【正文】 壓縮比的增加將使氣缸的最高爆發(fā)壓力 Pz 和壓力升高率相應(yīng)上升，使發(fā)動機(jī)的負(fù)荷水平、振 動和噪音大大增加 [5]；同時(shí)，各運(yùn)動件的慣性力和摩擦磨損增加，機(jī)械損失增大，造成柴油機(jī)的使用壽命下降。 壓縮比 ? 的確定 壓縮比反映了柴油機(jī)的強(qiáng)化程度，直接影響柴油機(jī)的性能、機(jī)械負(fù)荷、起動性能以及主要零件的結(jié)構(gòu)尺寸。 綜合考慮，本次設(shè)計(jì)曲柄連桿比取λ =。目前λ值已大到 1/，常用范圍為 1/4～ 1/[5]。行程確定后，λ值的選擇應(yīng)考慮以下因素： 選擇較大的λ值，使連桿 長度縮短、重量減輕，往復(fù)和離心質(zhì)量小，有利于柴油機(jī)的高速化，并可降低直列式柴油機(jī)的高度，對減輕柴油機(jī)重量有利； 較大的λ值會增大連桿擺角和活塞側(cè)壓力，對缸套和活塞的磨損不利； 在選擇連桿長度時(shí)，要保證活塞在下止點(diǎn)時(shí)不與曲軸平衡重相碰，活塞在上止點(diǎn)時(shí)曲柄不與缸套相碰；連桿在擺動時(shí)不能與機(jī)體或缸套相碰。 167?，F(xiàn)代一般認(rèn)為：汽油機(jī) 不 應(yīng)超過 15m/s，柴油機(jī)不應(yīng)超過 13m/s。首先是對于給定工作容積的內(nèi)燃機(jī)來說，所發(fā)出的功率將會減小，即每升工作容積所發(fā)出的功率將過低，這是不利的；其次， mC 過低對于像活塞環(huán)和氣缸壁這樣的摩擦副，由于表面間不能建立有效的潤滑油膜而使摩擦加劇。 mC 的提高 會使發(fā)動機(jī)的功率增大，但同時(shí) 受下列不利因素的限制： 提 高 mC 后，使活塞組的熱負(fù)荷和曲柄連桿機(jī)構(gòu)的慣性負(fù)荷增大，氣缸體和氣缸蓋的熱負(fù)荷也相應(yīng)增大；造成磨損加劇，影響內(nèi)燃機(jī)的壽命和工作可靠性； 提高 mC 使摩擦功率損失迅速增加，機(jī)械效率降低，燃油消耗率升高，發(fā)動機(jī)的振動和噪音增大； 提高 mC 進(jìn)排氣氣流的流速增加，進(jìn)排氣阻力與氣流流速的平方成正比例增加，使沖氣效率降低，從而使發(fā)動機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性下降。由于 mC 直接關(guān)系活塞相對于氣缸壁的滑動速度，從而也直接關(guān)系到內(nèi)燃機(jī)的壽命和工作可靠性。 167。本次設(shè)計(jì)機(jī)型為非增 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 壓柴油機(jī)。因此，設(shè)計(jì)新產(chǎn)品時(shí)要慎重選擇。根據(jù)sasuetcme Tl pHp04 ???? （摘自《內(nèi)燃機(jī)原理》公式 220） 可知，合理組織燃燒過程，提高循環(huán)有效熱效率 et? ；改善換氣過程，提高氣缸的沖量系數(shù) c? ；提高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速；減小機(jī)械損失等均可達(dá)到提高 mep 的目的。平均有效壓力 mep 與混合氣形成方法、燃料的種類、燃燒和換氣過程的質(zhì)量、進(jìn)氣壓力和溫度以及機(jī)械效率等有關(guān)。 167。選擇時(shí) ,應(yīng)考慮以下因素： 選取較小的，可減小柴油機(jī)的高度和寬度而不犧牲總長度，從而獲得總體上更好的緊湊性； 小的可以縮小行程，加大曲軸的連桿軸徑和主軸徑重疊度，提高曲軸的彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度，以及疲勞強(qiáng)度； 減小意味著轉(zhuǎn)速上升（當(dāng)不變時(shí)），因而與成正比例的升功率跟著增大，使發(fā)動機(jī)更加緊湊輕巧； 但是，短行程發(fā)動機(jī)同樣存在一定缺點(diǎn)：單列式發(fā)動機(jī)的長度主要取決于氣缸直徑，因而短行程發(fā)動機(jī)就較長較重；隨著減小，由于減小了燃燒室的高度，使燃燒室有效容積比減小 ，燃燒過程較難組織，而使工作粗暴；此外，短行程發(fā)動機(jī)的氣缸蓋熱負(fù)荷也有所增加； 對于高速柴油機(jī)來說，的值在 ～ 范圍內(nèi)，中速柴油機(jī)在 1～ 范圍內(nèi)，低速柴油機(jī)在 ～ 范圍內(nèi)。目前，為了適應(yīng)高速的要求，內(nèi)燃機(jī)在結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)了不斷降低行程缸徑比的趨勢，但是對于柴油機(jī)來說不宜太低，因?yàn)椴焕谌紵蛼?氣等。 167。十五分鐘功率為 32KW，轉(zhuǎn)速為 3400 r/min。 