车用四缸柴油机总体设计

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1、前言柴油机是一种得到广泛应用的原动机，大型载重汽车、船舶、工程机械、内燃机车和农用机械大多采用柴油机作为动力；轿车发动机中柴油机的份额也在逐年增加。柴油机工业与柴油机研究开发技术不但对国民经济的发展有重大影响，与国家的安全也有密切关系。努力提高柴油机研发技术水平，发展柴油机工业是我国发展经济、富国强兵的历史任务中一个不可或缺的内容。1汽车用柴油发动机的产生自从1876年奥托(NicolausAugustOtto)发明四循环煤气机以来，内燃机就脱离了过去大气压原动机的范畴，大大提高了发动机的效率，承袭了当时处于全盛时期的蒸汽机的宝座。距那时半个世纪以前，即1824年，卡诺（SadiCarnot）

2、曾发表了热力机的经典理论—卡诺原理。R.狄赛尔（RudorfDiesel）致力于实现这个理想循环，他在奥托之后的21年，即1897年，最先完成了压缩点火发动机（柴油机）。2柴油机相对于汽油机的特点2.1构造在结构方面，柴油发动机与汽油发动机具有基本相同的结构，都有气缸体、气缸盖、活塞、气门、曲柄、曲轴、凸轮轴、飞轮等。但前者用压燃柴油作功，后者用点燃汽油作功，一个“压燃”一个“点燃”，就是两者的根本区别点。与汽油机相比，柴油机的优点是柴油价格便宜，经济性好，并且它没有点火系统，所以故障较少。但柴油机由于工作压力大，要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度，所以柴油机比较笨重，体积较大；柴油机的喷

3、油泵与喷嘴制造精度要求高，所以成本较高；另外，柴油机工作粗暴，振动噪声大；柴油不易蒸发，冬季冷车时起动困难。2.2动力性能柴油机低速大扭矩的特性，为汽车提供了更好的使用性能。通过采用先进的燃油喷射技术和电控技术，现代柴油机在动力性，加速性，舒适性指标上已经无异于汽油机。功率和转速范围很大（功率1—65580KW，转速54—5000r/min），因此应用领域宽。2.3燃油经济性石油资源的日益馈乏、油价飞涨，使人们对内燃机的燃油经济性愈来愈重视。在1899年，德国工程师RudolfDiesel发明了的19.6L单缸柴油机的热效率达26.2%，从而向世界宣布了柴油机惊人的燃油经济性。究其原因，柴油比

4、汽油更容易提炼，而且价格通常也比汽油更便宜；特别是柴油燃烧时具有40%到45%的能量获得率，而汽油只有30%到33%的能量获得率，这种差异直接导致了两种燃料消费量的巨大差异—也就是说，同等排量的柴油发动机要比汽油发动机更省钱。2.4环保环境污染日渐严重，对人类生存环境的保护已成为全人类的共识。柴油发动机排放污染物中的HC、CO含量很低，一般只有汽油发动机的几十分之一，其NOx排放量与汽油机大致处于同一数量级，但柴油微粒排放量相对较高，约为汽油机的30-80倍。因此，柴油机排放主要控制NOx和微粒的排放量。为此，现代柴油机上采用了很多先进、成熟的电控技术和排放净化方案，如涡轮增压中冷、高压共轨电

5、控喷射系统(TDI)、废气再循环（EGR）等技术措施使ＮＯ和颗粒物的排放方面得到近一步改善，可以满足未来欧Ⅳ排放法规的要求。3柴油机市场概况和分析世界最大的柴油机生产地区依次是西欧、日本和北美，世界多缸柴油机产量的70%进入汽车市场，15%-25%用于拖拉机和农业机械，5%-15%用于工程机械，5%-10%用于发电机组，1%-5%用于船舶。先进柴油机技术的应用，使柴油机的综合性能有了极大的提高。90年代中后期!欧洲联盟国家车用柴油机达到了欧Ⅱ和欧Ⅲ排放标准；与1988年相比，2005年（欧Ⅳ）轻型柴油车的微粒排放可降低93%。在欧洲，柴油轿车的销售量已占总销量的1/3以上，并且这一数字仍在不断

6、增长。据预计，整个欧洲的柴油车市场份额将很快达到40%，在近10年内，有望达到50%。在欧洲，90%以上的出租车采用柴油机动力，因为出租车更注重燃油成本。在美国，虽然目前柴油轿车所占的市场份额还不足1%，但实际上，除了目前全美94%的货物运输、60%的公共汽车都是以柴油机作为动力之外，在小轿车的柴油化方面也有进展。2002年仅大众公司就在美国销售了2800辆柴油轿车。因此，在开发各种代用燃料汽车的同时，先进技术的柴油机汽车仍将得到广泛的采用。4柴油机发展展望柴油机的大功率，低排放，良好的电子控制等显著优点将使柴油发动机在新的时代有长足的发展。现在全球各大厂商正致力于新型绿色环保柴油机的研发，在

7、而起关键是在燃油的精确配置和废气的后置处理，各多的电子新科技将运用到新一带柴油机上。而且在混合动力方面柴油机也有其应用特点，高扭矩配合电动汽车的快速响应和０排放，将是一种很不错的选择。而且柴油机普及也得到了各国政府的普遍支持和政策鼓励，柴油机技术的开发和技术更新日新月异。所以在今后的汽车时常，柴油机将得到更普遍的应用。目录摘要IABSTRACTII第1章内燃机设计总论11.1内燃机主要设计指标和设