和汽車(chē)相比,雖同為汽油機,但是摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機的使用條件更加苛刻(發(fā)動(dòng)機外露),體積更加狹小。因此在外形的選取,零部件材料的選用,尺寸控制等方面形成了獨特的要求。尤其一些大排量摩托車(chē),其發(fā)動(dòng)機的技術(shù)復雜程度和尺寸精度的要求甚至高于一些專(zhuān)用汽車(chē)發(fā)動(dòng)機。
下面介紹一下發(fā)動(dòng)機的系統構成和結構特點(diǎn)
發(fā)動(dòng)機是一種由許多機構和系統組成的復雜機器。無(wú)論是四沖程發(fā)動(dòng)機,還是二沖程發(fā)動(dòng)機:無(wú)論是單缸發(fā)動(dòng)機,還是多缸發(fā)動(dòng)機。要完成能量轉換,實(shí)現工作循環(huán),保證長(cháng)時(shí)間連續正常工作,都必須具備以下一些機構和系統。
兩大機構:曲柄連桿機構、配氣機構
五大系統:進(jìn)排氣系統、潤滑系統、冷卻系統點(diǎn)火系統、傳動(dòng)系統
還有機體結構件
內燃機按照完成一個(gè)工作循環(huán)所需的行程數可分為四行程內燃機和二行程內燃機。把曲軸轉兩圈(720°),活塞在氣缸內上下往復運動(dòng)四個(gè)沖程,完成一個(gè)工作循環(huán)的內燃機稱(chēng)為四沖程內燃機而把曲軸轉一圈(360°),活塞在氣缸內上下往復運動(dòng)兩個(gè)沖程,完成一個(gè)工作循環(huán)的內燃機稱(chēng)為二沖程內燃機。因為結構簡(jiǎn)單,體積小,早期的摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機大都用二沖程發(fā)動(dòng)機,但后來(lái)隨著(zhù)燃油使用成本的上升,以及人們對噪音和排放要求的日益注重,二沖程逐漸退出主流摩托車(chē)領(lǐng)域。不過(guò)由于二沖程發(fā)動(dòng)機功率大、重量輕的特點(diǎn),在一些賽車(chē)領(lǐng)域還在繼續使用。
一大部分中小排量的摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機為單缸機,而大排量發(fā)動(dòng)機則必須采用多缸布局,按照氣缸排列方式不同可以分為單列式和雙列式。單列式發(fā)動(dòng)機的各個(gè)氣缸排成一列,一般是垂直布置的,但為了降低高度,有時(shí)也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的:雙列式發(fā)動(dòng)機把氣缸排成兩列,兩列之間的夾角<180°(般為90°)稱(chēng)為V型發(fā)動(dòng)機,若兩列之間的夾角=180°稱(chēng)為對置式發(fā)動(dòng)機。
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曲柄連桿機構是發(fā)動(dòng)機實(shí)現工作循環(huán),完成能量轉換的主要運動(dòng)零件。它由活塞組、連桿和曲軸組等組成。在作功行程中,活塞承受燃氣壓力在氣缸內作直線(xiàn)運動(dòng),通過(guò)連桿轉換成曲軸的旋轉運動(dòng),并從曲軸對外輸出動(dòng)力。而在進(jìn)氣壓縮和排氣行程中,曲柄釋放能量又把曲軸的旋轉運動(dòng)轉化成活塞的直線(xiàn)運動(dòng)。
