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YC4F90-21柴油机简介(一)

编辑：彼得潘潘　时间：11.12.30　来源：本站原创　标签：YC4F90-21柴油机　
    YC4F系列发动机，是玉柴新一代轻型柴油发动机, 总排量为2.66升（缸径92，行程100 ），功率范围40～90Kw （55 ～122Ps），排放标准：欧II。 
    YC4F柴油机是玉柴委托世界著名的德国FEV汽车发动机公司进行总体设计、并同日本雅马哈船舶发动机有限公司合作进行船机开发和可靠性改进的全新机型，采用世界先进的设计理念和设计手段、结合玉柴多年的增压中冷技术实践经验进行联合设计开发。发动机具有功率覆盖广、低排放、低油耗、低噪声、高可靠性的特点。 YC4F柴油机适配小型客车、皮卡、轻卡、SUV、轻型货车等。变型可作船用及发电用发动机。
    YC4F柴油机主要特点和优点
       
    高可靠、长寿命： 
    YC4F柴油机关键零件采用有限元分析设计,整机可靠性按德国FEV汽车发动机公司标准进行，每轮分500h超速超油量可靠性考核、1000h全速全负荷四工况可靠性考核、200h深度冷热冲击试验、 汽化试验、装车道路耐久性试验等多种试验考核,共进行了两轮20多台样机的机械开发与试验考核。
    低排放、低噪声：
    YC4F基本型机用直列泵，按欧Ⅱ排放要求进行开发，当采用高压共轨燃油系统时，排放可达欧Ⅲ标准。YC4F柴油机采用了AVL特有的燃烧开发技术和测量设备进行充分设计、验证，整机具有良好的音质与低噪声——整车通过噪声的声功率级＜75dB（分贝）。如下图表所示： 
    柴油机的工作原理简述：
       
    进气行程 
    起动机通电带动曲轴旋转，曲轴的转动使活塞自上而下运动，这时，排气门关闭，进气门打开，新鲜空气进入气缸和燃烧室。
    压缩行程 
    活塞从下止点向上运动，这时，进气门和排气门均关闭，吸入气缸内的空气受到活塞的压缩，压力提高，温度也随之升高。 
    做功行程 
    当活塞压缩到上止点，喷油器向燃烧室喷入雾状柴油，油雾与压缩空气充分混合，形成高温高压的燃气，并开始自行着火燃烧，混合汽膨胀做功，推动活塞向下运动，从而推动曲轴转动，对外输出功。
    排气行程 
    活塞从下止点往上运动，这时，进气门关闭，排气门打开，燃烧废气在活塞的推动下排出燃烧室外，完成一个工作行程，这时曲轴转动两周。当柴油机完成排气行程后，在曲轴飞轮总成的惯性力作用下，又重复上述工作循环过程，使柴油机连续运转对外输出功率。 
    YC4F系列柴油机是四缸四冲程柴油机，曲轴每转动90°CA（90度曲轴转角）就有一个缸处于做功行程，即曲轴每转动两周，柴油机的四个缸各完成一个做功过程，工作顺序为1-3-4-2。所以发动机能平稳地动转。 
    柴油机与汽油机的主要区别
    一、燃料及燃料供给系统 
     ㈠柴油机燃料及燃料供给系统 
     ㈡汽油机燃料及燃料供给系统 
    二、着火方式 
    柴油机→压燃； 汽油机→点燃。 
    三、空燃比 
    柴油机：α＞1； 
    汽油机：α＞1或α＝1或α＜1。
    四、废气排放 
    一、燃料及燃料供给系统 
    ㈠柴油机燃料及燃料供给系统：
    ⒈柴油机燃料： 
    柴油评价指标：以十六烷值作为衡量柴油的自燃性，自燃性很好的正十六烷（C16H34）值定义为100，另一种自燃性很差的α-甲基萘C11H10十六烷值定义为0，在标准的专用试验机上，分别对待试的柴油和一定混合比例的正十六烷与α-甲基萘混合液进行自燃性比较，当两者自燃性相同时，混合液中正十六烷的容积百分比即为所试柴油的十六烷值。一般柴油的正十六烷值为45~65 。 车用轻柴油的标号以柴油的凝点来规定。比如0#柴油的凝点为0°C，适合夏季使用。 
    ⒉柴油机燃料（油）供给系统：
    柴油机：传统的为燃油喷射系统，又称为泵→管→嘴系统。 
    柴油机的燃油喷射系统结构较汽油机复杂，高压油泵需要一套驱动机构来驱动，并要带一套调速机构。 
    近代柴油机很多应用了高压共轨电控系统、单体泵电控系统。 
    ㈡汽油机燃料及燃料供给系统： 
    ⒈汽油机燃料： 
    汽油指标：测试中所用标准燃料（测试比较用）中添加抗爆性能很高的三甲基戊烷（又叫异辛烷）Ｃ８Ｈ１８的百分数就叫被测燃料的抗爆性能指标辛烷值，辛烷值越高，汽油的抗爆性就是汽油牌号分类的依据。 
    通常为提高汽油的抗爆性能,添加四乙铅Ｐｂ（Ｃ２Ｈ５）４，四乙铅高温分解出的自由铅可缓解燃烧反应，但本身有剧毒。
      
