4110型柴油机总体设计

摘要

柴油机在现代动力机械中起着重要的作用。为了解和研究柴油机的总体结构及其动力性能，本次毕业设计涉及到“4110型柴油机总体设计”。文中详细地阐述了柴油机的机体组件、活塞连杆机构、配气机构、燃油系统、润滑系统、冷却系统、电气系统等七大系统的设计重点。理解柴油机工作原理、过程，并参照4110型柴油机原型及主要参数进行了柴油机的总体布局设计。通过热力、动力计算及使用情况的分析，对4110型柴油机提出了合理的建议并进行改进。经过改进，柴油机的动力性能和经济性能得以提升，以适应需求。此次毕业设计的选题意义在于提倡使用动力性能更好和节能环保的柴油机。

关键词：4110；柴油机；总体设计；改进；性能

Abstract

Diesel engine plays an important role in modern power machinery. In order to make a further research of diesel engine, this paper is mainly concerned with the system design of 4110 type diesel engine. It is within the significant designing of airframe components、piston and crank mechanism、modified atmosphere mechanism、fuel system、lubricating system、cooling system and electrical system in detail. With the better understanding of diesel engine working principle and process or 4110 type diesel engine primary form and main parameters, the general layout design can be conducted as soon as possible. What is more, through the analysis of heat calculation、power calculation and uers′ feedback, reasonable su ggestions for the 4110 type diesel engine are put forward and then improved. As a result, power performance and economic performance are enhanced to meet demand for use. The important significance presented in this paper lies in advocating to use better power performance、energy conservation and environmental protection in diesel engine.

Key Words：4110; diesel engine; system design; improvement; performance

目录

摘要........................................................................................................................ I Abstract .......................................................................................................................... I 引言.. (1)

第一章4110型柴油机的工作原理及应用范围 (4)

第二章4110型柴油机的总体设计 (10)

第三章4110型柴油机的结构设计 (13)

3.1 机体组件设计 (13)

3.2 曲柄连杆机构设计 (16)

3.3 配气机构和进排气系统设计 (25)

3.4 燃油系统设计 (32)

3.5 润滑系统设计 (35)

3.6 冷却系统设计 (38)

3.7电气起动系统设计 (40)

第四章4110型柴油机改进建议 (42)

结论 (43)

参考文献 (44)

附录A 热力计算 (45)

附录B 动力计算 (55)

致谢 (85)

引言

柴油机是一种功率范围广、可适应各种不同要求的动力机，较汽油机相比较，有其突出的特点。比如：(1)具有较高的热效率，比汽油机高出30%，节约能源、降低燃料成本；（2）柴油机可以采用较大的缸径或较高的增压比来提高单缸功率；（3）功率大，寿命长，动力性能好，工作的可靠性和使用耐久性优于汽油机；（4）柴油机排放产生的温室效应比汽油低45%，一氧化碳与碳氢排放也很低。

柴油机也有着其自身的劣势，如：由于最高燃烧压力高，结构比较笨重，转速低，加速较慢；燃烧比比较粗暴，噪声较大，且容易出现震动；排气微粒排放对人类健康产生很大威胁等。由于当前世界提倡低碳、环保、节能的理念，所以，为了节能，各国都在注重改善燃烧过程，研究燃用低质燃油和非石油制品燃料。此外，降低摩擦损失、广泛采用废气涡轮增压并提高增压度、进一步轻量化、高速化、低油耗、低噪声和低污染，都是柴油机的重要发展方向。目前，在燃烧与喷射技术、进气增压技术、多气门结构、电控共轨技术都取得了丰硕成果。

本次毕业设计的内容是“4110型柴油机总体设计”。根据热力计算和动力计算来验证4110型柴油机各性能参数的正确性，通过分析其整体结构及各个系统的选型来验证其结构的合理性是本次毕业设计的设计依据。柴油机的设计方法是在热力计算和动力计算验证4110型柴油机各性能参数正确性的基础上，并根据柴油机主要零部件的位置关系及配合间隙大小和标准件及非标准件正确画法进行CAD绘图。

4110型柴油机也存在动力性能和经济性能的缺点，建议和改进4110型柴油机的部分零件也是本次毕业设计的重点之一。如：提高4110型柴油机的额定转速可提高其动力性能，将额定转速提高到2000r/min，在增加额定转速的同时，活塞、连杆往复运动也随之增快，导致曲轴发生很大的扭转变形。为了避免曲轴产生强烈的扭转共振，因此柴油机曲轴自由端安装扭振减震器；4110型柴油机的进气管和排气管安装的同一侧，为了使进入气缸的空气不致受热而影响进气量，可将进气管和排气管分别安装在气缸盖的两侧等。