配氣機構是進(jìn)、排氣管道的控制機構,它按照氣缸的工作順序和工作過(guò)程的要求,準時(shí)地開(kāi)閉進(jìn)、排氣門(mén)、向氣缸供給可燃混合氣并及時(shí)排出廢氣。另外,當進(jìn)、排氣門(mén)關(guān)閉時(shí),保證氣缸密封。進(jìn)氣充分、排氣徹底。
主要零部件:
凸輪軸:進(jìn)、排氣門(mén),傳動(dòng)機構(鏈條、頂桿、齒輪),進(jìn)、排氣門(mén)彈簧,搖臂(上搖臂或下播臂)四沖程發(fā)動(dòng)機的配氣相位
配氣相位:進(jìn)氣門(mén)提前開(kāi)啟角;進(jìn)氣門(mén)滯后關(guān)閉角:排氣門(mén)提前開(kāi)啟角排氣門(mén)滯后關(guān)閉角:進(jìn)排氣門(mén)疊開(kāi)角
概念:指發(fā)動(dòng)機進(jìn)、排氣門(mén)實(shí)際的開(kāi)啟與關(guān)閉時(shí)刻和開(kāi)啟持續時(shí)間。通常用氣門(mén)開(kāi)啟與關(guān)閉時(shí)相對于上、下止點(diǎn)曲拐位置的曲軸轉角來(lái)表示。
1、進(jìn)氣提前角α:在排氣行程接近終了,活塞到達上止點(diǎn)前,進(jìn)氣門(mén)便開(kāi)啟.從進(jìn)氣門(mén)開(kāi)始開(kāi)啟到上止點(diǎn)所對應的曲軸轉角。一般α=10°~30°
2、進(jìn)氣滯后角β:在進(jìn)氣行程下止點(diǎn)過(guò)后,活塞重新上行一段后,進(jìn)氣門(mén)オ關(guān)閉.從下止點(diǎn)到進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉所對應的曲軸轉角。一般β=40°~80
3、排氣提前角γ:在做功沖程的后期,活塞到達下止點(diǎn)前,氣門(mén)便開(kāi)啟.從排氣門(mén)開(kāi)啟到下止點(diǎn)所對應的曲軸轉角。一般γ=40°~80°
4、排氣延退角δ:在活塞越過(guò)上止點(diǎn)后排氣門(mén)才關(guān)排氣門(mén)才關(guān)閉,從上止點(diǎn)到排氣門(mén)關(guān)閉所對應的曲軸轉角。一般δ=10°~30°
5、氣門(mén)重疊角:由于進(jìn)氣門(mén)早開(kāi)和排氣門(mén)晚關(guān)就出現了一段進(jìn)排氣門(mén)同時(shí)開(kāi)啟的現象,即進(jìn)氣門(mén)早開(kāi)與排氣門(mén)晚關(guān)角的和(α+δ),稱(chēng)為氣門(mén)重疊角。
概念:在發(fā)動(dòng)機的實(shí)際工作中,燃料燃燒的熱能,通過(guò)工質(zhì)的膨脹轉化為機械功,這種連續不斷地把熱能變?yōu)闄C械功的循環(huán),稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機的實(shí)際循環(huán)。
發(fā)動(dòng)機的實(shí)際循環(huán)是由進(jìn)氣、壓縮、燃燒、膨脹、排氣等五個(gè)過(guò)程組成。通常用缸內的氣體壓力p隨氣缸工作容積v而變化的圖形來(lái)表示工質(zhì)在氣缸中的實(shí)際工作情況。

