XD4110Q柴油机整体设计

1、广西大学机械工程学院 毕业说明书内页摘 要随着经济发展和人民生活水平的提高，现在汽车开始逐渐进入普通百姓的家庭， 成为人们生活中的必需品。汽车，拖拉机，工程机械及农用内燃机是在环境温度及运转工况变化的情况下工作的，随着环境温度及运转工况变化，冷却情况也随着变化，冷却系必须保持内燃机可靠地工作，维持内燃机在最适当的温度下工作。同时，要求起动后能在短时期达到正常工作温度，以减少零件的磨损。现代内燃机的转速和功率不断提高，热负何也愈来愈高，对冷却系统的设计和研究也愈来愈引起很大的注意。冷却系的设计的好坏影响到它的工作可靠性及消耗功率的大小。以及整个动力装置的尺寸，重量及维修的方便性。说明书概述了XD

2、4110Q柴油机冷却系统的作用，组成，布置，冷却方式及工作过程，主要介绍了水泵的设计过程，并结合了系统分析及计算，还有本设计过程中的心得体会，最后还附有参考资料和附表及翻译。在本次设计过程中使用到了Pro/Engineer 2000i、AutoCAD 2000、word 2000, 及VB等计算机应用软件。这不但要求把所学的专业知识联系起来，而且还提高了计算机应用能力，拓宽了知识面。在设计即将完成之际，我要向喻锡臣老师表示衷心的感谢。是他提供了参考资料和专业文献，还给予了耐心的指导和帮助，才使得设计得以按时顺利完成。同时，要感谢本次设计中小组成员的各位同学的共同探讨与帮助。但由于所学有限，设计

3、中仍存在不足，请各位老师和同学们多提宝贵意见。The Summary:With the economic development and improvement of the living standards of the people, the automobile begins to enter ordinary common people's family gradually now, Become the necessities in people's life. Automobile, tractor, engineering machinery and agricu

4、ltural internal-combustion engines in environmental temperatures turn round situation who operating mode change work, And turn round with environmental temperature the operating mode change, cool the situation with the change, Cooling the department must keep the internal-combustion engine working r

5、eliably , keep the internal- combustion engine and work under the most proper temperature. Besides, can reach normal job temperature in short-term after requiring starting, in order to reduce the wearing and tearing of the part. And power raise constantly modern the rotational speeds of internal-com

6、bustion engines, hot to shoulder even more and more high any, And study and bring very big one's attention to the design cooling systematically more and more. Cool the quality job dependability of influencing it of design of the department and size of consuming the power. And the size of the who

7、le motive equipment , the convenience nature of the weight and maintenance. The manual has summed up XD4110Q diesel engine and cools systematic function , form , assign, Cool way and work course, design process to recommend water pump mainly, And combine network analysis and calculate , there are ga

8、ins in depth of comprehension in a design process, Still enclose the reference material and attached list and translate at last. Using to 2000 ies of Pro/Engineer, AutoCAD 2000, word 2000 in the course of designing this time, and computer application software, such as VB,etc. This not only requires

9、connecting professional knowledge studied but also but also improved the computer and use ability , Have widenned the range of knowledge. At the time of designing and finish soon, I want. It is he that has offered the reference material and technical literature, also offer the guide of the patience

10、and help, Finish smoothly on time to design to just make . Besides, should thank the common discussion of the group member's every classmate in this design and help. But study limitedly, still exists insufficiently in the design, ask every teacher and classmates to propose valuable purpose more.

11、目 录摘要-1一、 前言 -4二、设计目的、原则、主要技术参数-5三、XD4110Q柴油机整机布置-9四、XD4110Q柴油机主要零件的配合间隙-11五、主要的附件及型号-14六、XD4110Q柴油机主要零部件的结构特点-16七、热力计算-21八、动力计算-28九、飞轮设计-33十、专题设计-35十一、设计总结-45十二、计算程序-46十三、附录-56一、 前 言毕业设计是大学四年学习生活的最后一个环节，是对四年学习效果的一次检阅，也是从理论到实践的一次尝试。尽管我们老师的悉心的教导下，掌握了一定的理论知识，但是对实际的许多方面还是有一定的欠缺。在不断的摸索过程中，我们迈出了走向实践的第一步。