    柴油机与汽油机的主要区别
    通常汽油中还添加溴乙烷来减少铅化物的沉积物。 
    限制每公升汽油四乙铅不大于２ｍＬ： 
    每加伦（0.455升）汽油中含4.2ｇ四乙铅含→铅汽油。 
    每加伦汽油中含0.5ｇ四乙铅→低铅汽油。 
    每加伦汽油中含四乙铅少于0.07ｇ→无铅汽油。 
    ⒉汽油机燃料供给系统： 
    汽油机主要采用化油器式燃料供给系统；近代汽油机借鉴直喷柴油机的优点，更多的采用了电喷系统（分进气道喷射和气缸内喷射两种）。
 
    二、着火方式：
    柴油机→压燃； 汽油机→点燃。
 
  
      
    上图为着火温度与压力关系图。柴油机压缩终点压力一般＞2.0MPa；压缩终点空气温度高达600°C。α＞1时：柴油的自燃温度为200～220°C（而汽油则为220～250°C），所以柴油机能较易压燃。
       
    三、空燃比
    柴油机： 
    柴油机空燃比只有一种情况：α＞1；柴油机可实现高增压中冷技术，电控化较汽油机易实现。因而具有升功率高、动力强劲、燃烧更完全和经济性好、排放低等显著特点与优点。
    汽油机： 
    汽油机空气燃料比有三种状态：α＞1 ；或α＝1；或α＜1。汽油机动力和经济性相对较低，废气排放控制技术要求更高、更难。
 
      
    柴油机主要排放量与主攻方向
      
    与汽油机相比，柴油机的CO和CH排放量低很多。因此，对柴油机的排气净化主要是降低NOX和微粒（碳烟）。 
    柴油机降低NOX和碳烟主要方法有：适当减小（推迟）供油提前角；采用增压中冷、废气再循环、可变截面涡轮增压器、电控高压高效燃油喷射系统、排气后处理中使用催化转化剂等技术。
      
    柴油机的优势：
 
    一、柴油机的经济性优势： 
 
    柴油机的压缩比高（YC4F为17.5：1，而汽油机一般在6～9之间[国外有达到12.5]）。 
    柴油机热效率较汽油机高：车用柴油机热效率在0.43～0.50，汽油机为0.24～0.33。 
    汽油机的最经济油耗区在高负荷区，转速范围较窄，而柴油机则比较适中，特别是采用可变截面涡轮增压与高压喷射、电控等技术的柴油机，经济转速范围更宽。因而，柴油机的比油耗比汽油机低，而且随负荷变化较汽油机低。 
    因此，柴油机较汽油机具有明显的燃油经济性。一般柴油机比汽油机低20%-30%。 
 
    二、柴油机的动力性优势 
 
    扭矩储备系数比汽油机大（外特性的最大扭矩与标定点扭矩之比，它是发动机动力性的重要指标），柴油机外特性扭矩更丰满，最大扭矩转速范围宽，动力性明显优于汽油机。例如：玉柴YC4F90-21（F3400机型）柴油机扭矩储备系数为1.15，而汽油机一般为1.08左右。 
 
    三、柴油机的安全性优势 
 
    汽油易挥发,易着火。 
    柴油不易着火,较汽油安全。 
    YC4F90-21发动机主要结构介绍：
 
    气缸体：
    采用湿式特殊合金铸铁气缸套，强度高，便维修。 
    整体式曲轴箱，刚度好，有效减少曲轴箱的变形，降低噪声。 
    机体增加副油道，装配有活塞冷却喷钩，确保活塞冷却。 
    主轴承螺栓上紧力矩要求：
 
