玉柴发动机附件设计.docx
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玉柴发动机附件设计
Q/YC
广西玉柴机器股份有限公司企业标准
Q/YC401-2002
车用柴油机配套设计
技术要求
2002-08-02发布2002-08-05实施
广西玉柴机器股份有限公司发布
Q/YC401-2002
前言
本标准由玉柴股司技术中心提出并归口。
本标准主要起草单位：
技术中心。
本标准主要起草人：
卓松芳。
杨仕明2003年9月修订.
更改记录
更改日期
更改通知单编号
更改标记
处数
更改经办人
备注
目录
1．范围……………………………………………………………………………………………………1
2．发动机悬置系统………………………………………………………………………………………1
3．进气系统………………………………………………………………………………………………2
4．排气系统………………………………………………………………………………………………5
5．冷却系统………………………………………………………………………………………………7
6．燃油系统………………………………………………………………………………………………11
7．润滑系统………………………………………………………………………………………………14
8．电器系统………………………………………………………………………………………………14
9．动力输出系统…………………………………………………………………………………………16
10．驱动附件系统………………………………………………………………………………………18
11．维护接近性要求及其它要求………………………………………………………………………19
车用柴油机配套设计技术要求
1范围
本标准规定了车用柴油机配套设计的技术要求，适用于车用柴油机的配套开发设计。
2发动机悬置系统
2.1发动机悬置设计必须满足下列要求：
a）发动机悬置软垫的自振频率应小于规定值；
b）限制发动机由于惯性、撞击或其它外力作用下产生的运动和位移，以避免发动机与底盘上的部件发生碰撞。
2.2悬置结合面位置
悬置结合面位置见附录A（规范性）。
2.3发动机悬置的布置
一般采用四点式布置，6112系列前悬置对称布置在气缸体前端面；其它机型对称布置在气缸体两侧；后悬置对称布置在飞轮壳两侧。
悬置软垫必须进行匹配选择，以避免发动机或悬置由于振动的激化而损坏，这一点在四缸机上和客车上特别重要。
2.4发动机悬置设计的注意事项
2.4.1对悬置软垫自振频率的要求
2.4.1.1发动机悬置的主要作用是隔离振动，为保证怠速区有足够的隔振效果（转速越高隔振效果越好），悬置软垫的自振频率应小于一定数值，当悬置软垫的自振频率小于发动机外激振动频率的
≈70%时，刚刚产生隔振作用。
因此，一般要求悬置软垫的自振频率应小于发动机外激振动频率的60%，发动机外激振动频率由下列公式计算求出：
（Hz）
其中：
n——发动机转速r/min；
i——气缸数；
a——系数，对于四冲程发动机a=2。
2.4.1.2玉柴排放达标机怠速均为750r/min，悬置软垫的自振频率对于四缸机应小于15Hz；对于六缸机应小于22.5Hz。
2.4.1.3软垫的自振频率越低，隔振效果越好，但应根据悬置底座的刚度、发动机允许变形量、软垫承受的负荷和对悬置软垫变形量的要求来综合考虑匹配选择。
2.4.2对悬置软垫变形量的要求
根据单个软垫承受的负荷、选定的软垫自振频率和软垫的结构选择软垫的变形量。
软垫变形量确定之后，应设计软垫的正确的安装位置，并校核安装发动机之后（指拧紧悬置的紧固螺栓之后），应保证发动机曲轴的轴线与底盘传动系主传动轴的轴线相一致。
2.4.3悬置的结构型式与正确安装
2.4.3.1前悬置推荐采用对称斜置式，此时悬置软垫部分受压缩，部分受剪切，可以利用橡胶的剪切高弹性，提高隔离扭振的能力；同时软垫布置在发动机前、中部两侧，可以降低发动机重心，提高发动机稳定性；还可以调整前后悬置平面的弹性中心，在设计时使前后悬置平面的弹性中心落在发动机的主惯性轴上，有利于振动解耦，可进一步提高隔振性能，但斜置式布置的制造精度和装配精度要求相对较高。