套完整的進(jìn)排氣系統主要由空濾器、化油器、缸頭燃燒室、進(jìn)排氣道和排氣管等組合而成??諡V器主要負責空氣的過(guò)濾和浄化,根據濾芯的材質(zhì)不同有紙質(zhì)和海棉質(zhì)兩種;化油器主要負責汽油的霧化和油氣的混合,目前主要有等真空式和柱塞式化油器兩種,隨著(zhù)排放指標的日益嚴格,150cc以上排量摩托車(chē)將大部分采用電噴結構,化油器也將逐漸電磁噴射閥所替代。燃燒室顧名思義是混合氣燃燒的型腔,但如何提高燃燒速度,使燃燒充分,這就需要合理設計進(jìn)排氣道和燃燒室形狀,提高混合氣的充量效率以實(shí)現理想空燃比。排氣管除了排放廢氣外還要對有毒污染物進(jìn)行浄化和氧化,以減輕對環(huán)境的污染。

冷卻系的功用:使發(fā)動(dòng)機在所有工況下都保持在適當的溫度范圍內,防止發(fā)動(dòng)機過(guò)熱或過(guò)冷。
風(fēng)冷系統:又分為自然分冷和強制風(fēng)冷,風(fēng)冷系統具有結構簡(jiǎn)單,體積小,布局容易的特點(diǎn)因而大部分小排量摩托車(chē)均采用自然分冷。但其冷卻效率低,對于大功率發(fā)動(dòng)機不適合。
水冷系統:最大優(yōu)點(diǎn)是冷卻強度高、發(fā)動(dòng)機內部和外部冷卻較均勾最大缺點(diǎn)是容易漏水,需要經(jīng)常維修等。
油冷系統:冷卻效果介于風(fēng)冷和水冷之間,但由于機油流動(dòng)粘度大,容易導致機油溫度過(guò)熱,從而影響機油潤滑效果。

潤滑系的功用:在發(fā)動(dòng)機工作時(shí)連續不斷地將潔凈潤滑油輸送至全部運動(dòng)件的摩擦表面,形成油膜,實(shí)現液體潤滑,從而減少摩擦阻力,降低功率消耗,減輕機件磨損,保證發(fā)動(dòng)機工作可靠,提高耐久性。
主要運動(dòng)部件:曲軸主軸頸與主軸承、曲柄銷(xiāo)與連桿軸承、凸輪軸頸與凸輪軸軸承活塞及活塞環(huán)與氣缸壁面、配氣機構各運動(dòng)副及傳動(dòng)齒輪等。
潤滑方式:
(1)壓力潤滑:是以一定的壓力將潤滑油供入摩擦表面的潤滑方式。
(2)飛濺潤滑:利用發(fā)動(dòng)機工作時(shí)運動(dòng)件濺潑起來(lái)的油滴或油霧潤滑摩
擦表面的潤滑方式
(3)潤滑脂潤滑:通過(guò)定期加注潤滑脂來(lái)潤滑摩擦表面的潤滑方式

主要功能:實(shí)現動(dòng)力的傳遞,并根據不同的工況調整傳動(dòng)系數,滿(mǎn)足各種環(huán)境下的行駛要求。
傳動(dòng)分類(lèi):
(1)有級變速:主要組成零件有:離合器、傳動(dòng)主軸、傳動(dòng)副軸、變檔操控機構,輸出鏈輪、鏈條等。根據操控形式的不同,又分為手控變檔和自動(dòng)變檔,手控機構對駕駛者的操控水平和經(jīng)驗有較高的要求。
(2)無(wú)極變速;主要組成零件有:皮帶驅動(dòng)輪、傳動(dòng)皮帶、皮帶從動(dòng)輪、離心式離合器、變速齒輪組等。整個(gè)變速過(guò)程由皮帶傳動(dòng)自適應調整,無(wú)需人工控制,具有操控安全、便利的特點(diǎn)。但因為皮帶傳動(dòng)效率低,大大降低了發(fā)動(dòng)機的有效功率,增加了油耗。

汽油機的點(diǎn)火機理:在火花塞電極間加上高電壓后,電極間的氣體便發(fā)生電離現象所加電壓愈高,氣體電離的程度愈高。當電壓增高到一定值時(shí),火花塞兩極間的間隙被擊穿而產(chǎn)生電火花。
點(diǎn)火系統的分類(lèi):
按照點(diǎn)火信號的來(lái)源不同分為:交流點(diǎn)火和直流點(diǎn)火。
按照點(diǎn)火器的組成原理不同分為:a、電容式;b、電感式C、數字式

摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機點(diǎn)火系統組成零件:
(1)火花塞、(2)高壓帽、(3)點(diǎn)火線(xiàn)圈、(4)點(diǎn)火器、(5)磁電機、(6)電池、(7)觸發(fā)器
機體結構件的功用:支撐起整個(gè)發(fā)動(dòng)機零件構架,并起到一定的裝飾和密封作用。
摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機結構件主要組成:(1)缸頭及缸頭蓋;(2)氣缸體;(3)左右箱體;(4)左右邊蓋及尾蓋;(5)各類(lèi)裝飾蓋。

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