YC4108型柴油機(jī)改型總體設(shè)計及活塞三維設(shè)計

1、本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題 目：yc4108型柴油機(jī)改型總體設(shè)計及活塞三維設(shè)計學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 系： 動力工程系 專 業(yè)： 熱能與動力工程 班 級： 熱能081班 學(xué) 號： 5802308010 姓 名： 胡翔 指導(dǎo)教師： 王洪夫 填表日期： 2012 年 3 月 21 日4一、 選題的依據(jù)及意義柴油機(jī)作為內(nèi)燃機(jī)的一種，已經(jīng)成為廣泛使用的一種動力機(jī)械，在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著舉足輕重的作用，其功率覆蓋范圍廣，從而使其使用范圍幾乎遍及各個生產(chǎn)領(lǐng)域。目前對柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，動力性等性能提出更高的要求。本設(shè)計任務(wù)主要是在原機(jī)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行總體設(shè)計，并進(jìn)行活塞的三維設(shè)計，達(dá)到提升發(fā)動機(jī)性能的目的。

2、降低機(jī)油消耗量，減少燃燒室積炭，降低污染物排放；降低燃油消耗量，提高柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性；保證柴油機(jī)工作的可靠性和穩(wěn)定性。一、 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述） 現(xiàn)代的高性能柴油機(jī)由于熱效率比汽油機(jī)高、污染物排放比汽油機(jī)少，作為汽車動力應(yīng)用日益廣泛。西歐國家不但載貨汽車和客車使用柴油發(fā)動機(jī)，而且轎車采用柴油機(jī)的比例也相當(dāng)大。最近，美國聯(lián)邦政府能源部和以美國三大汽車公司為代表的美國汽車研究所理事會正在開發(fā)新一代經(jīng)濟(jì)型轎車同樣將柴油機(jī)作為動力配置。經(jīng)過多年的研究及大量新技術(shù)的應(yīng)用，柴油機(jī)最大的問題 煙度和噪聲方面取得重大突破，達(dá)到了汽油機(jī)的水平。目前，國外柴油機(jī)一般采用共軌與四氣門技術(shù)相結(jié)合，使發(fā)

3、動機(jī)在性能和排放限值方面取得較好的成效，能滿足歐排放限值法規(guī)的要求。高壓噴射和電控噴射技術(shù)是目前國外降低柴油機(jī)排放的重要措施之一，高壓噴射和電控噴射技術(shù)的有效采用，可使燃油充分霧化，各缸的燃油和空氣混合達(dá)到最佳，從而降低排放，提高整機(jī)(車)性能。增壓中冷是提高升功率、降低燃燒噪聲和改善排放的主要措施，這是因?yàn)樵鰤褐欣淇梢栽黾舆M(jìn)氣量，縮短著火提前期，使燃燒得到明顯改善.egr是目前發(fā)達(dá)國家先進(jìn)內(nèi)燃機(jī)中普遍采用的技術(shù)，其工作原理是將少量廢氣引入氣缸內(nèi)，這種不可再燃燒的co2及水蒸汽廢氣的熱容量較大，能使燃燒過程的著火延遲期增加，燃燒速率變慢，缸內(nèi)最高燃燒溫度下降，破壞nox的生成條件。egr技術(shù)可

4、使機(jī)動車nox排放明顯降低，但對重型車用柴油機(jī)而言， 目前傾向于使用中冷egr技術(shù)，因?yàn)槠洳粌H能明顯降低nox，還能保持其他污染物的低水平。目前，柴油機(jī)排氣后處理技術(shù)主要有在排氣管中加裝微粒捕捉器和選擇性催化還原系統(tǒng)。微粒捕捉器的關(guān)鍵技術(shù)在于其再生系統(tǒng)的設(shè)計，由于微粒的燃燒溫度為500c,600c，這一溫度超出了車用柴油機(jī)的排氣溫度，所以必須采用外源加熱的方法。目前再生系統(tǒng)有兩類l一是被動再生系統(tǒng)，它依靠在濾芯上加催化劑和在柴油中加添加劑的辦法降低再生溫度，從而達(dá)到再生目的；二是主動再生系統(tǒng)，它依靠傳感器指示捕捉器是否需要再生，然后啟動再生加熱系統(tǒng).提高燃油品質(zhì)是降低柴油機(jī)排放污染的必要條件。

5、大量研究結(jié)果表明，燃油中含硫量、十六烷值是影響排放的關(guān)鍵因素.柴油加水摻合乳化劑，使其形成較為穩(wěn)定的含水乳化柴油，這類改進(jìn)型燃料的使用可明顯降低柴油機(jī)(車)的排放，尤其是nox和pm。然而，盡管這項技術(shù)對低排放有好處，但其潛在的問題如水結(jié)冰、水對發(fā)動機(jī)的腐蝕等問題尚待解決。柴油機(jī)排放的顆粒物中，有相當(dāng)一部分來自餾分較重的機(jī)油的燃燒。為了滿足日益嚴(yán)格的柴油機(jī)(車)排放限值標(biāo)準(zhǔn)的要求，必須把來自機(jī)油的燃燒降至最低限度，即在保證發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，最大限度地減少機(jī)油的消耗。為了降低柴油機(jī)的機(jī)油消耗，活塞環(huán)的優(yōu)化設(shè)計和制造及缸套間的科學(xué)配置非常重要。在內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)活塞環(huán)方面，國內(nèi)外一直在做探索和