    应先拧紧内部两排固定曲轴的10根M12螺栓(6根主轴承盖螺栓,4根气缸盖长螺栓),并从中间两根开始，依次向两端分三次交叉轮流均匀拧紧。 
    第一次拧紧力矩： （30～50）N · m 
    第二次拧紧力矩： （80～100）N · m 
    第三次拧紧力矩： （120～140）N · m 
    每拧紧一次，应回转曲轴，以检查灵活性。 
    最后拧紧外部两排共10根M10螺栓(6根主轴承盖短副螺栓,4根主轴承盖长副螺栓),拧紧顺序仍为从中间两根开始依次向两端分两次交叉轮流上紧: 
    第一次拧紧力矩： （30～40）N · m 
    第二次拧紧力矩： （70～80）N · m 
    主轴承螺栓上紧顺序示意图
     
     
    汽缸套及封水圈的安装
    4F系列柴油机每缸用两道封水圈，上道圈采用耐水材料，颜色为红色；下道圈采用耐油材料，颜色区别于上道圈，一般为棕绿色或其它颜色。上下封水圈不能装反，否则封水圈易老化发生漏水。 
 
      
    缸套台肩突出高度
      
    气缸套压入机体时要求测量缸套止口台肩凸出机体平面高度值，凸出量范围为0.020～0.082，且要求同一台机的凸出量差值不大于0.04，超差时进行选配调整或研磨缸套。
     
    YC4F气缸盖特点：
    整体式缸盖，结构紧凑、可靠，密封性好。 
    高强度合金铸铁铸造。 
    主上水道弯形整体铸造成型，直接喷射鼻梁区，保证充分冷却。 
    单一式出水总口。
 
    缸盖螺栓上紧力矩：
    缸盖螺栓应按图示顺序分三次均匀拧紧。 
    最后应检查，保证每个螺栓的拧紧力矩。 
    增压中冷机配装金属气缸盖垫片,拧紧力矩为: 
      第一次拧紧力矩：（40～50）N · m 
      第二次拧紧力矩：（100～110）N ·m 
      第三次拧紧力矩：（140～160）N ·m 
      最后应检查，保证每个螺栓拧紧力矩。
 
    气门下沉量与气门间隙：
    气门及其座圈的锥角为89°，出厂时气门下沉量为(0.9～1.2)mm。 
    冷态气门间隙值为： 
       进气门间隙(0.35～0.40)mm; 
       排气门间隙(0.40～0.45)mm。 
    保证发动机的气门间隙在上述范围内能使发动机发挥出最佳的动力性能和燃油经济性能，气门间隙过大或过小均会影响发动机的工作状态。 
    要求用户定期对发动机的气门间隙进行检查的调整。检查时要求使用专用厚薄规判定气门间隙，不可凭感觉进行定间隙。
    气门间隙的调整方法：
    调气门间隙一定要在发动机充分冷却下来的状态下调整 ！ 
    拆下气缸盖罩。 
    按发动机旋转方向（从皮带轮端往后看为顺时针）转动曲轴至第一缸压缩上止点。 
    用扳手和起子松开第一缸的进、排气门，第二缸进气门，第三缸排气门共四处摇臂上的锁紧螺母和调整螺钉（注：靠发动机前端设为第一缸）。 
    将厚薄规插入气门杆顶端与摇臂头之间,即气门间隙位置。
    用起子拧紧调整螺钉，使摇臂与气门杆顶端适度接触到厚薄规为止。 
    拧紧锁紧螺母，抽出厚薄规时能感觉出规尺已与气门和摇臂充分接触为宜。 
    复查一次气门间隙。 
    再按发动机旋向将曲轴转动一圈（即转360°），按上述要求调整并复检好另外的四个气门的气门间隙（即第二缸排气门、第三缸进气门、第四缸进、排气门）。 
    装复气缸盖罩。 
    喷油器（油嘴）凸出高度
    保证喷油器凸出高度在合适范围非常重要，凸出高度不合适，则喷油油束落点不好，混合气混合不良，燃烧会恶化。 
    F3400喷油器的凸出高度(1.8±0.1)mm。 
    维修拆卸喷油器时，各缸油嘴要对应装回原来的位置。 
    更换喷油器时，喷油器的铜垫不能随意更换，一般用回原垫，如需更换，则须换用同样厚度的垫片，必要时应测量喷油器凸出高度。 
      
    YC4F曲轴特点
    高强度42CrMo锻钢锻造。 
    主轴颈和连杆颈均开横向油道，使主轴颈和连杆颈均有两个油道口提供润滑油。 
    四处曲轴斜向油槽口开有M8螺纹并用螺钉堵上，如发动机大修需要更换曲轴,应先将曲轴油道清洗干净，然后拧入螺钉直至螺钉头拧沉，用工装将露出的螺纹打坏，使螺钉堵死。
 
  
 
