6110型柴油机总体设计
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6110型柴油机总体设计说明书.doc
6110型柴油机横剖图装配图.dwg
6110型柴油机纵剖图装配图.dwg
活塞.dwg
连杆.dwg
摘 要
本篇论文是关于6110型柴油机总体设计的，主要是对6110型柴油机的主要运动零件设计以及一些辅助系统的简要设计。通过热力计算、动力计算以及其它理论计算得到6110型号柴油机的一些性能曲线，并根据性能进行合理的零件设计，从而使6110柴油机具备更好的经济性能和动力性能。本文除了包括曲柄连杆机构的设计外，还包括进排气及配气系统设计，燃油输送及喷射系统设计、冷却系统设计、润滑系统设计。
关键词：6110型；柴油机；设计；热力计算；动力计算
Abstract
This paper is about 6110 diesel engine's overall designs, mainly to 6110 diesel engine's main motion parts designs as well as some servosystem's brief design. Through the thermal design, the power computation as well as other theoretical calculation obtain 6110model diesel engine's some performance curve, and carries on the reasonable components design according to the performance, thus causes 6110 diesel engines to have a better economical performance and the power performance. This article besides includes design of crank link motion gear, but also includes design of air admission and exhaust system, design of fuel oil transportation and injection system, design of cooling system, design of lubrication system.
Key Words：6110 style；diesel engine；design；thermal calculation; dynamic calculation
目 录
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
第一章 前言 2
1.1 研究目的和意义 2
1.2 国内外研究及发展现状 2
1.3 研究内容和方法 4
第二章 柴油机的总体设计 5
2.1 柴油机的总体设计 5
2.1.1 机体零件组 5
2.1.2 曲柄连杆机构 6
2.1.3 配气机构及进排气系统 7
2.1.4 燃料供给与调节系统 7
2.1.5 润滑系统 9
2.1.6 冷却系统 10
2.1.7 起动系统 11
2.2 柴油机的总体布置 11
2.2.1 柴油机的总体布置设计 11
2.2.2 柴油机的工作循环 12
2.2.3 6110型柴油机主要参数 12
2.2.4 配气定时 13
3.1 机体组 14
3.1.1 气缸体和气缸套设计 14
3.1.2 气缸盖与气缸垫 15
3.2 活塞连杆组 17
3.2.1 活塞组设计 17
3.2.2 连杆组设计 25
3.3 曲轴飞轮组 27
3.3.1 曲轴基本尺寸的设计 30
3.3.2 飞轮 30
3.3.3 轴瓦 31
3.3.4 扭振减震器 31
第四章 柴油机辅助系统设计 33
4.1 配器系统设计 34
4.1.1 气门组 34
4.1.2 进排气门设计 35
4.1.3 气门传动组 36
4.2 燃油供给系统设计 38
4.2.1 喷油泵 38
4.2.2 高压油泵放气 39
4.2.3 调速器 39
4.3 润滑系统设计 40
