淺談4105ZQ型柴油機設計與研制技術關鍵和難題

摘要：通過對4105ZQ型柴油機設計與研制，在各項性能指標均優于或達到廠家的要求時，得出4105柴油機設計與研制所要注意的技術關鍵和難題，為其它與之相類似的產品設計與研制提供有益的參考。

關鍵詞：4105ZQ 柴油機 設計與研制

近年來，我國低速貨車產業發展迅速，行業產銷率一直保持較高水平。然而國家在近幾年相繼發布一系列影響低速汽車發展的法律法規、政策措施和強制性標準，尤其是2004年相繼出臺的《道路交通安全法》及其《實施條例》、《汽車產業政策》，國家發改委車輛生產企業及產品《公告》管理改革，以及國家對車輛超限超載的治理，不斷提高的環保節能要求以及稅費調整等一系列政策措施，對能耗偏高、污染偏重、噪聲較大的低速汽車產品產生了較強沖擊，導致了低速汽車產銷量的急劇下滑，2005年銷量143萬輛，比2004年銷量208萬輛減少65萬輛。作為低速貨車配套動力的發動機順應市場變化，必將向滿足國家更高標準的方向發展，這是形勢發展的必然趨勢。

下面，從六個方面來闡述4105ZQ型柴油機設計、研制與應用，就技術關鍵和難題提出一些有益的見解。

1 主要工藝流程

項目調研→總體方案制訂與論證→零部件設計與繪圖→樣機試制→樣機試驗與調整→定型試驗→完成資料收集整理、通過鑒定→產業化生產→項目驗收整套資料→項目驗收。

2 研制過程及工作進度

2.1 市場調研和總體方案的制訂及論證

為保證新產品的競爭力和研發的成功率，進行了周密的市場調查與研究，掌握當時目標市場發展、相似產品的技術水平和競爭對手的研發或生產情況，并通過論證把總體方案確定下來，為下一步具體實施作好準備。密切關注著市場的動態發展，保證設計出適銷對路的產品。

2.2 零部件設計和繪圖

充分利用計算機網絡和CAD應用技術的優勢，項目組分工協作，全程在計算機上完成4105ZQ型柴油機的零部件設計和繪圖。

2.3 樣機試制

由廣西玉柴動力機械有限公司完成，設計圖紙到位后，玉柴公司積極組織人員進行備料、生產，首批樣機于2008年3月裝配完成。

2.4 樣機試驗

樣機試驗包括臺架性能試驗、可靠性試驗及裝車道路試驗。其中臺架性能試驗的前期主要是進行燃油供給系統與燃燒室、廢氣渦輪增壓系統與燃燒系統等的優化調整，這是樣機試驗的攻堅階段，通過主要零部件分組試驗對比，優選出4105ZQ型柴油機的最佳匹配方案。全部試驗于2008年9月完成，試驗結果表明4105ZQ型柴油機的各項性能技術指標均優于或達到廠家的要求。

2.5 資料整理、移交及預備項目驗收

4105ZQ型柴油機通過定型試驗鑒定后，項目組人員及時整理產品圖樣等文件資料轉給廣西玉柴動力機械有限公司，以便公司進行生產線改造等進入產業化批量生產。

3 如何解決技術關鍵和難題分析

3.1 總體結構

4105ZQ型柴油機的總體設計，選用了較大的活塞行程，以取得較大的工作扭矩，適合農用車低速大負荷的工作需要；選用短連桿，最大限度降低了柴油機的高度，減輕整機的重量。

采用直噴式燃油供給系統、“ω”形燃燒室、螺旋式進氣道以及進氣增壓系統，以取得良好的動力性、經濟性和環保性能。

3.2 機體

機體采用龍門式整體鑄造結構，缸心距為129mm，缸蓋螺栓布置以及連桿包絡線滿足氣缸直徑為100mm～108mm的缸套的布局，以便于該機型的各種靈活變型和利用原有工藝裝備進行機體加工。

3.3 氣缸蓋

4105ZQ型柴油機氣缸蓋為整體式氣缸蓋，采用灰口鑄鐵整體鑄造。進氣道為螺旋氣道，確保柴油機良好的充氣性能。

3.4 氣泵的結構布置和驅動問題

氣泵的結構布置和驅動問題直接關系到整機的總體外形安裝尺寸，為了盡可能地縮小整機橫向尺寸和高度尺寸，采用了水冷式氣泵，并且在制定總體方案時將氣泵巧妙地布置在發電機后面。同時采用凸輪軸正時齒輪驅動的齒輪驅動方式，從而有效地縮小整機的縱向外形安裝尺寸。

4 項目技術性能指標和水平

5 存在的技術問題及改進

5.1 廢氣渦輪增壓器潤滑管路離排氣總管較近，容易使管內潤滑油溫度過高，不利于增壓器葉輪軸的潤滑和冷卻，可采取加裝隔熱板或排氣管隔熱罩進行解決。

5.2 增壓器的重量以及柴油機振動引起的增壓器慣性載荷主要由增壓器的安裝螺柱支撐，降低了該部位的聯接可靠性，加上試制的排氣管該處螺孔加工質量有問題——螺孔與螺柱的配合偏松，在性能調試時即出現增壓器的安裝螺柱松動、斷裂的問題，在量產時必須嚴格控制好增壓器安裝螺孔的加工質量，并采用耐高溫的高強度螺柱。

6 前景展望

經重新設計與研制的4105ZQ型柴油機結構緊湊、布置合理，并具有大功率、大扭矩、低油耗、穩定可靠等特點，經廣西區汽車、內燃機質量監督檢驗站進行臺架性能試驗、可靠性試驗和裝車道路試驗，各項性能指標均優于或達到廠家的要求。4105ZQ型柴油機經廣西玉柴動力機械有限公司產業化批量生產，已經配套低速貨車、拖拉機和工程機械進入零售市場，其所具有的動力強、油耗低、噪聲小等優點深得用戶喜愛。不過因為產品技術升級引起生產成本的提高，與原有產品相比較高的售價，使得市場占有率難以迅速提高。相信隨著國家有關法律法規的執行力度的加強，以及玉柴集團整體質量保障和售后服務帶給用戶的信心，4105ZQ型柴油機的市場前景是良好的。

參考文獻：

[1]《汽車工程手冊》（基礎篇），汽車工程手冊編輯委員會編著，人民交通出版社出版，2001年5月。

[2]《汽車工程手冊》（試驗篇），汽車工程手冊編輯委員會編著，人民交通出版社出版，2001年5月.

[3]《汽車工程手冊》（設計篇），汽車工程手冊編輯委員會編著，人民交通出版社出版，2001年5月.

[4]《汽車工程手冊》（制造篇），汽車工程手冊編輯委員會編著，人民交通出版社出版，2001年5月.

[5]《汽車設計》（第四版），吉林大學.王望予主編.機械工業出版社出版，2007年9月第4版.

[6]清華大學余志生主編:《汽車理論》.北京:機械工業出版社，2000.4.

[7]陳家瑞主編:《汽車構造》（上冊）.北京:人民交通出版社，2007.8.

項目來源：本項目由廣西汽車拖拉機研究所根據廣西玉柴動力機械有限公司的市場配套需求，按桂科攻0718001-2號文，承擔廣西科學研究與技術開發計劃項目“4105ZQ型柴油機設計與研制”課題。