12、毕业设计的优劣将标志着我们的大学四年学习效果的好坏。因此，毕业设计也对我们以后能否成功走向社会影响至深。内燃机的出现和发明可以追溯1860年，莱诺依尔首先发明了一种大气压力式内染机，并历经几代科学家的努力，内燃机的技术和性能日趋提高和完善。1892年，德国的工程师鲁道夫·狄塞尔提出了一种新型内燃机的专利，即在压缩终了将液体燃油喷入缸内，利用压缩终了气体的高温将燃油点燃，它可以采用大的压缩比和膨胀比，没有爆燃，热效率可以比当时其他的内燃机高一倍。这种构想5年之后终于变成了一个实际的机器，即压燃式发动机柴油机。内燃机自发明到现在已有百年的历史，在这百年里，内燃机已成为当今用量最大、用途最

13、广、无一与之匹敌的最重要的热能机械，是人们赖以生活和生产的重要的动力设备，在国民经济和国防建设及人们生活中发挥着重要的作用。内燃机发展迄今已达到了一个较高水平。50年代初兴起的增压技术在发动机上的广泛应用和70年代开始的电子技术及计算机在发动机研制即应用，这两个发展趋势至今都方兴未艾，而随着能源的短缺和环境污染日趋严重。内燃机正面临着排气净化法规和燃油消耗法规进一步强化的严重挑战，从而促进了各种基础研究和应用研究的发展，使当代内燃机技术达到一个新的水平。我国的内燃机发展起步晚，技术水平和工艺水平落后。产品的数量和质量上和世界水平相比还有较大的差距。这样就要求我们加大研制和开发的步伐，争取在最短

14、的时间内迎头赶上世界水平。我们设计的XD4110Q柴油机是在玉柴的YC6105QC机的基础之上，减少缸数和对一些关键部位进行改进设计的，为了填补玉柴的车用柴油机在6090 KW功率范围的空白而设计的，用以装配小型载货车和轻型客车，在小型的越野车上也适用。我们在设计中尽可能的选用了YC6105QC的柴油机的零部件及附件，保证用原来的生产线和工艺来生产出新产品，提高产品的经济效益。在设计中运用了AutoCAD、Word及VB力求设计更完美、成熟 。由于是第一次用所学的知识进行的发动机设计，所以在设计中错漏的存在是难免，希望老师能明察秋毫，予以批评指正，使所设计的发动机更加符合设计要求。二、设计目的

15、、原则、技术参数（一）设计目的 柴油发动机具有燃料经济性好、热效率高，工作可靠、耐久性好、功率范围广、潜力大、防火安全性好等优点。目前，柴油发动机已经广泛用于工程机械、农田机械、大型的机车，船舶等方面，中大型货车，牵引车，长途大客车等都逐步向柴油发动机方向发展。为了更广泛地推广和发展柴油发动机，我们在YC6108柴油发动机的基础上，改型设计出XD4110Q柴油发动机，XD4110Q柴油发动机主要应用于中型栽货汽车中，在中型客车和越野车上也可配用。（二）设计原则XD4110Q柴油发动机上参考YC6108Q柴油发动机设计而来的，所以为了“三化”的要求，除在几个关键部位进行改进外，其余的零部件尽量地

16、与YC6108Q柴油发动机互相选用。这样可降低成本和利用原来的生产线.（三）、XD4110Q柴油发动机的主要技术参数：气缸排列形式 立式 直列，水冷，四冲程，自然吸气式气缸型式 干式燃烧室型式 直喷式气缸数 四缸径（） 110行程（mm） 112活塞总排量（L） 4.257压缩比 17.5:1标定功率（KW） 80 标定转速（r/min） 3000最大扭矩（N·m） 278最大扭矩转速(r/min) 19002200 全负荷最低燃油耗（g/KWh） 228机油燃油消耗比（） 0.8排气温度（） 650排气烟度（Bosch） 3.8工作顺序 1-3-4-2曲轴旋转方向（从飞轮端看） 逆