2.4.3.2后悬置推荐采用对称斜置式或者轴套式，重型车用发动机更多的是采用轴套式，这种结构能提供360°的压缩支承，能消除车架变形对发动机的影响，能克服轴向外力及惯性力，能吸收水平方向的力偶，制造精度和装配精度要求相对没那么高。
2.4.3.36105和6108等系列发动机，受传统结构影响，其后悬置也允许采用圆柱形软垫垂直布置，这种形式隔振效果较差，为提高隔振性能，悬置软垫的厚度应尽可能设计得大一些。
2.4.3.4采用斜置式悬置，推荐悬置螺栓的安装孔设计成长孔，以便于安装发动机。
2.4.3.5紧固发动机悬置螺栓时，不要使软垫变形太大，以免破坏隔振性能，但要有可靠的防松结构，以保证长期使用时，紧固螺栓不致松脱。
推荐采用双螺母防松结构，避免使用弹簧垫圈。
2.4.3.6发动机悬置的设计与安装应保证在任何使用条件下，悬置软垫都不会发生刚性接触。
2.5各型发动机的毛重、质心座标见表1。
注意计算单个悬置的负荷时，应考虑机油和冷却液的重量。
表1各机型净重及质心座标
机型
净重量（kg）
质心座标（mm）
4108Q
（228.2，-32.5，148.6）
4108ZQ/ZLQ
4110ZQ/ZLQ
500
（326.5，+6.8，135.5）
4112ZQ/ZLQ
600
（292.6，+9.9，103.6）
6105Q
（443.3，-30.5，69.5）
6105ZQC/ZLQ
733
6108ZQ
781
（459，-42.6，104.6）
6108ZQB/ZLQB
（412，+35.7，142）
6112ZQ/ZLQ
（430.4，+20.6，57.2）
6L
6M
2.6悬置系统的安装检查
a）软垫的变形量与设计值相一致；
b）悬置软垫无刚性接触；
c）悬置软垫的紧固螺栓有可靠的防松；
d）检查怠速运转时整车振动情况。
3进气系统
a）各种安装方式都必须充分保证空气中飘浮的灰尘不进入到进气系统中。
b）进气口的安装应防止吸入雨、雪或者发动机的排气。
c）空滤器选型和进货检查时应确保滤芯安装无短路现象。
d）进气系统的安装及管路布置应保证发动机进气温度不高于环境温度15℃，否则空气密度下降，影响柴油机的功率发挥，并使排放恶化。
e）系统最大进气阻力对自然吸气发动机不超过5kPa；对增压和增压中冷发动机不超过6kPa。
系统应安装阻力报警装置，达到上述阻力限值时，应及时报警显示，以指导客户及时维护保养进气系统。
f）在发动机的日常维护保养和操作过程中，应保证管路的完好性和管路接口的密封性。
3.1进气口的安装
3.1.1空滤器原始进气口必须设置在雨、雪、灰尘不易进入的部位；应避免将机仓内热空气、散热器排出的热风和发动机排出的废气吸入进气系统；原始进气口之前不应有其它零部件阻挡。
原始进气口位置要求尽可能高，外露的原始进气口必须设置雨、雪过滤装置，将吸入空气中所含的水分离出来，防止雨、雪进入进气系统，避免损坏发动机。
3.1.2后置客车空滤器进口不允许作为原始进气口，且原始进气口不能设在车辆行驶时产生的负压区。
3.2空滤器
3.2.1空滤器的额定流量应不小于表2的规定值，考虑进气系统的维护保养周期，空滤器的额定流量是按发动机在标定工况下实测的流量的1.15~1.2倍来选取的。
3.2.2轻型和中型车用发动机应采用带安全滤芯的双级空气滤清器；主滤芯和安全滤芯应选用干式纸质滤芯；在额定流量下，原始阻力不大于2.45kPa，叶片环旋流粗滤器的粗滤效率不低于85%，总成原始滤清效率不低于99.5%，空气滤清器容灰能力应不小于6.4g/L·s。
3.2.3重型车用发动机以及在恶劣环境下使用的中型车用发动机（如自卸车等工程车辆和运煤车等）应采用三级滤清器，在满足上述要求的双级滤清器的基础上，增加一级粗滤器，推荐采用切向或轴向旋流粗滤器（最好带有引射排尘管），或考虑采用油浴式粗滤器，在额定流量下粗滤效率不低于93%；当增加一级推荐的粗滤器时，在额定流量下空滤器总成的原始阻力允许不大于2.95kPa，总成原始滤清效率不低于99.9%，空气滤清器容灰能力应不小于53g/L·s。
3.2.4空滤器必须带有排尘装置，排尘口的安装位置应尽可能远离发动机表面和迎风面。
3.2.5客车用发动机空滤器的安装位置不得低于底盘车架大梁上部，以防止在积水路面行驶时通过空滤器排尘口直接吸入水。
各种柴油机对空滤流量的要求见表2。
附表2各机型空气额定流量
机型
标定功率（kW）/
转速（r/min）
进气流量
