农用车柴油机设计匹配浅谈



朱义和


摘要 从当前农用运输车柴油机在总体设计、装车匹配和现场使用中存在的问题出发,提出了设计、生产以及使用中需要重视的某些环节。

关键词: 柴油机 农用车 匹配 技术设计


农用运输车因适应了当前中国农村市场的需求,在汽车工业领域犹如冲出的一匹“黑马”,其强劲凶猛的发展速度和规模令人惊讶,其标定吨位也有进一步增加的势头,形成了独具特色的行业。但是,相当一部分农用运输车生产企业,在客观形势和技术储备不足的条件下,为了在市场上占有一席之地,往往将其作为“短、平、快”的产品,所生产的农用运输车采用“组合式”或“拼装式”,很少进行完整、严格正规的道路可靠性试验及性能试验。农用车用户,在使用中也存在着实际承载吨位与标定吨位不符的现象,有较大承载随意性。由于上述生产、使用问题的存在,农用车及其动力暴露出了大量质量与寿命方面的问题,成了生产发展的严重障碍。


1 农用车柴油机的总体设计

80年代以来,在消化吸收外国先进技术的基础上,主要依靠自己的力量新开发、设计和制造了一些比较适合我国国情的农用车柴油机,由于采用柴油机的农用车符合市场要求,受到了农民的普遍欢迎,市场保有量约达1 500万辆。但我国农用车柴油机较国外同类型柴油机在性能和可靠性方面尚存在着明显的差距。

1.1 性能方面

差距主要表现在燃油消耗率高,可靠性差,使用寿命短,排放指标高等方面。

在降低燃油消耗率方面,应在改善燃烧系统上狠下功夫。实践证明,仅仅依靠引进仿制而在研制开发上不进行深入研究,是不可能有一个持续发展的良好前景的。

在提高可靠性方面,从设计构思之初就要抓起,将可靠性设计贯彻到产品设计、生产与使用过程中去。最近几年有些厂家为了提高功率,采用了扩大缸径等办法,而未在可靠性上采取相应的有效措施,匆匆将产品投放市场,致使故障率上升,反而拖延了生产进程。这一问题在小缸心距机型上尤为严重。

在排放指标上以往并未引起设计方面的足够重视,因此与国外相比有着明显的差距,更不要说是21世纪的低排放农用车了。近来这一问题引起了各界重视, 一些地方也制定了排放法规(如北京的地方标准 DB11/111—1999)。在全国范围推广法规,严格执行,是迟早要进行的事,对于设计者来说早日动手则主动得多。

1.2 辅助系统

进气系统 如果进气管路长,弯道多,阻力大,进气损失大,进入缸内的新鲜空气总量少,致使燃烧不完全、不充分,不仅发动机的最大有效功率不能充分发挥出来,而且还造成高油耗和排黑烟等问题。因此在设计上应尽量减少弯道,缩短进气管路,确保管路流通截面,减少进气流动损失。此外,进气系统密封、空气滤及进气口摆放位置,往往遭到忽视,也导致进气量不足,并使灰尘进入气缸,使柴油机发生早期磨损和窜机油、冒黑烟和功率下降等问题,也必须给予足够重视。

燃油供给及油门操纵系统 柴油机燃油系统的密封也是一大问题,使用中往往因管路中有空气进入,使柴油机工作不稳定,甚至自行熄火。因此要确保整个燃油供给系管路从油箱→插入油箱内的立管→端部接头→输油管路→燃油粗滤器→输油泵→燃油精滤器→喷油泵→喷油器→回油管,全系统的良好密封与紧固。

一些用户反映柴油机跑起来没劲,这往往是油门行程与驾驶员脚踏板行程调整不当,油门熄火拉丝机构灵活性差,复位不好,而不是柴油机本身造成的,因此对油门操纵机构与柴油机喷油泵油门手柄行程的复位要在车辆出厂前精心调试。

起动电器系统 首先要确保起动电机和电瓶选型合理,这是确保起动正常的基础。但是,起动电机导线接线不牢,截面过小、选择不当,造成损耗大,压降大,起动电机端电压达不到正常工作值,导致起动电机转速低,扭矩小,起动柴油机困难等问题。试验表明,应使主导线截面不小于25 mm2,并尽量缩短线路长度,减小线路损失;接头牢固,不出现虚接。