17、时针润滑方式 压力、飞溅混合式冷却方式 闭式强制循环水冷却起动方式 电起动整机净质量（Kg） 350外型尺寸（长×宽×高）（mm） 840×664×730配气相位 进气门开（上止点前） 17° 进气门关（下止点前） 43° 排气门开（下止点前） 61° 排气门关（上止点前） 18°气门间隙 进气门（） 0.40 排气门（） 0.45静态供油提前角 上止点前半场18°±2°喷油器开启压力（Mpa） 19±0.5机油压力 高速时(Mpa) 0.6 怠速时(Mpa) 1两级调速器控

18、制转速 最低空车转速（rpm） 600 最高空车转速(rpm) 3080 调速器控制范围(rpm) 2800,600各种螺栓螺母拧紧力矩（N×M） 气缸盖螺母 230±20 主轴承螺母 240±20 连杆螺栓 190±20飞轮螺栓 190±20气缸盖螺栓 110±20主轴承螺栓 140±20机油容量（L） 12（其中油底壳10）最大爆发压力（bar） 88大气状态P。/T。（bar/K） 1/295注标定功率，最大扭矩，全负荷最低燃油耗系指进气温度25，进气干空气压99Kpa，水蒸气分压1Kpa，进气总压10Kpa时的测量值

19、，如试验时环境与此不符时，应按汽车发动机性能试验办法中列出的计算修正，标定功率允差±5%，其它转速下速率允差±6%（四）、主要技术参数分析由有效功率公式： = =0.7854×1、 平均有效压力 ,设计时选取适当的、。经计算，XD4110Q的平均有效压力=7.141 bar。2、 活塞的平均速度活塞平均速度与转速n和S/D有关转速 n=2800 rpm 由设计要求而定S/D=125/105 也是由结构决定所以经计算可得 =11.64 m/s现代中高速柴油机的S/D约为1.051.2之间，一般不应超过13 m/s。XD4110Q的S/D=105/125=1.19 偏

20、上限，说明行程S偏大。=11.64 m/s < 13 m/s,符合要求。 由=(××Z×0.784/)×(D/100 代入数据计算得：=72.13 KW设计要求 =70 KW，误差在5 以内，故符合要求。3、 强化指标：, 由于XD4110Q的和在现在中小功率的车用柴油机的参数范围中均偏下限。由此可见，本机的强化程度较低。×=7.08×11.64=82.4.强化程度低，意味着材料与工艺的要求较低，比较符合我国的国情。4、 升功率: /(Z×)XD4110Q 升功率/(Z×)=71.7/(4×1.08

21、2)=16.517 (KW/L)。现代中小型车用柴油机的升功率范围在1522KW/L之内，本机的升功率偏低，说明强化程度不够，气缸容积利用较差，结构不够紧凑，尺寸偏大。5、 比重量：G/XD4110Q重量G约为400f，所以G/约等于5.58f/KW。现代车用柴油机的比重量为3.56.8/KW，所以XD4110Q的比重量属于中等水平，故在材料利用方面仍然不足。所以，发动机设计应以本国的国情为出发点，根据实际情况设计适销对路的发动机。同时发动机的设计和制造由材料和工艺来保证，只有材料和工艺水平提高，设计水平才能相应的提高，所制造的发动机水平才能更上一层楼，更上一个档次，实现发动机的强化和优化。三

22、、XD4110Q柴油机整机布置（一）机体：为了使发动机有较好的刚度和强度，同时又要利于各种零 件的装配，XD4110Q的机体采用龙门式机体。采用湿式缸套。（二）曲轴：XD4110Q曲轴的形式采用整体式，轴承采用滑动轴承，支承形式用全支承。第五主轴颈上装止推片，可以避免曲轴各轴拐承受功率消耗者的轴向推力作用。（三） 缸盖：XD4110Q柴油机的气缸盖为合金铸铁件。为了加工和装的方便，本机采用两缸一盖的形式。前、后可以互换。进、排气道分置在气缸盖两侧。在气门室盖上设计有加注机油孔。（四） 活塞：活塞的材料用66-1高硅稀土铝合金，燃烧室形状由花瓣形改为“”。活塞环采用两道气环和一道油环的结构。活塞