對上述參數(shù)的正確選擇是設(shè)計(jì)一臺較為實(shí)用發(fā)動機(jī)的 前提。 480 柴油機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 內(nèi)燃機(jī)的主要參數(shù)包括：平均有效壓力 mep 、活塞平均速度 mC 、缸徑 D 和缸數(shù) i。 一般采用兩級調(diào)速 器。 設(shè)計(jì)排氣管時(shí)，留有安排排氣制動裝置的位置。 柴油機(jī)要平衡性好，振動小。 要求外形尺寸小、重量輕，這能提高汽車駕駛員視野和便于在汽車上布置。 480 柴油機(jī)作為載重車用柴油機(jī)的要求 作為載重車用柴油機(jī)，其主要在部分負(fù)荷和轉(zhuǎn)速下工作，且經(jīng)常變速變負(fù)荷，需能經(jīng)受高原、嚴(yán)寒，高溫、酷暑和風(fēng)沙泥濘等惡劣環(huán)境的長期考驗(yàn)，其設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求： 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 柴油機(jī)要能夠適應(yīng)風(fēng)沙泥濘等惡劣條件，因此柴油機(jī)需有良好的過濾空氣、燃料、機(jī)油的濾清器。 （ 3）最好的可靠性和最長的使用壽命 首先在結(jié)構(gòu)上要保證發(fā)動機(jī)具有良好的剛度，在各種工況下工作時(shí)，各零部件不允許發(fā)生不正常的變形和振動。 最佳的經(jīng)濟(jì)性能 主要可以概括為下列三方面： （ 1）最佳的使用經(jīng)濟(jì)性 包括完善的工作過程，特別是組織良好的燃燒過程，以降低燃油消耗；精心設(shè)計(jì)潤滑系統(tǒng)，在保證發(fā)動機(jī)獲得良好潤滑的前提下降低潤滑油消耗量。因此在設(shè)計(jì)階段，在燃燒過程的組織、排放后處理等方面，應(yīng)考慮采取相應(yīng)的措施。 480 高速柴油機(jī)的設(shè)計(jì)要求 高速柴油機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列基本要求： 最佳的環(huán)保性能 目的在于減少有害物質(zhì)的排放。根據(jù)柴油機(jī)的設(shè)計(jì)要求對其主要參數(shù)進(jìn)行選擇。 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 第二章 整體設(shè)計(jì) 167。 柴油機(jī)的制造、工藝及材質(zhì)等技術(shù)。 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)。 燃油品質(zhì)：優(yōu)質(zhì)低硫的柴油是柴油機(jī)滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)的前提。無錫油泵油嘴研究所已把部分成果應(yīng)用到雙燃料機(jī)上實(shí)現(xiàn)了天然氣和液化石油氣的電控化，目前正進(jìn)行匹配試驗(yàn)?，F(xiàn)在國內(nèi)的柴油機(jī)電控噴射系統(tǒng)正處在開發(fā)階段。 我國柴油機(jī)產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展面臨著許多問題：（ 1）柴油機(jī)行業(yè)投入不足，嚴(yán)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(biāo)準(zhǔn)的修訂嚴(yán)重滯后于汽車工業(yè)發(fā)展的需要，對柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展及各種新技術(shù)、改善柴油機(jī)排放措施的應(yīng)用造成障礙；（ 3）我國柴油機(jī)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(dǎo)致低性能高排放柴油機(jī)在使用中對城市環(huán)境和大氣質(zhì)量造成不良的影響。最新開發(fā)投產(chǎn)的柴油機(jī)產(chǎn)品的排放水平已經(jīng)達(dá)到歐Ⅲ排放限值要求，一些甚至可以達(dá)到歐Ⅳ排放限值要求。 我國柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展 我國柴油機(jī)產(chǎn)業(yè)起步相對較晚，但是自 20 世紀(jì) 80 年代以來有了較快的發(fā)展。 