JD4110型柴油机的开发

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摘要：jd4110型柴油机是自主开发，主要针对平衡振动性、低油耗、低噪声、低排放、可靠性进行了设计，采用了新结构、新材料、新工艺，提高了功率和扭矩，通过了强化试验，并获得了较好的综合性指标。

关键词：设计开发、结构、直接喷射式、柴油机

Abstract: the JD4110 type diesel engine independently developed mainly for balance vibration, low fuel consumption, low noise, low emissions, reliability, design, new structure, new materials, new processes, improved power and torque, through the strengtheningtest, and better indicators.

Keywords: design, development, structure, direct injection, diesel engine

中图分类号：S611文献标识码： A 文章编号：

1、概述

根据近几年来大中型拖拉机市场需求的发展情况，已呈现蒸蒸日上的局面，总量大幅增长，每年以70～80%的速度在递增，已突破10万台大关，随着国家对农业扶持力度的加大，农民负担日益减轻。在农机购买方面又给予了补贴的优惠政策，进一步推动了农业机械的旺销，此外为了提高农田作业效率，一些地方政府出台了整合土地资源，提高种植规模的政策，使农田作业规模增大，农民需要大型拖拉机来进行深耕等农田作业，有力地推动了大中拖市场的发展。

JD4110型柴油机适合于大中型拖拉机对动力的需求，当前市场中主要有洛拖的4105和玉柴的4118机型与大中拖配套，本公司研制的这一档机型是70型以上拖拉机配套的优良动力，该机型是有较大的市场空间的，而且该机型经适当变型，还可作为其他方面如工程机械、发电、固定动力等的配套之用，为本公司多缸机的发展提供了一个新的品种。

2、设计原则

2—1、JD4110型柴油机必须具有良好的经济性、动力性、可靠性，在同类产品中处先进水平。

2—2、设计中尽可能采用成熟技术，优选成熟的配附件，采用新工艺、新材料、新技术，力求有创新性。同时考虑有合适的性价比，价格上要有竞争力。

2—3、设计中以配拖拉机为主，同时也可经适当变型作为工程机械，、发电、甚至车用配套动力。

2—4、设计中留有发展余地，在采用自然吸气基础上留有增压及增压中冷的余地。

2—5、以110缸径和125冲程为基础，留有发展为108、113、115、118缸径及改变冲程的技术储备，并可发展成为2、3、4、6缸系列机型的可能性。

2—6、排放、噪声等要满足国家法规的相关要求。

3、柴油机的概要和主要技术规格

JD4110型柴油机的开发主要以大中马力拖拉机为配套对象，同时兼配做工程机械及农用机具配套动力。在整机设计上重视驾驶员乘座舒适性与低排放的“人与地球和谐”的环保型柴油机。

JD4110柴油机主要技术参数

4、技术重点

1、高开启压力无压力室伞喷式P型喷油器和高供油速率PL型喷油泵；

2、外接水循环热平衡模块式机油冷却器；

3、大平台倒M型高涡流保持率燃烧室，中凸变椭圆热流型抗咬合式活塞；

4、高效能、低冲击高次方型线凸轮轴；

5、前端双液压泵、气泵联动型传动机构；

6、高龙门式、曲面结构、高刚性低频振动抗振气缸体。

5、主要结构设计简介

5—1、气缸体和气缸套

采用高龙门式结构，框架式结构，曲面机体取消了前端的翻边，缸径φ110、行程125、缸心距140，龙门高度85。留有安装模块式机油冷却器的接口和进出水道以及机油的进出油道，并预留有安装冷却活塞的平台，合理地布置了加强筋，既减轻重量又使整个机体有足够的刚度，防止工作中产生变形。

气缸套材料采用贝氏体合金铸铁，提高了气缸套的刚度；改善缸套支撑，减少缸套变形；采用缸套平面网纹珩磨工艺，降低气缸套阻挠度，减小了缸套早期磨损。

5—2、气缸盖部件

整体式结构，采用螺旋进气道口，通过性能试验选择合适的涡流比，尽可能提高流量系数，以提高充气效率；采用特殊曲面形状的气门座圈，有利于增强充气涡流，减小进气阻力；气门杆外增加阀杆油封，减小机油耗；减少气门下沉量，缩小气缸垫整边尺寸，减小有害容积。材料为HT250加铜铬。

5—3、曲柄连杆机构

曲轴采用中空型连杆轴颈氮化球铁，轴颈表面氮化等强化工艺；增大主轴颈、连杆颈圆角，提高了曲轴疲劳强度和耐磨性能，提高了曲轴的可靠性和使用寿命。活塞连杆轻量化设计，活塞顶距燃烧室中心设计尽量向气缸中心靠近；活塞设计缩口微涡流燃烧室。第一道活塞环设计为楔形桶面镀铬环，以提高抗粘结能力；第二道环为正扭曲环；第三道为螺旋撑簧油环，并减少刮油刃宽度。活塞销设计短式结构，承载弯矩能力大运动质量轻。

5—4、摩擦和机械效率

设计窄系列主轴瓦、连杆瓦，减少摩擦损失，材料采用高强度合金材料，有效增加了可靠性。中间轴衬套、凸轮轴衬套材料采用20高锡铝合金，解决了衬套磨损的故障。采用铝锡活塞，并通过有效控制轴与孔的配合间隙保持转动灵活性，大大提高了机械效率，经样机测定机械效率达到78%。

5-5、燃油系统

在匹配喷油泵和喷油器时，我们进行了大量的匹配试验，最后确定该机型采用高供油速率的4PL喷油泵，喷油器选用无压力室伞喷式P型喷油器6×0.23mm，试验结果表明，该匹配具有良好的转矩走向和低速小烟度的优点。

5-6、低振动低噪声

a、设计轻量的连杆，比老95连杆轻500g，同一机组各连杆总成重量不相差8g，同一机组活塞连杆组重量相差不超过10g,曲轴动平衡不平衡力矩小于20g.cm；曲轴飞轮组合进行动平衡调试，其不平衡力矩取得较小为45 g.cm。

b、通过采用高效螺旋进气系统，最佳的喷油正时，减小了燃烧噪声。

c、通过采用小模数剃齿高精度齿轮及其特殊结构齿轮室盖，减小了齿轮机构的传动噪声。

d、优化设计复合型气缸盖罩，有效降低了气缸盖罩部件的噪声。

e、优化设计特殊复式排气歧管及其复合排气歧管罩，减小了排气干扰，从而降低了排气阻力和噪声。

5-7、良好的低温起动性能

a、在气缸燃烧室中安装电热塞，提供了一个高温点火源，使混合气迅速着火。

b、为一些特殊用户设计冷却水加热器，经加热后的冷却水流过机体全身，提高气缸体的温度，同时降低了缸套对活塞的摩擦，加热了燃烧室，使燃烧充分。

c、鉴于一些寒冷地区用户经常在-25℃低温环境下户外作业，开发了寒区型低温起动系统，为用户提供了极大的选装余地。

d、采用了3kW行星减速起动电机，在保证可燃性前提下能使柴油机顺利、快速起动。

6、试验验证

为了检验JD4110柴油机设计的可靠性和先进性，我公司在国家拖拉机质量监督检验中心对该机进行了全面性能试验，检测结果如下：

（1）起动试验