23、销座压入两个钢环，以增大销座的刚度和强度。活塞销采用全浮式。（五） 连杆：XD4110Q连杆用合金钢锻造。大头采用45°斜切口，连杆大头和大头盖采用锯齿形定位接合。（六） 飞轮和飞轮壳：飞轮和飞轮壳位于曲轴后端，飞轮圆周上压入起动齿圈，飞轮和离合器装配在一起。飞轮壳上有安装离合器推杆的定位孔。（七） 进排气门、气道的布置：XD4110Q采用顶置式气门。气缸二气门，排列方式为进排进排。进、排气道分布缸盖两侧，凸轮轴布在排气道一侧；喷油泵、喷油器则布置在进气道一侧。进、排气道分开，主要是避免排气对进的加热，影响充气效率。（八） 凸轮轴：XD4110Q机凸轮轴布置在机体中部，由曲轴通过中间

24、惰性齿轮传动。采用全支承形式，共五档支承。凸轮与挺柱设计时应有一定的偏心，保证在凸轮运动时挺柱也能转动。凸轮轴止推片安装在前端。（九） 空气压缩机、空气滤清器、节温器、水泵与风扇：XD4110Q柴油机的空压机采用Z0。15/8单缸风冷活塞式微型空压机，布置在齿轮室后面。曲轴通过齿轮传动，后端通过连轴器驱动喷油泵。空气滤清器采用KO2209型空滤器。共两个，每两个缸用一个。节温器选用145型蜡式双阀节温器，只用一个，布置于冷 却水总管处。水泵与风扇做成一体，装在同一根轴上，由曲轴通过皮带传动（十）传动机构（如上图所示）（1） 凸轮轴正时齿轮；（2） 正时惰性齿轮；（3） 高压油泵齿轮；（4） 曲

25、轴正时齿轮；（5） 中间齿轮；（6） 机油泵驱动齿轮；曲轴齿轮为主动轮，上方通过正时惰性齿轮带动凸轮轴齿轮及高压油泵齿轮，下方则通过中间齿轮驱动机油泵。外部的皮带传动是由曲轴的皮带盘通过三角皮带驱动冷却水泵和充电发电机。四、XD4110Q柴油发动机主要零件的配合间隙：序号 配合部位 图纸尺寸配合性质 标准值允许极限值1排气门座孔/排气门座/过盈0.0450.0952进气门座孔/进气门座/过盈0.0450.0953缸盖导管孔/气门导管外圆/过盈0.0100.0464气门导管孔/排气门/径向间隙0.0400.0810.35气门导管孔/进气门/径向间隙0.0250.0660.256气门下沉深度0.8

26、1.22.5 7气门摇臂孔/气门摇臂轴/径向间隙0.0200.0620.2 8气缸套/活塞裙下部/径向间隙0.1300.1950.429气门挺柱孔/气门挺柱/径向间隙0.0200.0620.210凸轮轴衬套孔/凸轮轴颈/径向间隙0.060.1090.2511正时惰性齿轮衬套孔/惰性齿轮轴/径向间隙0.020.0620.1212正时惰性齿轮厚/惰性齿轮轴高/轴向间隙0.070.2513活塞环槽高/第一气环高/轴向间隙0.090.12514活塞环槽高/第二气环高/轴向间隙0.050.08515活塞环槽高/油环高/轴向间隙0.040.07516活塞环压入110内径量规内检查开口间隙0.40.62.5

27、17连杆大头轴承孔/连杆轴颈/径向间隙0.0820.1480.2518连杆衬套孔/活塞销/径向间隙0.0250.0470.1219主轴承孔/主轴颈/径向间隙0.0720.15720活塞销座孔/活塞销/过盈0.0020.02421曲轴止推面间隙轴向间隙0.090.24322凸轮止推垫圈/凸轮止推板/轴向间隙23齿轮之间的啮合间隙间隙0.070.3024间隙1.01.225活塞上止点时与缸盖面距离/单向最小间隙0.126机油泵转子厚/泵体孔深/加垫调整间隙0.070.1527机油泵体孔/外转子外圆/径向间隙0.030.122五、主要的附件及型号:（一）喷油泵总成型号 A型加强泵形式 单列柱塞式柱塞