（m3/h）
空压机流量
（m3/h）
空滤器额定流量
4108Q
75/3000
336
6
400
4108ZQ
93/2800
490
6
600
4108ZLQ
96/2800
560
6
650
4110ZQ
100/2800
520
10.5
650
4110ZLQ
110/2800
606
10.5
700
4112ZQ
105/2300
571
10.5
700
4112ZLQ
132/2300
667
10.5
800
6105ZQC
118/2600
678
10.8
800
6105ZLQ
140/2500
915
15.6
1200
6105ZLQ
155/2500
945
15.6
1200
6108ZQ
132/2600
777
12
950
6108ZQB
155/2400
838
15.6
1000
6108ZLQB
177/2300
1045
15.6
1200
6108ZLQB
191/2300
1120
15.6
1400
6112ZQ
155/2500
980
18
1200
6112ZLQ
177/2300
987
21
1200
6112ZLQ
199/2300
1173
21
1400
6112ZLQ
221/2300
1230
21
1600
6L-330
243/2200
1300
19.2
1600
6L-350
258/2200
1333
19.2
1600
6M
3.3进气管路
3.3.1进气管路的安装应考虑在适当的位置增加固定支架，以免因其自重或相应的运动使进气岐管或增压器承受各种应力。
3.3.2在空滤器到发动机之间必须使用一段胶管，以抵消发动机和底盘之间的相对位移，该软管应有足够的刚度，以防止负压造成吸扁、破损和局部狭小，或由于振动而变形；该软管还应能在-40℃~120℃下长期使用，有足够的耐老化能力。
3.3.3从空滤器到发动机进口之间应采用金属成形管或硬塑料成形管；从空滤器出口管径到发动机进口管径要逐渐过渡，并尽量避免方向的急剧改变；管路应尽可能避免焊接，如果不得不焊接时，应防止假焊、脱焊出现缝隙，并应彻底清除焊渣；硬管与橡胶连接位置不允许用钢板搭接焊接成管，应用无缝钢管制作并且管口部位有凸缘，保证橡胶管与硬管为过盈配合连接；管路内腔应光滑、清洁，不允许残留任何杂物；管路连接应密封可靠，不许有短路现象；硬管管口应有凸缘，插入橡胶管的长度确保在50mm左右，并使用平板带式卡箍紧固胶管；此段管路的固定方式要十分可靠，不得因振动而导致各管接头松脱，使未经过滤的空气直接进入增压器和发动机，引起增压器的损坏和发动机的非正常磨损。
3.4空气中冷系统
3.4.1中冷器的额定流量应不低于表3的规定值；在额定流量下中冷器的压力降应不超过12.8kPa，为满足使用要求，中冷器的额定流量一般按发动机标定工况下进气量的1.1倍来确定。
3.4.2中冷器应有足够的散热面积和迎风面积，以保证发动机在标定工况下出口温度不高于规定值：
在最终选定的风扇流量、冷风压降的情况下，车辆行驶的全负荷工况，中冷器的出口温度相对于环境温度的温升，对于载货汽车和前置客车不应大于25℃；对于后置客车不应大于30℃，设计完成后要经试验验证。
3.4.3中冷系统的管路布置应简洁，固定牢靠，并尽量减少方向的改变，方向改变处应使用金属管，不得使用橡胶管；中冷系统管路安装应不会因其自重或相应的运动使进气岐管和增压器承受各种应力；中冷系统的管路应采用金属管连接，对管件的要求同进气管路；管口之间的联接必须采用耐热耐压橡胶管，应能耐高温250℃和高压400kPa以上，推荐采用夹布硅胶或硅胶编织管；刚性管口之间的间隙推荐20mm~1/2管径；金属管插入橡胶管的长度确保在50mm以上，并使用平板带式卡箍紧固胶管。
绝对不允许管路中存在任何漏气现象，否则发动机无法发出正常功率，影响加速性和最高车速都达不到设计要求。
3.4.4中冷器和联接管路的清洁度对柴油机至关重要，整个中冷系统所有零部件所含杂质的总和不得超过90mg，且杂质颗粒最大不得超过1.6μm。
3.4.5增压器压气机出口连接管建议设计成一直的管件，圆锥形扩压角为7°max，以得到最好的性能，长度取决于装配位置，或者直到联接管出口处直径相当于压气机出口面积的2倍。
3.4.6中冷器额定流量推荐的中冷器散热面积见表3。
表3各机型中冷器额定流量、推荐散热面积