今后， 內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展將著重于改進(jìn)燃燒過程，提高機(jī)械效率，減少散熱損失，降低燃料消耗率；開發(fā)和利用非石油制品燃料、擴(kuò)大燃料資源；減少排氣中有害成分，降低噪聲和振動，減輕對環(huán)境的污染；采用高增壓技術(shù)，進(jìn)一步強(qiáng)化內(nèi)燃機(jī)，提高單機(jī)功率；研制復(fù)合式發(fā) 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 動機(jī)、絕熱式渦輪復(fù)合式發(fā)動機(jī)等；采用微處理機(jī)控制內(nèi)燃機(jī)，使之在最佳工況下運(yùn)轉(zhuǎn)；加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的研究，以提高工作可靠性和壽命，不斷創(chuàng)制新型內(nèi)燃機(jī) 。大量研究成果表明，柴油機(jī)是目前被產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的各種動力機(jī)械中熱效率最高、能量利用率最好、最節(jié)能的機(jī)型。 人們越來越發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)的無窮魅力：高扭矩、高壽命、低油耗、低排放 。 167。據(jù)專家預(yù)測，在今后 20 年，甚至更長的時(shí)間內(nèi)柴油機(jī)將成為世界車用動力的主流。以美、日、歐柴油車的發(fā)展勢頭足以說明這一點(diǎn)：在美國，汽油最便宜，只相當(dāng)于歐洲的 1/3 至 1/4，可是美國的商用車大部分仍使用柴油發(fā)動機(jī)，歐洲有20%的轎車和 90%的商用車采用柴油機(jī)，日本 %的轎車和 38%的商用車采用柴油機(jī)，并且這一比例還在逐年上升。 h，標(biāo)定功率油耗可達(dá)到 204g/kW大量研究成果表明，柴油機(jī)是目前被產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的各種動力機(jī)械中熱效率最高、能量利用率最好、最 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 節(jié) 能 的 機(jī) 型 。 概述 1882 年德國人狄賽爾（ Rudolf Diesel）提出了柴油機(jī)工作原理，1896 年制成了第一臺四沖程柴油機(jī)。 167。 隨著柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展，加上柴油汽車在動力性、經(jīng)濟(jì)性和大修期等方面比汽油車占優(yōu)勢，汽車柴油化的趨勢越來越明顯。為了節(jié)能，各國都在注重改善燃燒過程，研究燃用低質(zhì)燃油和非石油制品燃料。其應(yīng)用范圍越來越廣。而柴油機(jī)是目前產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的各種動力機(jī)械中熱效率最高、能量利用率最好、最節(jié)能的機(jī)型，它已經(jīng)成為汽車、農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械、船舶、內(nèi)燃機(jī)車、地質(zhì)和石油鉆機(jī)、軍用、通用設(shè)備、移 動和備用電站等裝備的主要配套動力。 目前世界上內(nèi)燃機(jī)的擁有量大大超過了任何其它的熱力發(fā)動機(jī)，在國民經(jīng)濟(jì)中占有相當(dāng)重要的地位。 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 第一章 前 言 內(nèi)燃機(jī)以其熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)動性強(qiáng)，運(yùn)行維護(hù)簡便的優(yōu)點(diǎn)著稱于世界。 柴油機(jī)的發(fā)展已有一百多年的歷史，通過這一長時(shí)期的不斷改進(jìn)和提高，已經(jīng)發(fā)展到了比較完善的程度?，F(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)更是成為了當(dāng)今用量最大、用途最廣、無一與之匹敵的最重要的熱能機(jī)械。 小型柴油機(jī)比汽油機(jī)節(jié)油 15%～ 30%，二氧化碳各種廢氣的排放也比汽油機(jī)的要低。 隨著強(qiáng)化程度的提高，柴油機(jī)單位功率的重量也顯著降低。此外，降低摩擦 損失、廣泛采用廢氣渦輪增壓并提高進(jìn)氣量、進(jìn)一步輕量化、高速化、低油耗、低噪聲和低污染，都是柴油機(jī)的重要發(fā)展方向。交通部門專家預(yù)測：由 于清潔燃料汽車（電動車、太陽能車、燃?xì)淦嚨龋┙陔y以實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的突破，還無法達(dá)到實(shí)用普及， 21 世紀(jì)將是柴油機(jī)大行其道的時(shí)代 。