28、直径（） 9.5（右旋）柱塞行程（） 8出油阀门直径（） 6调速器形式 机械离心两极式角度提前器 机械离心式自动提前角 5°6°输油泵形式 活塞式供油压力（Kpa） 98供油量(ml/m) 2700（二）喷油器形式 长形多孔式型号 PF68S19偶件型号 ZCK154S32喷油压力（Mpa） 20±0.4（三）柴油滤清器形号 CXD710形式 旋装式（四）机油滤清器（1） 粗滤器型号 JX0818（滤芯）形式 旋装式（2） 细滤器型号 FL100形式 转子离心式（五）空气滤清器型号 KD2209形式 组合式纸质滤芯式（六）节温器型号 145型形式 喷式双阀式开启温

29、度（） 76±2全开温度（） 86±3（七）机油泵转子型号 JZX2525形式 内外转子式排量（L/min） 32（八）风扇 型号 钢片组合式（九）水泵形式 离心式转速（rpm） 3560排量(P/min) 300（十）压气泵型号 Z-0.15/8型形式 风冷单缸活塞式排量（/min） 0.165（十一）起动电机型号 ST614A电压（V） 24功率（KW） 0.5（十二）充电发电机型号 JF252(W25)电压（V） 28功率（KW） 0.5接地形式 负极接地转向（从驱动端看） 顺时针驱动皮带轮 C120型六、XD4110Q柴油机主要零部件的结构特点（一）曲轴飞轮组曲轴是

30、发动机中最重要的机件之一，它的尺寸参数在很大程度上不仅影响着发动机的整体尺寸和重量，而且也在很大程度上影响着发动机的可靠性和寿命。随着内燃机的发展和强化，使曲轴的工作条件愈加苛刻。因此，曲轴的强度和刚度问题就变得更加严重。所以，设计曲轴时必须正确选择曲轴的参数、结构形式、材料与工艺，以求获得最经济、最合理的效果。 曲轴是在不断周期性变化的气体压力、往复和旋转运动质量的惯性力以及它们的力矩（扭矩和弯矩）共同作用下工作的，使曲轴既扭转又弯曲，产生疲劳应力状态。统计分析表明，曲轴的破坏80左右是由弯曲疲劳产生的，所以曲轴的设计首先要保证弯曲疲劳强度，在刚度方向则应保证它有尽可能高的弯曲和扭转刚度。

31、XD4110Q采用整体式曲轴。它具有工作可靠、重量轻的特点，而且刚度和强度较高，加工表面较少。 XD4110Q曲轴采用稀土镁合金球墨铸铁，加工时经正火处理，曲颈表面淬火处理。以提高球墨铸铁曲轴的塑性和韧性。 飞轮是一种功能存储器，它起着调节曲轴转速变化和稳定转速的作用。 由于四缸机曲轴的二阶往复惯性力得不到平衡，所以XD4110Q柴油机的飞轮设计比YC6110Q机的飞轮要设计得厚一些，起着稳定转速和稳定平衡的作用。（二）连杆组 内燃机的连杆组包括连杆体、连杆盖、连杆轴瓦和连杆螺栓。而连杆体又常分为连杆小头、杆身和大头。连杆组的作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞组上的力传

32、给曲轴。 连杆体除了有上下运动外，还左右摆动，做复杂的平面运动。连杆的载荷是拉伸和压缩。连杆是一细长杆体，在压缩载荷的作用下，还会引起平行与和垂直于曲轴轴线平面内的弯曲。而连杆摆动的角速度和转动惯量产生的惯性力矩，也使连杆承受附加弯矩。 所以，连杆主要承受的是气体压力和往复惯性力所产生的复变载荷。所以设计时应首先保证连杆具有足够的疲劳强度和结构刚度。因此，必须选用高强度的材料，合理的结构形状和尺寸，并采取提高强度的工艺措施等。 目前，连杆设计趋向采用短连杆方案，常用连杆比()范围在1/41/3.3之间。XD4110Q柴油机的值为1/3.6，属于中等连杆比。对于四冲程高速内燃机来说，最合理的连杆

