摘要：本文主要讨论了我国所使用的单缸柴油机，并对国内外单缸柴油机技术性能对比和发展态势展开了研究和分析。在此基础上，以开发一款结构紧凑新颖、重量轻、起动性能好、环境适应性强的卧式柴油单缸发动机为核心，并做出了如下几个方面的研究和分析，以供大家借鉴。
关键词：特种环境；高功重比；单杆柴油机；开发
引言：
在国内，单缸柴油机主要采用的是卧式和水冷，其次是立式和风冷，缸径在60-120mm之间，大部分都是每5mm一个档[1]。输出功率为1.5-15kW，旋转速度为2000-2600转/分，部分风冷型可达3000转/分。主要用作手扶拖拉机，小四轮拖拉机，四轮车，农业用排灌，小型船舶，小型工程机械，小型发电机组及农副业加工机械的配套动力[2]。
一、目前单缸柴油发动机存在的问题
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①水冷机的功重比比较大，但是它的整体尺寸比较大，所占的空间也比较多，所以不适合于受空间限制的场合。②风冷机组的尺寸和重量都很小，但是功率很低，而且不适合于高温环境，所以可靠性很低[3]。③对特定环境的适应能力较差，主要体现在高温和低温性能较差；④当温度达到60℃时，发动机的散热性不够，容易造成发动机的高温损伤。⑤气冷式发动机的耐热性较差；⑥在-40℃以下启动困难，水冷式柴油机冷却剂容易结冰，对其在较低温度下的工作造成很大的影响。⑦抗电磁干扰性能差。当前，用户对油耗、排放、调速性、运转稳定性等性能的要求越来越高。为了保证单缸柴油机的各项性能指标能够满足使用要求，越来越多的单缸柴油机采用了电控技术。通过电子控制技术，可以对发动机的工作参数进行准确的控制，达到燃油消耗、排放和良好的调速性能。但是，这种方法的缺点也是显而易见的，除了价格昂贵之外，由于采用了电子控制技术，所以在军事领域，比如强电磁干扰的环境中，很容易发生控制故障，导致整机不稳定，甚至不能使用span80[4]。此外，电子技术的应用要求有可靠的电源，如果没有电源，或者电源被破坏，整个机器就不能运转了。不具备翻转保护功能；为了确保活塞下行过程中曲轴箱压力波动平稳，从而使整机运转平稳，目前四冲程单缸柴油机都有曲轴箱呼吸系统。当发生单缸柴油机翻转事故时，机油会通过吸入管滞留到外界，甚至通过进气系统流入燃烧室，造成机油损失，并对柴油机缸内燃烧产生严重影响，这就会造成柴油机在一段时间内不能再用。 二、单缸柴油机的技术革新
（一）单缸柴油机与凸轮轴结构的改进
研制出一种可同时驱动阀门、一次油泵和高压油泵的凸轮轴，并具有启动放气机构和手动启动功能。具体的结构包括：凸轮轴本体、起动转销、起动泄压机构、凸轮轴驱动齿轮等，其中，凸轮轴本体包括输油泵偏心轴径、高压油泵凸轮、进气凸轮、排气凸轮等。在这些方式中，起动转销与凸轮轴本体过盈配合，当手摇起动的时候，摇把与起动转销配合，将动力由起动转销经过凸轮本体，再经过凸轮轴驱动齿轮传递给曲轴齿轮，从而带动曲轴转动，从而实现手摇起动。在起动过程中，当起动泄压机构离心块没有达到离心动作转速时，离心块凸起部位将排气阀提前打开，使压缩压力在规定曲轴相位角时泄压，这样就可以避免起动反弹，也可以保证起动省力的效果。在此基础上，将进气预热塞与进气系统相结合，可达到超低温启动的目的。油泵由其偏心轴带动，高压油泵由其压力凸轮带动，阀门由其压力凸轮带动，从而确保了燃料发动机的正常运转。这种凸轮轴总成将五种功能融合在一起，确保了整机的结构紧凑、体积小、重量轻。万能夹具
（二）对一台单缸柴油机进行了换气装置的优化改造