冷却系统 农用车冷却系统要紧紧围绕农用车使用特点进行设计。当前往往由于水路设计不当,冷却水箱散热面积偏小,无导风罩或风扇距离偏大,密封不好等导致发动机过热,造成机体损坏,而这些故障本身是可以避免的。


2 柴油机与底盘匹配

2.1 必须进行严格的技术试验

众所周知,农用车底盘与柴油机的匹配直接影响到它们的使用寿命和整车的加速性能、怠速振动、噪声以及排放指标等。某些农用车厂家,为了抢时间,争市场,降成本,搞拼装,往往忽视了各系统之间的匹配适应性,缺乏严格的整车道路性能和可靠性检测试验,匆忙投入批量生产,推向市场,其结果是“欲速则不达”,用户在使用不长时间后即出现很多质量和技术问题,有的甚至无法根除,反而产生负面效果,经济效益和品牌声誉受到严重影响。因此,必须进行严格的技术试验。

2.2 柴油机在底盘上的支承和连接设计

柴油机在农用车上的支承位置、结构形式及连接方式对整车的各项性能都有影响,其中尤对整车的怠速稳定性影响较大。支承连接不当的直接后果,就是造成整车怠速振动严重和各相关连接部件的振动和异常响声,对柴油机的可靠工作极为不利。现在发动机前端支承一般多采用V型结构,并通过减振垫连接固定在底盘前支座上,其后端有的是利用离合器壳作为支点,用减振垫固定在底盘横梁上;有的则在与变速箱连成一体后采用悬吊结构和减振垫块将其吊挂在底盘上。在农用柴油机设计时,也要考虑到这些因素。


3 严格执行环境保护和大气污染防治法规

我国的大气污染已经相当严重,为此国家机械局汽车司于1998年6月在天津召开了“汽车产品污染排放控制”专题会议,会议所取得的共识将对我国柴油机生产、使用以及技术发展起到积极的推动作用。最近北京市提出了“农用运输车及运输用拖拉机自由加速烟度排放标准”,对烟度排放提出了较严格的限制,要求于1999年4月1日起实施。各地也纷纷提出了地方治理法规,对农用车及其动力的设计无疑是一个巨大的挑战。它是关系到亿万人民生存环境的大事,我们必须认真对待,严格执行,将解决排放问题贯彻到设计、生产、使用中去。未来的形势是谁对排放解决得好些、快些,谁在未来的生产竞争中就站得稳些,市场占有率就多些。


4 柴油机和农用车的合理匹配使用

国家政策和行业法规确定了农用运输车的车速不大于50 km/h,载重量不大于1.5 t,柴油机功率不大于28 kW,总排量不大于2.1 L,各企业在技术文件中大都按要求执行。但国家对农用车的优惠政策及市场需求的调节作用,使一部分人见利忘义,往往是超速、超载使用。最高车速甚至有达到75 km/h~80 km/h,承载吨位超标达到150 %以上。产生这种情况的原因是多方面的,其中之一就是柴油机与农用车匹配存在“小马拉大车”或“大马拉小车”的技术问题。“小马拉大车”对柴油机的可靠性和使用寿命极为不利;“大马拉小车”则不仅对底盘的可靠性及使用寿命有很大影响,而且柴油机也经常在非最佳运行状态的部分负荷下工作。为确保行业健康发展,在柴油机与农用车匹配、设计时应尽力杜绝上述不合理现象。在政策、法规上也应进一步研讨,并加强执行力度。


5 结束语

中小功率柴油机的生产在我国已经将近50 a了。80年代以后通过引进、仿制或咨询又新发展了一批机型。这些机型在国民经济建设中发挥过或正在发挥着重要作用。但随着时间的推移,已日益不能满足市场需求,与国外同类机型相比,动力性能较差,燃油消耗率偏高,比质量大,排放指标高,可靠性低,寿命短,生产工艺落后,极少或没有采用电控技术,几乎没有增压中冷机型,设计上极少采用新技术等等。

在此世纪之交,我们应当在吸收引进、仿制、咨询、生产以及使用经验的基础上,开发具有中国特色的世界一流水平的新机型。应当牢牢把握住这个稍纵即逝的机遇,推动我国中小功率特别是农用柴油机再上一个新台阶。


作者单位:(扬州柴油机厂 扬州 225001)


参考文献

1 张乐夫,祝凯华.对农用运输车发展的探讨.汽车研究与开发,1997(2)

2 韩波.农用运输车与改革开放息息相关.汽车周报,1999,48(6)



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