33、长度应该是保证连杆及相关机件在运转时不与其它机件相碰情况下的最短长度。由于连杆长度的偏差直接影响发动机的压缩比和装配关系，所以其制造公差要保持在±0.05±0.1的范围内。 为了保证连杆在结构轻巧的条件下有足够的刚度和强度，选用精选含碳量的优质中碳结构刚45模锻，在机械加工前应调质处理（淬火后高温回火），以得到较高的综合机械性能，既强又韧。为了提高连杆的疲劳强度，不经机械加工的表面进行喷丸处理。为了加强连杆的结构刚度和强度，在杆身设计中一般采用“工”字形截面；在连杆小头设计中采用三圆弧过度，小头部做成梯形；在大头上设计合理的加强筋，尽量缩短连杆螺栓孔的距离，尽可能的采用平切

34、口等措施，以达到最佳的设计效果。 同时，为了减少磨损，还要选用合适的轴承和保证良好的润滑条件。（三） 塞组设计 本次设计所选专题为活塞组设计，所以设计结构特点在专题设计中详细阐述，在此就简略不提。（四）机体机体构成内燃机的骨架，机体内外安装着内燃机所有主要零件及附件。为了保证内燃机的活塞、连杆、曲轴、气缸等主要零件工作可靠，耐久，它们之间必须保持精确的相对位置。因此，在机体设计中必须对重要表面的尺寸、几何形状、相互位置等提出很严格的公差要求。机体是一个结构复杂的零件。它的尺寸较大，是内燃机中最重要的一个零件。机体在工作中承受很复杂的负荷，因此，机体要有足够的扭转刚度。为了保证曲轴主轴承工作可靠

35、，主轴承座应有足够的刚度。为了保证燃烧室密封可靠，气缸体上平面密封部位也应有足够的刚度。XD4110Q柴油机的机体采用“龙”门式机体。它具有较高的刚度，可以承受大的工作机械负荷和经常在大负荷下工作。由于机体和曲轴箱做为一体，密封就比较简单，而且重量较轻，刚度大，结构紧凑，制造也较方便，可以广泛应用于汽车、拖拉机中。XD4110Q柴油机的缸心距与YC6110QC机相同，所以总长上等于YC8105QC的总长减去两个缸心距的距离，而总高不变。由于工作的改变，部分尺寸有所变化。XD4110Q机的机体材料用HT2040的优质铸铁。机体的壁厚约为58。在适当的部位采用筋条来加强。XD4110Q柴油机采用湿

36、式缸套，其冷却较好，更换方便，制造容易，比较适合我国的国情。它的缺点就是容易产生“穴蚀”。（五）气缸盖 气缸盖的作用是密封气缸，与活塞共同形成燃烧空 间，并承受高温、高压燃气的作用。所以设计时首先要保证有足够的钢度和强度；同时根据形成和燃烧方式合理的燃烧室形成，气门和气道的布置合理，力求内燃机性能良好，最后还要结构力求简单、铸造工艺良好、冷却合适。XD4110Q柴油机采用两缸一盖的形式，其两个缸盖设计成可以互换。缸盖在“鼻梁区”（气门座孔与喷油器孔的地区）采用喷管强制冷却的方式。可以在两气门孔座间挖去一个小块，以消除热应力。XD4110Q柴油机采用螺旋进气道，一提高压缩过程中的涡流强度。（六）

37、配气机构 内燃机的配气机构应保证各气缸换气良好，充气系数应尽可能高。四冲程内燃机都采用气门凸轮式配气机构。这种机构工作可靠，尤其是进排气门能够持久地保证燃烧室的密封性。但是这种机构在高速运转时易发生振动、噪音和不正常磨损等问题，所以在设计时应注意。 XD4110Q柴油机的配气机构由凸轮轴、挺柱、挺杆、摇臂和气门组成。气门顶置，凸轮轴中置，由中间的挺柱、挺杆、摇臂传递运动。 XD4110Q柴油机凸轮的设计型线用高次多段式型。这种凸轮的特点就是凸轮各段线型过渡平滑，配气相位准确等。 本机的气门头部密封锥角用45°，为平顶气门，这样可以减少气门从燃气中承受的热量，改善排气门的工作条件。 设

