摩托车发动机工作原理及结构组成
发动机是摩托车行驶的动力来源。它通过燃料在发动机的气缸内燃烧,将热能转变为机械能,驱动摩托车向前行驶。
发动机的工作原理
二冲程汽油发动机的工作原理
曲轴旋转一圈,活塞上下各一次,完成一个工作循环的发动机,称二冲程发动机。二冲程发动机的气缸上,设有进气孔、排气孔和换气(扫气)孔,这些孔通过活塞在气缸中上下运动时实现开与闭。
1、辅助行程(吸气、压缩过程)
曲轴旋转,活塞从下止点向上止点运动,当活塞上行,把扫气孔和排气孔关闭时,使已从扫气孔进入气缸的新鲜可燃混合气被压缩;由于活塞的上行,使活塞的下方的曲轴箱容积增大,产生真空吸力,把进气口的舌簧阀吸开,燃油与空气经化油器混合的可燃混合气被吸入曲轴箱,当活塞到上止点时,这一行程结束。
2、作功行程(爆燃、排气、扫气)
当活塞上行,将要接近上止点时,火花塞产生电火花,把已被压缩的可燃混合气点燃,燃烧的气体迅速膨胀,使气缸内的压力和温度急剧升高,在高压气体的推动下,迫使活塞从上止点向下止点运动,活塞通过连杆,将高压气体的推力传给曲轴使之旋转作功,使热能转变成机械能;由于活塞的下行,使曲轴箱的容积减小,压力增高,进气口的舌簧阀被关闭,进入曲轴箱的可燃混合气被预压缩;活塞继续下行时,排气孔打开,燃烧后的废气从排气孔排出;随着排气孔打开,扫气孔被打开,曲轴箱中被预压缩的可燃混合气经扫气孔进入气缸,并将废气进一步驱逐出气缸,这一过程称换气过程。
作功行程结束时,一个工作循环便完成了。从上述过程中可知,在辅助行程中,活塞上方在压缩,活塞下方在进气;在作功行程中,活塞上方在作功、排气和扫气,而活塞下方对进入曲轴箱的可燃混合气进行预压缩。只要曲轴连续旋转,工作循环便能连续不断地进行。
四冲程汽油发动机的工作原理
曲轴旋转两圈,活塞上下各两次,完成一个工作循环的发动机称四冲程发动机。四冲程发动机的气缸体上,设有进、排气门,由曲轴旋转来驱动凸轮准时地打开和关闭,使可燃混合气及时进入气缸,并使燃烧后的废气及时排出气缸。
1、进气过程
曲轴旋转,活塞从上止点向下止点移动,此时进气门已打开。由于活塞的下行,活塞上方容积增大,产生真空吸力,燃油和空气经化油器雾化混合成可燃混合气,经进气门被吸入气缸。活塞到下止点后,进气门关闭,进气行程结束。
2、压缩行程
进气行程终了时,进排气门均关闭。活塞从下止点向上止点移动,使进入气缸的可燃混合气被压缩,活塞将到上止点时,混合气的压力可达1470kPa以上,温度可达250℃-300℃,为混合气体的燃烧作功创造了良好的条件。这一行程在活塞到上止点时结束。
3、作功行程
当压缩行程活塞接近上止点时,火花塞电极间产生电火花,将被压缩的可燃混合气点燃,燃烧的气体迅速膨胀,使气缸内的瞬时压力达2940kPa-4410kPa,温度达1800℃-2000℃,在高压气体的作用下,活塞被迫从上止点向下止点运动,通过连杆,将高压气体的推力传给曲轴使之旋转作功,实现热能转变为机械能。
4、排气行程
在作功行程末,活塞被推到接近下止点时,排气门打开,活塞由下止点向上止点运动,气缸内燃烧后的
废气在活塞的推动下,经排气门排出气缸,活塞到上止点后,排气门关闭,这一行程结束。
排气行程结束时,一个工作循环完成。只要曲轴连续转动,进气、压缩、作功、排气就能周而复始地循环进行。
发动机的结构
发动机由机体、曲轴连杆机构、配气机构、燃料供给系统、进排气系统、冷却系统、润滑系统和点火系统组成。
1、机体
机体由曲轴箱、气缸盖、气缸头、气缸体等组成。
曲轴箱的作用是支承和安装整个发动机的其他零部件、承受发动机工作时产生的各种冲击力和扭矩;气缸体是发动机完成工作循环的场所,也是活塞运动的轨道,它承受着高温高压的作用,由于外表铸有若干散热片,还起散发热量的作用;气缸盖的作用是用来封闭气缸的上盖,与气缸体及活塞顶部共同构成发动机的燃烧室,气缸盖上也铸有很多散热片,起散热作用;四冲程汽油发动机还设有气缸头,气缸头的作用是用来固定进排气门,与气缸体及活塞顶部组成燃烧室,外表也铸有散热片,起散热作用。