4.3.1 循环油量 41
4.3.2 机油压力 42
4.3.3 机油温度 42
4.3.4 油底壳贮油量 43
4.4冷却系统设计 43
4.4.1 冷却系统的功用 43
4.4.2 强制循环水冷却系统的组成 44
4.4.3 水泵 45
4.5 起动系统设计 46
结论与建议 47
参考文献 49
附录A 6110型柴油机热力计算 50
附录B 6110型柴油机动力计算 60
附录C 6110型柴油机计算参考用的图表 79
致谢 88
引 言
柴油直接在发动机内部燃烧产生热能转变为机械能对外作功的热机称为柴油机。柴油机是内燃机的一种，和内燃机的另一基本成员汽油机相比，它还有如下优点：
（一）热效率高。汽油机的热效率一般在25％-35％之间，而柴油机的热效率可以达到35%-52%。
（二）功率范围广，适应性好。柴油机的缸径可大可小，受限制很小；而汽油机因受爆震影响，缸径不能太大。同时，柴油机对增压适应性好，可以实现较大的增压度，而汽油机，增压度很有限。因此，在大功率发动机领域，诸如大型船用发动机，几乎都是柴油机的天下。
（三）坚固可靠，寿命长。柴油机中的大部分零部件比汽油机坚固可靠，寿命长。当然，柴油机也有缺点，主要表现在以下几个方面：
（一）结构复杂，要求较高的加工制造水平，成本较高。
（二）振动、噪音大，操作人员容易疲劳。
（三）通常情况下，相对汽油机而言，重量、体积大。
（四）启动性不如汽油机。
柴油机的缺点，多数可用技术手段加以改善或将其限制在可接受的方位内，而其优点则是汽油机难以相比的。因此柴油机在近些年来获得极大的发展，即使在汽油机的传统领域——轿车发动机方面。柴油机也对汽油机发出了挑战。
车用柴油机是柴油机的一种，与船用柴油机相比，车用柴油机功率要求高，对外形、体积和重量要求也较高。但车用柴油机的耐久性与可靠性一般不如船用柴油机。一个最明显的例子就是：车用柴油机的功率是15分钟功率，即允许汽车用此功率连续开15分钟，而船用柴油机的功率多数是12小时功率或持久功率。显然，车用柴油机对功率要求较高，而船用柴油机对可靠性要求较高。
6110柴油机是一种典型的车用柴油机，适用于总重量10－15吨左右的车辆。目前，该机主要为一汽“解放”货车配套。该机的主要特点性能上看，他的功率较大，油耗低，结构紧凑，可靠性高。
第一章 前言
1.1 研究目的和意义
内燃机是目前世界上应用范围最广、热效率最高的热动力机械，广泛应用于国民经济和国防的各个领域，占有重要地位。近年来，随着能源问题和环境问题的日益突出，对内燃机性能的要求越来越高，尤其是在交通运输领域，随着人们环保意识的加强以及能源形势的变化，如何提高柴油机的效率、改善柴油机的排放已经越来越受到人们的重视，对柴油机整机进行研究是解决这个问题的最有效途径。
大多数人认为, 柴油机黑烟滚滚, 污染严重。其实这是一个误解, 之所以会这样, 与柴油机技术落后有着不可分割的关系。随着柴油机技术的进步, 环保性能已大有改善。自1998年以来, 新型公路用柴油机的颗粒物排放量已降低了83%, 氮氧化物的排放量也已降低了63%, 达到欧洲3号或欧洲4号排放标准的柴油发动机已经基本消除了黑烟。这主要得益于90年代以来柴油机技术的不断创新与发展。
柴油机的技术性能指标取决于各工作参数，而其工作参数又取决于其结构参数，并且柴油机结构参数之间存在着有机的内在联系。一个结构参数变化，其他结构参数随之改变。通过对整机的布局、实际循环热计算、动力计算、增压器的选择和对柴油机配气系统、供油系统、润滑系统、冷却系统、起动系统的了解与掌握，能够找出影响柴油机的动力性能指标、经济性能指标、运转性能指标和可靠性耐久性指标的主要参数以及各结构参数之间的最佳配合状态。
1.2 国内外研究及发展现状
发动机柴油化已成为当今汽车行业不可阻挡的发展趋势, 与汽油发动机相比, 柴油发动机具有优良的燃油经济性能和很大的排放性能改进潜力。
重型汽车中, 欧洲、美国和日本已经实现100% 柴油化；商用汽车中, 欧洲和美国都达到了90%, 日本为38%；轿车中欧洲达33%, 日本是9%。在大众3L 路波柴油轿车开发成功以后, 世界上许多大汽车公司在3L以上轿车上使用了柴油发动机。
