；钊斉c燃燒室中最高溫度為1800～2600℃，熱量通過對流以及熱輻射等方式傳到活塞頂。由于柴油機燃燒的特點，使活塞受熱強度分布不均勻，此外還因為在有效燃燒期中氣體介質(zhì)具有較高的密度和紊流的作用，也使得燃氣傳給活塞的熱量增加。為了防止活塞受熱部分溫度過高，一般都力求減小燃氣向活塞的傳熱量并使流入活塞的熱量能很好的散走。再次，活塞沿氣缸作高速滑動，活塞裙部受側(cè)向力的作用，在潤滑不良的情況下，常常造成活塞、活塞環(huán)和氣缸之間的劇烈磨檫和磨損。所以，活塞的設(shè)計任務(wù)就是根據(jù)活塞的功用，適應(yīng)內(nèi)燃機強化程度提高的需要，從活塞各部分結(jié)構(gòu)尺寸的選定和造型設(shè)計、活塞的材料和表面處理、必要的計算和試驗等方面入手，正確解決活塞的工作能力、可靠性、壽命和機械負荷、熱負荷、磨損之間的矛盾，并在實踐中不斷加以考核和改進?；钊脑O(shè)計要點包括：活塞頭部的設(shè)計，活塞銷座的設(shè)計，活塞裙部及其側(cè)面形狀的設(shè)計。167。 連桿連桿（組）一般由連桿體、大頭蓋、連桿螺栓、軸瓦和連桿小頭襯套等組成。連桿把活塞和曲軸連接起來。連桿小頭與活塞銷連接，并與活塞一起作往復(fù)運動；連桿大頭與曲軸的曲柄銷連接，和曲軸一起作旋轉(zhuǎn)運動；連桿的其余部分作復(fù)雜的平面運動。作用在活塞上的力經(jīng)連桿傳給曲軸。連桿主要承受氣體壓力和往復(fù)慣性力所產(chǎn)生的交變載荷。連桿必須具有足夠的結(jié)構(gòu)剛度和疲勞強度。也就是說在力的作用下，桿身應(yīng)該不致被顯著壓彎；連桿大小頭孔不致顯著失圓。在設(shè)計時候應(yīng)遵循以下的原則[14]：在保證具有足夠強度和剛度的前提下，盡可能減輕重量，以降低慣性力；盡量縮短長度，以降低發(fā)動機的總體尺寸和總重量；結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，可靠耐用；大小頭軸承工作可靠，耐磨性好；連桿螺栓疲勞強度高，連接可靠；易于制造，成本低。很顯然，為了增加連桿的強度和剛度，不能簡單地依靠加大結(jié)構(gòu)尺寸來達到，因為連桿重量的增加使慣性力增加。必須從材料選用、構(gòu)形設(shè)計、熱處理及表面強化等方面采取措施。167。 曲軸飛輪組曲軸組由曲軸、飛輪、平衡重以及傳動齒輪等構(gòu)成。曲軸是發(fā)動機中最重要的機件之一，是由一個或者多個彼此間錯開一定角度的曲柄，加上功率輸出端和自由端組成，它是發(fā)動機最主要的部件之一。它的尺寸參數(shù)在很大程度上不僅影響著發(fā)動機的整體尺寸和重量，而且也在很大程度上影響著發(fā)動機的可靠性與壽命。曲軸的功用是把活塞的往復(fù)運動通過連桿轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)運動以輸出柴油機所產(chǎn)生的功率，并驅(qū)動柴油機的配氣機構(gòu)、噴油泵、機油泵、水泵及其他的附件。在曲軸的設(shè)計方面有幾點要注意，首先，因為曲軸在工作中要承受扭轉(zhuǎn)力矩的作用，因此曲軸在設(shè)計時必須注意的解決的主要問題是保證軸頸與軸承工作可靠并且耐用，再者要有足夠的抗彎剛度，還有在工藝上也應(yīng)注意，設(shè)計盡量簡單，只要保證足夠的轉(zhuǎn)動慣量的情況下減小飛輪的質(zhì)量。飛輪的主要功用是儲存做功沖程的能量，克服輔助沖程的阻力以保證曲軸旋轉(zhuǎn)運動的均勻性，是內(nèi)燃機工作平穩(wěn)。曲軸組的設(shè)計要點包括：曲柄銷，主軸頸，曲柄，平衡重，油孔的位置和尺寸的設(shè)計以及飛輪的設(shè)計。167。 氣缸蓋氣缸蓋的工作條件是非?？量痰?，它要承受燃燒氣體的高溫高壓的作用。設(shè)計時要注意以下的幾點[5]：氣缸蓋要與足夠的剛度。要布置好進、排氣道和氣缸蓋的螺栓。要組織好氣缸蓋的冷卻，以防氣缸蓋的溫度過高以及溫度分布不均產(chǎn)生熱應(yīng)力過大。各個零部件以及氣門機構(gòu)要拆裝方便。氣缸蓋的設(shè)計包括：氣缸蓋形式的選擇，氣門數(shù)的確定，缸蓋螺栓數(shù)量的選擇與布局，進排氣道的設(shè)計與布局，以及氣缸蓋冷卻的措施的設(shè)計。具體詳細見第三章。167。 機體組機體部分包括：氣缸體、曲軸箱、機座（或油底殼）、主軸承蓋等零件。一般柴油機的氣缸體與曲軸箱合為一體。總稱為機體。而機體又有機座式機體與無機座式機體之分。機體結(jié)構(gòu)和受力情況復(fù)雜。它是安裝運動件和附件的支承架，通常又是支承柴油機的