2、曲轴连杆机构
曲轴连杆机构的主要作用是将活塞的直线往复运动变为曲轴的旋转运动,从而对外输出做功,带动其他部件工作。曲轴连杆机构主要包括活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆大小头轴承、曲轴等。
3、配气机构
配气机构的作用是及时准确地将可燃混合气吸入气缸,或将废气从气缸中排出,以保证发动机正常运转。
二冲程汽油发动机的配气机构是指阀或旋转阀等控制进气和换气的机构。
发动机零部件
四冲程汽油发动机的配气机构主要包括凸轮轴、气门、气门座、气门弹簧、气门导管、正时齿轮、气门挺杆、挺杆导管、摇臂、摇臂轴等零件。
4、燃料供给系统
燃料供给系统的作用是按发动机的工况,供给适当浓度的可燃混合气。
燃料供给系统主要由燃油箱、油箱开关、燃油滤清器、化油器等零部件组成。
5、进排气系统
进排气系统的作用是引导并滤清空气,控制进入气缸的可燃混合气。有的发动机还装有进气消声器,其作用是降低进气噪声。排气系统的作用是排出废气并降低排气噪声。
进气系统主要由空气滤清器、进气阀、进气管等部件组成。排气系统主要由消声器和排气管等部件组成。
6、润滑系统
润滑系统的作用是润滑发动机各回转副和移动副,养活各运动副的磨擦力,并能通过润滑油的循环,带走热量,降低工作温度,冲洗各接触表面,减轻磨损,延长各零件的使用寿命。
四冲程汽油发动机多数是采用飞溅润滑或压力润滑,其润滑系统主要由油盘、机油泵、机油滤清器和油管等组成。
二冲程汽油发动机一般都采用混合润滑或分离润滑。混合润滑是在汽油中加入一定比例的汽油机润滑油,形成燃油,随可燃混合气一起进入气缸进行润滑,故没有专门的润滑系统。而分离润滑由机油泵打油,经各油道进入有关运动副。
7、冷却系统
冷却系统的作用是对发动机进行散热冷却,以保证发动机正常工作。摩托车发动机大多采用风冷却,即通过迎面吹来的自然风,将发动机的热量带走。为了提高冷却效果,气缸盖、气缸体的外表面都铸有若干散热片。目前,大功率的摩托车也有采用水冷式或风、水综合冷却的。水冷式发动机的冷却系统主要由水泵、水箱、风扇等零部件组成。
8、点火系统
点火系统的作用是及时准确地跳火,点燃气缸内的可燃混合气。点火系统主要由磁电机、点火器(CDI)、点火线圈、高压导线和火花塞等组成。
传动系统
传动部分的作用是将发动机输出的动力传递到摩托车后车轮上,并降低转速,增大扭矩,或根据行驶需要变换转速,使摩托车获得所需要的行驶速度和驱动力。此外,传动部分
还能保证摩托车平稳地起步和停车。
传动部分主要由起动装置、离合器、变速箱(或减速器)、传动轴、链条(或齿形三角胶带)和后桥(正三轮摩托车)等组成。
1、起动装置
起动装置的作用是借助于外力使发动机曲轴旋转,驱动发动机。起动装置有脚踩起动装置和电起动装置两种类型。脚踩起动装置由起动杆、起动轴、起动齿轮、复位弹簧等零件组成。电起动装置主要由起动电动机和超越离合器组成。
2、离合器
离合器位于发动机和变速箱之间,它能使两者得到可靠的接合和彻底的分离。其主要作用是能使发动机曲轴与传动系统平顺柔和地接合,以保证摩托车平稳地起步;还能使发动机曲轴与传动系统迅速分离,以保证摩托车在变速换挡时不产生齿轮撞击,离合器迅速分离还能避免制动时因惯性力过大而损坏其他零件;由于离合器的主要部分和从动部分可以产生相对滑动,因而能保护传动系统的零件不致因载荷过大而损坏。
摩托车离合器分为手控摩擦式离合器和自动离心式离合器两种。
3、变速箱
变速箱的作用是增大摩托车的驱动力,变换行驶速度,切断发动机的动力输出。变速箱有无级变速箱和有级变速箱两种。
4、后传动装置
后传动装置包括传动轴、链条、后桥等。它的作用是将变速箱输出的动力,经降低转速、增大扭矩后,再传递给后车轮,驱动摩托车前进。
后传动装置有链条传动、皮带传动、齿轮式传动和传动轴传动等形式。