38、计挺杆时，使它的轴线和凸轮的轴线有一定的偏移量。这样挺柱在工作时能缓慢旋转的能力，使磨损均匀，同时产生一个侧压力，使挺柱在导管中滑动时产生油膜，便于挺柱的润滑。 挺柱设计在保证足够刚度的前提下，尽量的减轻重量。由于挺杆的刚度差，是整个配气机构的薄弱环节。 摇臂是一个双臂杠杆，两臂承受较大的弯曲应力，所以要保证它有一定的抗弯强度。因此，两臂采用“工”字形或“丁”字形断面，它与气门接触的那个臂的头部具有圆柱表面。 气门弹簧的作用是使气门机构回位，增大气门对气门座的压力，提高气门的密封作用。XD4110Q柴油机的弹簧采用圆柱形螺旋气门弹簧，每个气门配两个旋向相反的弹簧，既可以减少弹簧的高度，又可以获

39、得比较平坦的弹簧弹性，使气门的惯性力曲线匹配良好；降低弹簧应力，提高弹簧工作的可靠性。此外，两个弹簧的固有频率不同，只要设计合理，就能互相阻尼的作用，从而减少共振断裂的危险，而且两个弹簧的旋向不同，万一一个弹簧断裂也不会卡死另一个弹簧，使弹簧失效。（七）润滑、冷却与起动系统 1、润滑系统一个良好的润滑系统，应满足以下各项要求：（1） 以一定的压力和一定的油量供油至各摩擦表面。能够自动的将机油滤清，清除机油中的机械杂质，经常保持机油的清洁。（2） 能够自动冷却机油，不断地散发传给机油的热量，将油温保持在一定范围以内。（3） 润滑系统的部件功率消耗小，机油耗量少。（4） 工作可靠、油路供给不会堵塞

40、和不会有漏油现象。（5） 维修和维护方便。 XD4110Q柴油机采用复合式润滑系，即既用压力润滑，又用飞溅润滑和润滑脂润滑。这样润滑效果较好，能更有效地保证发动机的正常工作。XD4110Q柴油机的机油泵采用JZX2525内外转子式机油泵。由于YC6110QC柴油机的机油泵也选用JEX2525型，供油量为42 L/min,XD4110Q柴油机的供油量略少，约为32 L/min就可以了。为了不改变XD4110Q的结构，故在批量生产中可减薄转子的厚度，以达到减少供油量的目的。XD4110Q柴油机的机油粗滤器选用JXD818滤芯式滤清器（纸质滤清器 旋装式）。机油精滤器采用FL100转子离心式滤清器，

41、和YC6105QC一样。2、 冷却系统一个良好的冷却系统应满足下列要求：（1） 热能力能满足内燃机在各种工况下时运转时的要求。（2） 冷气系统功率消耗小。起动后，能在短时间内达到正常的工作温度。（3） 体积小、重量轻，又便于拆装维修。（4） 使用可靠、寿命长、制造成本低。XD4110Q柴油机的冷却系统采用闭式强制循环冷却系统，为水冷式发动机。这种冷却方式的冷却效果好，而且冷却液比较经济。YC6110QC机的冷却系统采用两个145型蜡式双阀节温器。而XD4110Q机从发动机的工况和供水量考虑，只配用一个145型蜡式双阀节温器即可，也可以做其它的考虑。冷却风扇在YC6105QC机上选用的是工程尼龙

42、整体式风扇。而XD4110Q机考虑到发动机有时可能过热和装车时的质量的工作状况比较恶劣，所以风扇还是采用YC6105QC柴油发动机的钢片组合式风扇。XD4110Q柴油机的水泵仍然选用YC6105QC柴油机的离心式水泵。3、起动系统 起动系统要完成内燃机的起动，必须同时具备以下五个条件：（1）、起动系统必须供给足够大的起动力矩，克服内燃机的起动阻力矩；（2）、起动系统必须将曲轴加速到一定的转速；（3）、在压缩冲程终了时，所形成的混合气具有着火限度以内的过量空气系数；（4）、在压缩冲程终了时， 空气的温度高于燃料燃点的温度；（5）、每次爆发后的气体功都应大于阻力功，才能使内燃机逐渐地上升到稳定转速