6、創(chuàng)新，東風(fēng)4b型內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)(16v240zjb)和東風(fēng)11型內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)(16v280zj)的第一、二道氣環(huán)采用矩形環(huán)，第三道氣環(huán)采用錐面環(huán)，油環(huán)采用的雙鼻形組合油環(huán)141，東風(fēng)4d型內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)(16v240zjc)第一、二道氣環(huán)采用桶面環(huán)，第三道氣環(huán)和油環(huán)與上述兩種機(jī)車柴油機(jī)相同。氣環(huán)的結(jié)構(gòu)對機(jī)油的控制影響很大，氣環(huán)泵油太多，造成機(jī)油消耗量大，燃燒室積炭；氣環(huán)泵油太少，造成潤滑不良，氣缸套、氣環(huán)和環(huán)槽磨損嚴(yán)重。矩形環(huán)與氣缸接觸面積大，單位面積上的密封壓力小，密封稍差，并且摩擦損失也大，同時由于氣環(huán)外圓面與氣缸壁表面沒有錐角，不能形成油楔，很難起到布油和刮油作用；另外，隨著環(huán)槽磨損量

7、加大，環(huán)與環(huán)槽側(cè)向間隙變大，泵油現(xiàn)象加劇，會出現(xiàn)機(jī)油消耗量過多的現(xiàn)象。桶面環(huán)與氣缸接觸面積小，摩擦損失有所降低?；钊闲袝r，桶面可形成油楔，能起到布油作用。因此，桶面環(huán)可以部分解決矩形環(huán)出現(xiàn)的問題。但是，桶面環(huán)耐磨性差，刮油能力弱，活塞下行時，不能將多余的機(jī)油從氣缸壁上刮下來，也會出現(xiàn)機(jī)油進(jìn)入燃燒室燃燒的問題。所以，無論是矩形環(huán)還是桶面環(huán)都沒有很好的解決機(jī)油消耗量大和耐磨性差的問題。目前，很多研究機(jī)構(gòu)都在尋找一種比較好的活塞環(huán)布置和設(shè)計方案來解決這個問題。例如，改變活塞環(huán)材質(zhì)，改變活塞環(huán)數(shù)量，改變油環(huán)結(jié)構(gòu)，改變環(huán)槽側(cè)向間隙大小等等，但效果都不太理想。組合式活塞環(huán)是一種比較新穎的設(shè)計思路，將不同

8、形狀的兩個環(huán)放在一個環(huán)槽中，通過改變不同的上、下環(huán)厚度，選擇不同的下環(huán)錐角和不同的開口間隙，有可能得到能較好的控制氣缸套表面機(jī)油量，磨損量小，密封性能好的氣環(huán)。二、 本課題研究內(nèi)容本設(shè)計任務(wù)主要是在原機(jī)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行總體設(shè)計，并進(jìn)行活塞的三維設(shè)計，達(dá)到提升發(fā)動機(jī)性能的目的。三、 本課題研究方案（1）熟悉發(fā)動機(jī)的整體構(gòu)造，以及其原理（2）對柴油機(jī)進(jìn)行總體設(shè)計，繪制縱、橫剖面圖（3）應(yīng)用pro/engineer軟件進(jìn)行活塞設(shè)計，繪制活塞機(jī)構(gòu)圖四、 研究目標(biāo)及工作進(jìn)度目標(biāo): 熟悉柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)，掌握cad軟件進(jìn)行總體設(shè)計，繪制縱、橫剖面圖;應(yīng)用pro/engineer軟件進(jìn)行活塞詳細(xì)設(shè)計，繪制活塞零件圖。工作進(jìn)度：序號各階段工作內(nèi)容起訖日期備注1查閱相關(guān)資料，進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研，翻譯資料等2月20日3月5日交外文資料翻譯稿2撰寫開題報告3月5日3月19日交開題報告3方案分析、設(shè)計計算、參數(shù)選擇等3月19日3月26日4縱橫剖面圖草圖繪制3月26日4月2日檢查并修改5正式縱橫剖面圖繪制4月2日4月16日交縱橫剖面圖6活塞機(jī)構(gòu)圖繪制4月16日5月7日必須用計算機(jī)繪制，交零件設(shè)計圖7撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書5月7日5月18日交畢業(yè)設(shè)計說明書8畢業(yè)答辯5月18日5月25日核查所有文檔六、主要參考資料1、內(nèi)燃機(jī)學(xué) 周龍保