机型
标定功率（kW）/转速（r/min）
进气流量（kg/s）
中冷器额定流量（kg/s）
推荐散热面积（m2）
前置货车
后置客车
4110
100/2800
0.17
0.2
11/14
4110
110/2800
0.18
0.2
11/14
4112
132/2300
0.21
0.25
14/16
6105
140/2500
0.30
0.35
14/16
6105
155/2500
0.31
0.35
14/16
6108
177/2300
0.29
0.32
14/16
6108
191/2300
0.36
0.4
16/20
6112
177/2300
0.32
0.35
14/16
6112
199/2300
0.39
0.43
16/20
6112
221/2300
0.40
0.43
16/20
6L-330
243/2200
0.42
0.46
18/22
6L-350
258/2200
0.43
0.46
18/22
6M
3.5进气系统的安装检查
3.5.1空滤器原始阻力，在发动机的标定工况下，对于两级空滤器应不大于2.45kPa；对于三级空滤器应不大于2.95kPa。
3.5.2检查空滤器规格是否满足流量要求，滤芯安装无短路现象。
3.5.3中冷器的压力降，在发动机的标定工况下应不大于12.8kPa。
3.5.4中冷器的出口温度，与冷却系统的平衡温度试验同时进行，在发动机的标定工况下，不大于规定值。
3.5.5检查进气管路的密封性、管件固定和管口紧固的可靠性。
3.5.6检查进气口位置的合理性和防雨雪功能。
3.5.7测试评价新车空滤系统进气阻力值，在发动机标定状态下，达到规定的≤5kPa的要求。
4排气系统
排气系统的主要作用是降低排气噪声，防止排气泄漏，保持排气畅通，特别是排气系的阻力非常重要，在任何情况下，最大排气阻力不得超过10kPa，否则将引起发动机输出功率降低，油耗增加，自由加速烟度过大，有害排放物增多，整车加速也将受到影响，因此对排气系统的结构设计应给予足够重视。
4.1排气消声器
4.1.1排气消声器是排气系统的主要部件，主要起到降噪作用，它既要满足车辆噪声的要求，又要满足排气阻力的要求，还要满足消耗功率尽可能少的要求。
排气消声器的容积应根据发动机最大排气流量来确定，各机型排气流量见表4。
表4各机型排气流量表
机型
标定功率（kW）/转速（r/min）
排气流量（m3/h）
4108Q
75/3000
1015
4108ZQ
93/2800
1343
4108ZLQ
96/2800
1525
4110ZQ
100/2800
1525
4110ZLQ
110/2800
1540
4112ZQ
105/2300
1660
4112ZLQ
132/2300
1913
6105ZQC
118/2600
1767
6105ZLQ
140/2500
2679
6105ZLQ
155/2500
2737
6108ZQ
132/2600
2085
6108ZQB
155/2400
2269
6108ZLQB
177/2300
2558
6108ZLQB
191/2300
3032
6112ZQ
155/2500
2500
6112ZLQ
177/2300
2793
6112ZLQ
199/2300
3428
6112ZLQ
221/2300
3780
6L-330
243/2200
3536
6L-350
258/2200
3634
6M
4.1.2排气消声器已有许多成熟产品可供选择，选用时最好能得到消声器专业厂的技术支持，选定后还必须经整车试验验证。
检测排气阻力时，应尽可能靠近发动机，并在排气直管段检测。
4.1.3特别要注意的是，近年来由于排放法规的要求日趋严格，增压和增压中冷机型发展很快，这些发动机的排气流量远大于自然吸气式发动机，必须重新选择消声器，不能一直延用原自然吸气式发动机的消声器。
4.1.4由于发动机与排气管之间有相对位移，消声器与排气管件要用浮动式支架固定，即消声器通过橡胶软垫固定到车架上，以减少车架与发动机之间的相对位移造成对增压器排气口的附加弯矩。
增压器排气端安装面最大静弯矩应小于27N·m。
4.2排气口
4.2.1排气口保证雨、雪或洗车时飞溅的水不能进入排气管和消声器，必要时应采用罩帽或类似的东西进行遮挡。