43、。 XD4110Q柴油机的起动电机仍选用和YC6105QC柴油机一样的ST614A（QD274）型起动电机。其功率为5.1KW(7.5PS),电压用24V。所以，由于用同样的电机去起动四缸机，因而XD4110Q的起动性能和加速性能应都比YC6105QC柴油机好。七、热力计算（一）已知缸径 D=110 行程 S=112缸数 I=4 活塞总排量 =4.257L压缩比 =17.5 标定功率 =80 KW额定转速 n=3000 rpm曲柄半径/连杆长度 R/L=1/1.36大气状态 =1 bar =295K燃料平均重量成份 C=0.87; H=0.126; O=0.004燃料低热值 =42496 KJ

44、/Kg（二）根据设计要求和以往的设计经验，选择某些设计参数1、 过量空气系数柴油机的一般在1.22.0之间，由于XD4110Q为高速直喷式发动机，不可能很大，但过小则会燃烧不足。故取=1.452、 最高燃烧压力直喷式柴油机=6090 bar，由于是高速柴油机， 取较高值。取=88bar。3、 排气终点温度 一般四冲程非增压柴油机=700900 K；（1）由于转速的提高，部分燃烧延长至膨胀过程中进行，是提高；（2）由于负荷的增加，后期膨胀比减小，升高；（3）压缩比的增加，膨胀比也增大，膨胀较充分，这会使有所下降；XD4110Q属高速柴油机，大，直喷式燃烧室使燃烧速度加快，燃烧较完善，后燃期缩短。

45、故取=800K。4、 机械效率 一般发动机=0.60.83由于XD4110Q机的润滑条件较好，磨损较小，故可取到0.835、 热量利用系数非增压柴油机=0.650.85放映的是实际燃烧过程中燃烧的完整程度。（1） 排气门早开晚关，排气效果好，加上气门重叠，可取大些；（2） 对柴油机而言，燃料损失小，可取大些；（3） 采用顶置气门，热损失也较小，可取大些；（4） 直喷式燃烧室，燃烧性能好，也较大； 故XD4110Q的取=0.75.6、 残余废气系数 一般柴油机=0.030.06，XD4110Q为直喷燃烧室，燃烧性能好，取小些，由于压缩比较高，排气较干净，故取0.04。7、 进气加热温度升高T一般

46、T=040，影响T的主要因素有：发动机的冷却方式，转速和负荷，配气系统的结构布置，发动机工作时的环境温度等。XD4110Q为水冷式发动机，T较高，但本机由于是高速发动机，n=3000 rpm，而且采用的是气门换气方案，所以T不应很大，取T=20。8、 示功图丰满系数的范围一般在0.920.96。由于四冲程内燃机的冲程损失小，所以可取大些，取=0.96。9、 压缩多变指数的大小取决于工质与气缸壁的传热情况，其范围在1.381.40之间。 （1）、转速大，热交换的时间少，向缸壁的传热量和气体泄露量减少，提高； （2）、负荷大，气缸壁平均温度高，使工质在压缩初期从缸壁接受的热量较多，后期放热少，增大

47、； （3）、气缸尺寸较大，传热损失少，增大； （4）、直喷式燃烧室，较高； （5）、较大，工质后期传热量大，泄露增加，使得下降；（6）、采用水冷方式，冷却强度大，较小；（7）、进气终了温度较高，工质在压缩过程中传热量大； 综上所述，可取=1.410、 平均膨胀多变指数一般取1.151.25。XD4110Q机的转速高，热量利用系数高，后燃少，故本机取1.18（三）热化学计算：1、 理论所需的空气量 = = =0.501 Kmol/燃料2、 新鲜空气量 =1.45×0.501=0.727 Kmol/燃料3、 理论上完全燃烧（1）时的燃烧产物=+0.79 = =0.531 Kmol/燃料4、 1.45时的多余空气量为（-1）（1.45-1）×0.501 0.226 Kmol/燃料5、 燃烧产物总量 +（-1）=0.531+（1.45-1）×0.501=0.7576、 理论分子变更系数1+ =1+=1.045 7、实际分子变更系数1.043（四）换气过程参数的计算1、取0.9则进气