    曲轴正时齿轮和机油泵齿轮的安装见下图：
     
    曲轴的轴向窜动量
    曲轴装入机体，并将所有主轴承螺栓按规定力矩拧紧后，应转动灵活自如，曲轴装配完成后的轴向窜动量在(0.02～0.33)mm范围内。
 
 
    活塞连杆组的装配
    连杆盖与连杆体是经过配镗的配对件，装配时应配对对号装配，不能混装。 
    连杆部件不分前后方向。 
    连杆螺栓装配时先在螺纹部位、定位杆身和螺栓支承面处涂上少许清洁机油，将螺栓拧进时应能用手拧到底，再用扭力扳手拧紧。拧紧力矩按下列要求分三次拧紧。 
    第一次拧紧力矩：20～30)N · m 。 
    第二次拧紧力矩：50～60)N · m 。
 
 
   活塞环的装配
    
    每个活塞上装有两道气环和一道油环，第一道为单面梯形环，不但具有很好的抗烧结、卡环的效果，而且密封性能好。安装时标有“A” 或“TOP”面或梯面朝上；第二道为矩形环，具有很好的封气封油效果，安装时打印有“A”或“TOP”的面必须向上，第三道为胀圈式组合油环。 
    活塞环装入活塞环槽后，必须转动灵活无卡滞现象。活塞环开口必须按一定角度错开，以保证其密封性。 
    活塞连杆组装入缸套时，须用专用工装装入，防止损伤活塞环。 
 
    齿轮安装要点
    
    正时惰齿轮装入时，应对准齿轮上的正时记号：正时齿轮－惰齿轮为1－1；惰齿轮－凸轮轴齿轮为2－2；惰齿轮－喷油泵齿轮为3－3。 
    检查齿轮啮合侧隙应为0.07～0.25mm 。 
    惰齿轮轴向间隙应为0.06～0.20mm 。 
    装好齿轮后在齿面上加润滑油预润。
 
    喷油器技术参数及要求
    
    喷油器是柴油机喷射系统中至关重要的部件，喷油器的可靠工作，燃油的高效雾化，为形成良好的混合器提供保证。喷油器的特性是柴油机获得低排放、低经济性的先决条件。 
    喷油器型号和规格不能装错，F3400喷油器图号：F3400－1112100－005； 
   喷孔数×孔径：5×φ23； 
   启喷压力：27MPa。 
   喷油器突出高度
   
   保证喷油器凸出高度在合适范围非常重要，凸出高度不合适，则喷油油束落点不好，混合气混合不良，燃烧会恶化。 
   F3400喷油器的凸出高度(1.8±0.1)mm 
   维修拆卸喷油器时，各缸油嘴要对应装回原来的位置。 
   更换喷油器时，喷油器的铜垫不能随意更换，一般用回原垫，如需更换则须换，用同样厚度的垫片，必要时应测量喷油器凸出高度。 
    喷油泵工作原理
   
    1：凸轮轴10的凸轮由上止点向下止点转动时，柱塞14在柱塞弹簧8的作用下运动，柱塞顶面打开柱塞套进油孔通路，燃油进入顶部的油腔。
    2：凸轮由下止点向上止点转动，顶起挺柱体，压缩柱塞弹簧直至柱塞项面上升至进油孔上边缘平齐时，进油孔关闭，油泵开始供油。
    3：随着凸轮轴的转动，柱塞上升，柱塞上部的油压迅速成升高，推起出油阀，当克服出油阀的卸载行程后，高压柴油便出油阀进入高压油管，使喷油器针阀开启，向燃烧室喷油。 
    4：供油一直延续到柱塞斜槽与柱塞套上回油孔相通为止，这时高压油腔的燃油便经柱塞头部的直槽及斜槽向低压通道回流，油压骤降，出油阀关闭，供油停止。 
    5：直至凸轮到达上止点时，柱塞还上移一段空行程，然后术塞在柱塞弹簧作用下向下移动，完成一个工作过程。 
 
    调速器工作原理
    
    当油泵凸轮轴转旋时，飞块的离心力通过调速套筒变成轴向力，它通过调速杠杆组件、起动弹簧和调速臂组件作用于调速弹簧。当飞块的轴向力与调速器弹簧的力平衡时，调速器则稳定在平衡状态。 
    当转速升高时，飞块的离心力增加，轴向力也相应增加，轴向力与弹簧力之间的平衡力被破坏，增加了的轴向力通过杠杆系统作用于调速弹簧，迫使齿杆向减油方向移动。同样，当转速降低时，齿杆向加油方向移动，从而实现了调速器的调节作用。 
 