中国的车用动力柴油化也得到长足的发展。按照2000年实际销售统计, 在重型汽车中柴油化已经接近100% , 大型客车达到90%。如果视农用运输车为一种低档的“汽车”的话, 该领域柴油化也已经达到100%。按照国外商用车的概念, 2000年我国商用车的柴油化率约为40%。当然, 这是按照2000年车辆实际销售数量计算的, 即在新销售的动力车中使用柴油发动机车辆所占的比重,如果以柴油机为动力的车辆与社会车辆总保有量之比来计算, 我国的车用动力柴油化的比例要低一些。
我国柴油机产业自20世纪80年代以来有了较快的发展，2006年，已有车用发动机生产企业60多家，车用发动机生产能力600多万台，其中汽油机450万台左右，柴油机150万台左右。近十年来，我国在车用柴油机生产方面也取得了较快的发展，虽然我国现有的车用发动机的生产能够基本满足轻型车和重型车的需要，但仍然缺少技术含量高的产品，还缺少城市交通用的低排放车用柴油机，适合于轿车配套用的柴油机也极少。我国现生产的车用柴油机就其技术来源而言，引进系列和自主开发系列基本上是平分秋色。但从发展来看，引进机型将会进一步增加，而自主开发机型将会因为性能落后而逐步减少。从总体上讲，我国柴油机产品的技术水平与国际先进水平相比还有一定的差距，引进的产品只相当于国际90年代初期水平，自主开发的产品也就相当于国际50年代中期水平。柴油机以其经济性好、排放低和转矩大等优势，在车用动力方面有很大的发展潜力。国外大中型汽车基本上都用柴油机，而我国重型车动力以柴油机为主，中型和轻型车还有较大比例的汽油机，轿车类仍然是汽油机一统天下。
从全球的角度来看，车用柴油机的竞争一直十分激烈，因而促进了其技术的不断创新和发展。为了满足市场需求、扩大市场占有率、增强竞争实力，近几年世界各大汽车厂、车用柴油机制造商竞相推出了一批新研制或改进提高的产品或技术，这些新产品或新技术基本上体现了车用柴油机的发展方向。电控喷射技术，共轨燃油喷射系统，可变气门正时系统，涡轮增压中冷技术，混合动力，代用燃料等诸多方面。
目前，全国的6l1O型柴油机有大柴6l1O型、锡柴611O型、吉柴6110型、南柴D611OQ型和南柴X611O型五种，均为直列、水冷 四冲程和直接喷射式燃烧室。除自然吸气机外，均有废气糯轮增压机 其中南柴X6110型柴油机主要用于农业机械和工程机械等方面的配套动力，其余四种主要用于汽车的配套动力 分述如下： 。
1 大柴6110型 锡柴6l1O型和青柴6110型三种柴油机是长春汽车研究所根据一汽发展规划参考日本三菱公司的6D14型柴油机设计的，分别由一汽大连柴油机厂、一汽无锡柴油机厂和首锕吉林柴油机厂生产。三种柴油机的结构基本相同，变型产品均多。
2 南柴D6110Q型柴油机是南昌柴油机厂与二汽联合并通过英国吕卡多公司咨询设计的，由南昌柴油机厂生产。
3 南柴X6110型柴油机是南昌柴油机厂在南柴X6105型柴油机基础上通过英国吕卡多公司咨询进行扩缸设计的，也由南昌柴油机厂生产。这种柴油机除基本型外，还有工程机械用、农业用、发电用和船舶用的变型产品。X6110型荣油机研制于80年代初， 缸径Dl10mm、行程S130mm， 排量V7．413L、采用直接喷射费燃烧系统。该机研制的主要目的是为国产联台收割机、工程机械、船舶等提供低燃油耗率，可靠耐久眦及废气排放等达到现行国家规定的动力，X6110型柴油机是X105系列机(缸径105mm，行程120mm)扩大缸径、增长行程的改进型产品， 主要零件加工要在X6105型机的加工线上进行， 这些零件的结构参数既要满足X6110型柴油机的要求，又受X6105型柴油机加工线的制约， 因而结构设计难以完美地进行， 曲轴，连杆， 活塞等运动零件的设计经过了多方案的选择、试验，逐步加以改进，满足了X6110型柴油机的要求。CAA6110AK与AC6110BK是在CA6110-B柴油机的基础上进行强化的2种新机构，其标定功率由原来117kW分别增加到125kW和132．5kW，但易产生节气门断裂故障。
1.3 研究内容和方法
本论文主要研究的内容是6110型车用柴油机总体设计，包括各个系统零件的设计选择。通过实际循环热计算、动力计算，得到6110型柴油机的各个特性曲线。通过对整机的布局、对柴油机配气系统、供油系统、润滑系统、冷却系统、起动系统的了解与掌握，找出影响柴油机的动力性能指标、经济性能指标、运转性能指标和可靠性耐久性指标的主要参数以及各结构参数之间的最佳配合状态。绘制研究各个性能曲线、参数变化曲线以及整机的CAD图和零件图。