当柴油机工作的时候，活塞上下移动，在曲轴箱内就会产生一定的压力的废气，穿过呼吸器废气的进口，将塑料珠子打开，再经过呼吸器废气的出口，就会进入到进气管中，与空气中的混合气一起，进入到柴油机的燃烧室中进行燃烧，从而使曲轴箱内的压力波动稳定下来；在发动机不运转的情况下，吸气罩内的塑胶球因重力的影响，与吸气罩体上的圆锥形孔口构成直线密封，确保不会有水，异物等进入曲轴箱；在柴油机发生意外翻转的时候，在重力的作用下，减压阀球与呼吸器本体的溢流口锥面形成了一个密封圈，这样既可以避免因为翻转而造成机油的损失，又可以避免机油通过进气系统流入燃烧室，从而确保柴油机可以持续可靠地工作。
（三）对单缸柴油发动机进行了结构优化和改造
在此基础上，设计了一种新型的机械供油方式，并与之相匹配的是一种新型的机械调速器。主要工作元件全部采用机械设计，确保了发动机对强烈的电磁干扰有良好的抵抗能力。机械速度调节装置由离心速度调节装置，速度调节销，供油调节杆，偏心轴，速度调节杆，油量调节杆，扇形板，推杆，叉形轴等组成。在离心式调速器上，装有飞块，空载，中载，高速载等部件。怠速弹簧、中速弹簧和高速弹簧在各自的曲轴转速下，对飞重
的张开程度进行控制，进而对调速器运动销的运动距离进行控制。油量调节杆与高压油泵相连，随着油量调节杆的摇摆，高压油泵的柱塞行程也随之改变，因此，高压油泵可在不同负载下提供适当的油量。所述的调油杆上装有叉型轴套，供油调整杆件上的销子与叉形轴套相连，当供油调速杆处于不同位置时，就会带动所述调油杆，从而改变供油量。在机身上装有一个扇形片，扇形片的表面接触到调油杠杆的倾斜表面，而小端则由一个扇形片的连杆连接到调速杠杆上。调速器运动销通过供油调节杆通孔，与调速拉杆上的调整螺丝相连接，在调速拉杆上可进行前后调节，并在适当的位置用螺帽拧紧。调速拉杆和供油拉杆分别装在所述的偏心轴上，调速拉杆和供油拉杆之间设有调速拉簧。在一定速度下，离心式调速机飞重的伸缩运动使得调速机运动销轴作往复运动，并通过推杆带动调速机的摆动。调速拉杆是利用调速弹簧、扇形板及供油调整杆之间的共同作用，来让油量调节杆对高压油泵的供油进行精确的调整，使柴油机在某一转速时的偏差在允许的范围内。
三、结束语
该项目的实施，将对我国单缸柴油发动机配套工业的发展起到积极的推动作用，同时也将推动区域内相关工业的提档升级。将为企业提供更多的就业机会，并带动当地劳动力的就
业。生产的产品，将应用最新的技术，对传统工业的改造和升级起到积极的推动作用。可广泛应用于手扶拖拉机，农业用排灌，小型船舶，小型工程机械，农副业加工机械的配套动力等通用场合。在房车、压路机、坦克等特种车辆的辅助发电、应急抽水等场合，因其内部空间狭小，重量受到严格限制，散热环境差，意外翻转等使用环境都有很好的市场前景。
参考文献
[1]任哲,卢康博,孙滔,杨凯,石磊,韩东.正丁醚/柴油混合燃料在单缸柴油机中的燃烧与排放特性研究[J].内燃机工程,2022,43(04):1-11.
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[2]张宇.农用单缸柴油机甲醇氛围F-T柴油的燃烧过程研究[D].江苏大学,2021.
[3]谢纬安,瞿磊,王忠,刘帅,冯伟杰.EGR率对农用单缸柴油机燃用生物柴油的NO_x与PM排放特性影响分析[J].环境科学学报,2021,41(03):914-921.
[4]刘言生.基于单缸柴油发动机故障维修的探讨[J].时代农机,2018,45(07):88-89.
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