4.2.2排气出口方向应避开燃油箱、散热器、中冷器、空滤器进气口及驾驶室舱等，这一点对后置客车尤为重要。
4.3排气管路
4.3.1排气管路的安装应保证不会因其自重、热膨胀及相关的各种运动而使排气岐管或增压器承受附加应力。
排气管路与发动机排气口之间的连接，必须用一段柔性的金属波纹管连接，以消除或减少增压器出口处所承受的附加应力，并使发动机的振动与车架的变形互相隔离，有利于发动机的隔振和提高可靠性。
4.3.2增压柴油机的涡轮后排气管，应有可靠的支撑与发动机相连，以避免排气管路对增压器产生附加应力。
4.3.3为减小排气阻力，排气管路应尽可能直，对于后置客车等，总布置需要管路弯曲时，弯道的曲率半径也应尽可能大。
4.3.4增压器涡轮机出口建议设计为一直的管件，圆锥形扩压角为10°max，以得到最好的性能，长度取决于装配位置，或者直到连接管出口处直径相当于涡轮机出口面积的2倍。
4.4排气制动器
4.4.1排气制动器选型时应注意，当其阀门打开时，不得增加额外的排气阻力；当其工作时，不得施加超过发动机所能承受的背压，如YC6108、YC6112系列机型不得超过241kPa（表压）。
4.4.2排气制动器的正确安装应避免向增压器施加附加应力。
4.4.3排气制动器的控制，应与发动机的停油装置联动，绝对不允许单独用排气制动器来刹车或减速。
4.5排气系统的防火注意事项
4.5.1排气系统都是高温部件和管件，其布置设计与安装对车辆特别是客车的火灾事故关系很大，必须有完善的防火措施。
4.5.2排气系统各管件的连接必须密封牢靠，紧固件要有可靠的防松措施，防止管件和接口泄漏，防止因发动机、支架的振动而引起接口松脱，因排出的高温气体，甚至火焰、火星都容易引起火灾。
消声器前排气管与发动机的连接，建议用双螺母防松，禁止用弹簧垫片。
4.5.3为防止排气系统各部件及管路释放的热量返回到发动机舱，造成各种零部件的热变形甚至火灾，应充分考虑设计隔热措施，这一点客车机尤为重要。
排气管和消声器等高温的外露零部件，要确保和周边零部件有足够的间隔：
a）与客车车身木质等可燃零部件的间隔应大于100mm；
b）与电线束的间隔应大于200mm；
c）与发动机悬置橡胶软垫、水箱悬置橡胶软垫、消声器悬置橡胶软垫等的间隔应大于200mm；
d）与起动机、怠速提速装置、电动停油装置等电器设备的间隔应大于200mm；
e）与燃油、机油滤清器及管路的间隔应大于200mm；
f）如果受结构限制不能确保上述间隔的地方，应设置隔热板进行隔热，设置有效的隔热板后，与隔热板的间隔应大于35mm。
4.5.4高压油泵、喷油器、燃油机油滤清器、燃油机油管件及接头、机油标尺管口、呼吸器管口的正下方不允许布置消声器和排气管等高温外露零部件，以免因燃油、机油滴漏引起火灾。
如果因结构限制需要布置时，必须设置有效的挡板。
4.6排气系统的安装检查
4.6.1排气背压，在发动机的标定工况下，当排气制动器阀门全开时不应大于10kPa；当排气制动阀关闭时不得超过规定限值，如超过规定值时，应设置阀门限位挡块或在阀门上钻孔加以调整。
4.6.2检查排气系统悬置的合理性和管件联接的可靠性。
4.6.3检查排气系统的隔热和防火措施。
5冷却系统
a）冷却系统的设计应保证散热器上水室的温度不超过99℃。
b）采用105kPa压力盖，在不连续工况运行下，最高水温允许到110℃，但一年中水温达到和超过99℃的时间不应超过50h。
c）冷却液的膨胀容积应等于整个系统冷却液容量的6%。
d）冷却系统必须用不低于19L/min的速度加注冷却液，直至达到应有的冷却液平面，以保证所有工作条件下气缸体水套内冷却液能保持正常的压力。
5.1散热器
5.1.1散热器是冷却系统中的重要部件，其主要作用是对发动机进行强制冷却，以保证发动机能始终处于最适宜的温度状态下工作，以获得最高的动力性、经济性和可靠性。
5.1.2发动机最适宜的冷却液温度为85℃~95℃，测量位置在散热器的上水室。
5.1.3散热器和风扇组合匹配效率是当散热器芯子未被气流扫过的面积最小时为最高，因此，最好采用接近正方形的散热器芯子。
5.1.4散热器的总散热面积、芯子的迎风面积、结构形状和结构尺寸要通过发动机冷却系统所需最大散热量来计算确定，并应通过试验评价来最终确定。
但一
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