4100型柴油机设计文献综述

文献综述
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。

在一个多世纪的发展过程中，柴油机技术先后出现了三次质的飞跃。

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在工业发达国家，载货汽车基本上全部使用柴油机。

近年来，随着柴油机采用涡轮增压、中冷、直喷、尾气催化转换和颗粒捕集器等先进技术，柴油机排放已达到欧Ⅲ、欧Ⅳ排放标准，因而也掀起了小轿车柴油机化的高潮，德国大众汽车公司、美国通用汽车公司、日本丰田汽车公司等大型汽车公司的小轿车也采用了柴油机。

在石油资源越来越短缺的我国，发展柴油车将是未来汽车工业的重点之一。

根据国家汽车发展规划，“十五”期间，柴油车占汽车总产量的比重要从2000年的29.7%提高到35%左右，中型车要全部实现柴油化。

目前我国柴油轿车、柴油微型车生产刚开始起步，一汽大众已经开发出捷达、宝来柴油轿车，在国内部分城市上市。

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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。

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除燃料消耗量比汽油机低外，柴油机与汽油机相比还具有功率大、寿命长、动力性能好的特点，它排放产生的温室效应比汽油低45%，一氧化碳与碳氢排放也低，但其氮氧化物排放略大于汽油机，有害颗粒排放大。

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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。

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三、4110型柴油机的结构特点：
1、机体：汽缸体和曲轴箱铸成整体，两侧有检查孔，汽缸套为湿式，用球墨铸铁制成，耐磨性好。

2、曲轴：用球墨铸铁制成，经正火处理后，提高了机械性能，耐磨性好。

3、汽缸盖：每缸一盖，进排气道都安置在一侧，另一侧装有喷油机，缸盖用铸铁制成。

4、连杆用45#钢模锻而成，杆身为工字型，大头为平切口。

5、活塞用铝合金制成。

装有三道气环和二道油环，第一环为多孔镀铬，活塞销为优质钢渗碳，表面淬火。

6、配气机构，进排气门为耐热钢制成，凸轮轴用球墨铸铁。

7、润滑系统为压力飞溅复合式，油泵为等级齿轮泵。

8、调速器为机械离心全程式。

9、用单体式喷油泵，喷油器为单孔轴斜式。

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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。

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中国加入WTO，世界发动机及其零部件生产也由高成本地区向低成本地区转移。

因此，目前在中国已建立了一批内燃机零部件外资企业，包括：电控系统、油泵油嘴、增压器、电机电器、活塞、活塞环、轴瓦、机体缸盖铸件和滤清器等产品领域。

对国外资源的利用弥补了内燃机零部件行业技术和装备的诸多不足，促进了关键零部件的产品升级，也为车用柴油机技术水平的提高提供了更好的条件。

在技术发展方面的突出变化是围绕环境保护的主旋律而加快了电子控制、高压喷射、直喷燃烧室、增压中冷等先进技术的应用和开发，使中国车用柴油机的技术水平上了新的台阶。

但中国车用柴油机产品水平与国外相比总体上落后10~15年，产品品种还“缺轿少重”，燃油喷射系统等关键零部件仍严重制约整机产品的发展。

排放法规方面中国正以大约迟于欧洲5~8年的速度推进，要实现从欧II到欧III、欧IV的跨越还面临不少困难。

与国外水平差距较大的主要原因在于技术储备不足。

由于经费投入、管理机制和科研手段等多种原因，中国柴油机界对国际柴油机的领先和关键技术掌握不够、自主开发能力不强、更难以有所创新和突破。

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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。

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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。

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六、参考文献：
[1] 向红，梁正文．车用发动机的发展前景[J].交通标准化,2002,(12):141-145.
[2] 陈因达.发展我国车用发动机的战略思考[J].上海汽车,2004,(11):1-6.
[3] Bahram Khalighi ，Daniel C Haworth, Mark S Huebler. Multi-dimensional
Port-and-In-Cylinder Flow Calculations and Flow Visualization Study in an Internal Combustion Engine with Different Intake Configurations[J]. SAE 941871, 1994.
[4] 周龙保编.内燃机学.机械工业出版社.2005
[5] ERICH J. SCHULZ . <DIESEL MECHANICS> . Gregg Division McGraw-Hill Book Company.
McGraw-Hill,Inc ，2000
[6] ARTHUR W. JUDGE. High Speed Diesel Engines. CHAPMAN&HALL LTD ，1957
[7] I. Lilly. L.C.R. Diesel engine reference book. Butterworth and Co Ltd ，1984
[8] 柴油机设计手册编辑委员会.柴油机设计手册.北京：中国农业机械出版社，1984
[9] 张宗杰. 内燃机课程设计指南.上海：华中理工大学出版社，1998
[10] 动力工程师手册编辑委员会. 动力工程师手册.北京：机械工业出版社，2001。