1. 1 柴油機(jī)技術(shù)概述及發(fā)展趨勢 167。一百多年來，柴油機(jī)技術(shù)得以全面的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。 裝 備 了 最 先 進(jìn) 技 術(shù) 的 柴 油 機(jī) ， 升 功 率 可 達(dá) 到 30～50kW/l， 扭 矩 儲 備 系 數(shù) 可 達(dá) 到 以 上 ， 最 低 燃 油 耗 可 達(dá) 到198g/kW h；出于對能源和環(huán)保因素的考慮，汽車柴油化已經(jīng)成為一種國際潮流。 柴油機(jī)被廣泛應(yīng)用于船舶動力、發(fā)電、灌溉、車輛動力等廣闊的領(lǐng)域，尤其在車用動力方面的優(yōu)勢最為 明顯，全球車用動力“柴油化”趨勢業(yè)已形成。世界汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家政府對柴油機(jī)發(fā)展也給予了高度重視，從稅收、燃料供應(yīng)等方面采取措施促進(jìn)柴油機(jī)的普及與發(fā)展。 柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢 現(xiàn)代柴油 機(jī) 車無論是在動力性、環(huán)保性還是在舒適性、可靠性方面都已經(jīng)有了長足的進(jìn)步，甚至已經(jīng)超過了很多汽油 機(jī) 車 。尤其是在能源危機(jī)的今天， 柴油機(jī) 已 成為解決汽車能源問題最現(xiàn)實(shí)和最可靠的手 段 之一 ，現(xiàn)在 100%的重型車和近 30%的乘用車都在使用。 現(xiàn)在，科技的發(fā)展日新月異，柴油機(jī)新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用所需要的時(shí)間也越來越短，尤其是現(xiàn)代，隨著柴油機(jī)電控噴射和高壓共軌噴射，增壓中冷及后處理技術(shù)，以及排氣再循環(huán)（ EGR）技術(shù)等相關(guān)新技術(shù)的不斷應(yīng)用，柴油機(jī)的設(shè)計(jì)和制造已經(jīng)發(fā)生了革命性的變化 。 167。隨著一批先進(jìn)機(jī)型和技術(shù)的引進(jìn)，我國柴油機(jī)總體技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到國外 80 年代末 90 年代初水平，一些國外柴油機(jī)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(jī)上也有應(yīng)用。但我國柴油機(jī)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(jī)相比還有一定的差距。 隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，光靠增壓中冷技術(shù)已不能滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，這就需要更新的柴油機(jī)電控噴射技術(shù)來支持。比如上海內(nèi)燃機(jī)研究所、無錫油泵油嘴研究所等正在積極研究之中。 根據(jù)目前我國發(fā)動機(jī)的狀況，提高我國柴油機(jī)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。 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 電控技術(shù)：柴油機(jī)電控技術(shù)對于發(fā)動機(jī)綜合性能的優(yōu)化和提高至關(guān)重要。 整機(jī)開發(fā)及匹配技術(shù)：如柴油機(jī)燃油、進(jìn)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(jī)技術(shù)。 隨著中國機(jī)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(jī)工業(yè)也會有一個(gè)很大的提高。 柴油機(jī)的設(shè)計(jì)要求 柴油機(jī)的總體設(shè)計(jì)是在注重節(jié)約能源的同時(shí)又加強(qiáng)了對排放性的要求，提高了產(chǎn)品的適用性。 167。日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)對柴油機(jī)的廢氣排放提出了更高的要求。 最佳的使用性能 包括最佳的動力性能、最小的外形尺寸、最輕的總質(zhì)量，并能滿足各 種特定用途對發(fā)動機(jī)性能的要求。 （