    矫正器部件
    
    拧进校正行程调整螺钉，则校正油量减小，反之增加。拧进预紧力调整螺套，校正弹簧预紧力增加，校正器起作用转速隆低，反之增加。
校正器部件也不允许用户随便调整。
 
    增压补充阀工作原理
    
    增压柴油机在中高转速工况的进气量明显增加，需要的油量也须增加。增压补偿阀的上压力腔进气口同进气接管连通，增压补偿阀就是利用增压器提供的柴油机进气压力推动高压油泵齿杆，增加供油量，从而提升柴油机功率。 
    在柴油机低速工况，进气压力降低，补偿阀复位，油量减少。 
    增压补偿阀既可满足增压柴油机功率的需要，又可防止低速冒烟或加速冒烟。 
    注：连接进气接管的增压补偿管不能有漏气现象！
 
    怠速补偿阀主要技术参数
 
 
    工作电压：12VDC。 
    工作电流：约32A（吸引线圈）。 
    工作行程：约10mm。 
    工作推力：45N。 
    安装接线:  DJ7021Y-4.8-10接头(黑线脚搭铁，白线脚接电源)。
                
    
    工作电压：12VDC 
    工作电流：≤50A 
    工作行程：约25.4mm 
    初始吸引合力：＞80N 
    安装接线：DJ7021Y-4.8-10接头(黑线脚搭铁，白线脚接电源)。
    
    启动加浓电磁阀主要技术参数
    
    工作电压: 12VDC。 
    最小吸合电压:≥6V。 
    绕组23°C时，阻值为：1.9±0.1Ω。 
    接线头护套：DJ7011－6.3－11。 
 
    喷油泵的维护注意事项
    
    喷油泵的调整需具备专门的技术，不要自行调整，发生故障时，应送交玉柴在各地的维修中心进行维修。 
    F3400柴油机静态供油提前角为：(8～10)°CA 。 
    保证柴油的清洁的保证喷油泵和喷油器正常可靠工作的先决条件，因此要定期更换柴油机滤清器滤芯。应按照柴油机滤清器上的使用说明定期更换柴滤器整体滤芯。 
    喷油泵上的油门限位螺钉在出厂调试后用铅封封住，不允许用户自行拆除调整油量。
 
 
    预热塞组件主要技术参数
      
    连接方式：单极 
    工作电压：12V 
    工作电流：≤90A 
    持续电流：≤45A 
    在室温和0.5MPa压力下, 柴油体积流量为(6±1)mL / min 
    工作环境温度: -40°C～+150°C 
    接线头护套规格: DJ7021Y－4.8－10 
 
    电磁阀组件主要技术参数
    
    传递介质：柴油。 
    额定电压：12V，吸合电压≤7.5V，释放电压≤3V。 
    静压耐压：≤0.1MPa。 
    耐冲击压力：≤0.4MPa。 
    在环境温度为(23±5)°C，压力0.1MPa下，电磁阀燃油流量≤100mL/min。 
    接线头护套规格：DJ7011Y－2.2－10 (配DJ7011Y－2.2－20)。
 
    柴油滤清器
    
    柴油机滤清器应按其使用说明定期更换滤芯，以保证进入燃油系统的柴油清洁，保证柴油机正常工作。 
    滤芯规格：CX0710A；螺纹M16X1.5。 
    油路中如留有空气，则柴油机会导致无法起动或停机。 
    不允许采用起动电机拖动或启动柴油机排管路空气。 
 
    机油冷却器
    
    柴油机热负荷较高，机油的有效冷却至关重要4F柴油机采用镶入横流式的机油冷却器，结构紧凑可靠、效率高。
 
    机油压力的调整
    
    机油压力范围：(0.15～0.6)MPa。 
    调整:机油冷却器上的调压阀。 
    
 
    
   注意检查机油容量和定期更换机油滤清器
   机油滤清器滤芯为纸质滤芯旋装式。汽车每行驶10000km（或每累计工作时间250小时），应更换滤清器。安装滤清器时，先用清洁的机油加满新的滤清器，然后用少量清洁的机油润滑橡胶密封圈，再旋装拧紧滤清器。 
    节温器主要技术参数
    
    初开温度: (75±2)°C； 
    全开温度: (85±2)°C； 
    全开升程: ≥8mm。 
    
    调温器座零部件
    1、ECU水温感应塞 2、预热装置水温感应塞 3、暖风阀进水接头 4、汽车仪表水温感应塞 5、电子风扇水温感应塞 6、EGR冷却器回水接头
 
    冷却系统主要参数
    
    发动机本体冷却液容量约3升。 
    冷却介质应采用四季佳宜的长效防冻液，且当水箱采用常规0.5MPa的工作压力时，宜控制散热器上水室的温度≤99°C 。 
    柴油机出水温度控制在80～95°C较佳。 
 
 
    

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