第二章 柴油机的总体设计
2.1 柴油机的总体设计
柴油机在工作过程中能输出动力，除了直接将燃烧的热能转变为机械能的燃烧室和曲柄连杆机构外，还必须具有一些机构和系统与以保证，并且这些机构和系统是相互紧密联系和协调工作的。不同类型和用途的柴油机，其机构和系统的形式不同，但其功用是完全一致的。柴油机通常由下列机构和系统组成：
2.1.1 机体零件组
机体组包括气缸体、曲轴箱、气缸套、气缸盖、气缸垫等零部件。
机体为气缸体、气缸水套和曲轴箱形成一体的部件，但也有些机型的机体与曲轴箱分为两个部件，以紧固件相连接。机体是内燃机用以安装各主要零部件的基体，保证运动零件的正常运转。
综上所述，本柴油机由于各大系统的合理设计，使本机具有很多优点，属于大功率、节约能源、改善环境的绿色环保机。专门优化了燃烧系统，使之更具备环保需求，具有功率大、油耗低、燃油省、排放好等优点。6110系列柴油机扭矩更强大，动力更强劲，能够满足用户多拉快跑、节省运输成本、提高经济效益的目的。6110柴油机材质独特、曲轴不断、缸盖不裂、机体更强，其燃油系统应用先进的BQ油泵和汽车发动机技术，采用空气加热器，低温启动性能好，优化燃烧系统，排放也达到了欧I标准，贯彻了ISO9001：2000质量体系标准，同时定期对产品进行抽样试验，保证了产品质量。
对于6110型柴油机的几点改进建议
6110型车用柴油机市场前景一片光明。但受世界能源和环境危机的影响，原油价格不断上涨，生态环境保护提上日程，汽车等机械正在向环保、低耗的目标发展。因此，该柴油机已改进一下几点：
①改进进气系统，减小进气阻力，增大空气滤清器截面面积，增加进气量，增加进气门尺寸，减小排气门大小，使进气更充分。
②改进燃油供给系。可进一步增加喷孔数，减小喷孔直径。另一方面，可改变喷油规律，如采用先少喷后多喷减少滞燃期的喷油量的凸轮，提高动力性。
③增加缸体、缸盖、油泵的刚度，在横隔板加筋板，减小柴油机的震动产生的噪音。
由于毕业设计时间短，该柴油机还有待改进的地方：
如在6110型柴油机优良性能和可靠性的基础上采用增压及增压中冷技术，将进入柴油机气缸的空气，通过增压器预先压缩，提高进气压力，通过中间冷却，降低进气温度，以提高其密度，同时增加喷油量，从而达到多烧燃料，提高功率。
参考文献
[1] 济南柴油机厂．柴油机结构与使用[M]．北京：石油工业出版社，15037.2055．
[2] 陈宏钧. 实用机械加工工艺手册[M]. 机械工业出版社 2003
[3] 崔荣健．柴油机技术现状及发展展望[J]．船电技术，2009，（4）：43-47．
[4] 张振生．柴油机性能优势与发展方向[J]．辽宁省交通高等专科学校学报，2006，8（3）：41-43．
[5]大连柴油机厂.汽车柴油机[M].人力资源出培训中心
[6] Bahram Khalighi ．Daniel C Haworth.Mark S Huebler．Multi-dimensional Port-and-In-Cylinder
[7] 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
[8] 陈家瑞．汽车构造[M]．北京：人民交通出版社，2005.9
[9] 刘仁杰 马丽敏.画法几何及机械工程制图[M]. 中国计量出版社，2007.3
[10] 杨连生．内燃机设计[J]．北京：中国农业机械出版社，1980，35～36
致谢
经过近三个月的努力拼搏，我如期完成毕业设计。毕业设计不仅是一次四年大学综合知识的检验，同时也是对自我意志的一次磨练。在设计的过程中我遇到了很多困难，可我还是选择了继续。这除了与我自己的性格有关之外，还与老师的教导、同学的帮助是分不开的。可以说，是大家的帮助，我才能顺利完成毕业设计。
所以，在这里，我要特别感谢我的毕业设计指导老师因为我以前从未接触过内燃机方面的知识，正是有了杜老师孜孜不倦的教诲，以及对我的莫大的帮助，我才可能这么顺利的完成毕业设计。同时，我也要对那些曾经指导过我毕业设计的老师和帮助过我的同学真诚的说一声谢谢：谢谢大家。
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