摩托车技术.doc

查看文章=摩托车技术= 2冲程发动机 4冲程发动机2007年07月03日 星期二 下午 09:37=摩托车技术=2冲程发动机4冲程发动机风冷与水冷车架结构车架结构谈摩托车的车架看上去只是几支杆件焊接在一起，比较简单，实际上它的设计涉及多方面的考虑。车架如同人体的骨骼，必须要有足够的强度和刚度，而且在重量、造型等方面也有相应的要求。车架要有足够的强度。它要承受发动机、其它部件及乘员的重量，限制装配件的移动，并影响其运动性能。不同使用对象的摩托车车架强度是不一样的，例如街车就比越野车的强度要低。车架要有足够的刚度。所谓刚度就指抵抗变形的能力。与四轮汽车相比，两轮摩托车具有更大范围的运动自由度，急剧转弯，行驶凹凸不平山路等等。车架刚度低，当车辆受到冲击时车架容易变形；但车架刚度过大会在某种范围内影响系统弹性，从而影响乘员的感觉。车架的结构尺寸要符合要求。车架有些部分是十分关键的，影响摩托车运行的平稳性。设计师在设计车架要考虑到车辆的敏捷但又不宜太灵活，要稳定但又不宜太沉重。例如转向轴头，涉及到前叉倾角、车轮拖曳距、偏置距、两轮轴矩等尺寸问题。前叉倾角大，转向时方向把手移动的角度也就小；拖曳距大，前轮回中的扭力也就越大，车子也就觉得越稳定。所以美式摩托车车型虽然较大，但由于前叉角度较大，行驶起来十分平稳。但拖曳距越大转向就越重手，因此一般轻型摩托车的拖曳距在85毫米120毫米之间。摩托车在行驶中所产生的转向力、离心力及车子的颠簸，都会促使转向轴头向侧扭，为抵抗这种侧向扭力，车架常使用粗大的管梁和加强杆，从发动机两侧伸廷至转向轴头位置焊接。车架重量要轻，从材料上看多用高强度钢材，这种钢材含有钛、铌、钒等微量元素。现在有些车辆巳应用铝合金车架或者钛合金车架。减轻摩托车本身的重量，等于增加了发动机的功率。目前摩托车车架的形式主要分成三大类：主梁结构式车架、菱型式车架和托架式车架。主梁结构式车架又称脊骨型车架，是用一根或两根主梁做脊骨的车架，这种车架应用比较广泛。菱型式车架形似钻石状，因此车架又称钻石式车架，这种车架属于空间结构形式，发动机横置在钻石形内，作为车架的一个支承点，能增强车架的强度和刚度，道路竞赛摩托车应用较多。托架式车架形似摇篮，又称摇蓝式车架，也属空间结构形式，发动机安装在摇蓝形中，由于发动机下面有钢管支承，对发动机能起保护作用，所以许多越野车用此类车架。主梁结构式车架（型式之一）菱型式车架（型式之一）托架式车架（型式之一）风冷好还是水冷好在冷却方面，摩托车与汽车不同，绝大多数汽车发动机是水冷却，统一得很。而摩托车发动机既有风冷却还有水冷却，风冷却还分有自然风冷却和强制风冷却。到底采用哪一种方式冷却，或是多种方式混合，这决定于发动机的结构和安装位置。风冷却的发动机气缸外表面有数片散热片，散热片的表面积是气缸表面积的10倍以上，空气流经散热片时带走热量从而达到冷却目的。自然风冷依靠车辆运动时所产生的空气气流冷却，而强制风冷却的发动机带有风扇，用它吹风冷却气缸表面，多用于发动机隐藏在车身内的踏板车。水冷却实质上是在风冷却的基础上再加上水冷却。它带有散热器（水箱）、节温器、水泵、水管等。散热器后面装有风扇强制通风冷却，整个水冷却系统与汽车冷却系统差不多。冷却水在水泵的驱动下不断循环，经过散热器降温，在节温器阀控制下（控制水温在80度左右）通过气缸体水套吸热再回到散热器，从而达到冷却目的。水冷却多用在250毫升以上大排量摩托车上，但近年有些125毫升摩托车也采用水冷却方式。目前，我国摩托车产品和在用摩托车绝大部分是低排量的。因此绝大多数摩托车采用风冷却方式，但也有一些摩托车是用水冷却方式。在125毫升级等低排量的摩托车中，到底是选择水冷却还是选择风冷却好，首先要比较一下两者有什么优缺点。两者比较，水冷却的效果要好得多，冷却均匀，不会受到外界环境影响，可以提高发动机的负载。但因为构造复杂成本较高，出故障的机会也多，而且由于有风扇、水泵等耗能装置，发动机功率损耗大。风冷却的摩托车构造简单成本较低，发动机功率利用率高，维护方便。但缺点也不少，冷却面不均匀，受外界环境影响大。例如在夏天，如果马路堵塞开开停停缓慢行驶，长时间低速和怠速运行气缸就会过热，容易爆燃产生不正常的燃烧，功率下降，噪音增大。但是这些问题的产生是可以人为避免的。无庸置疑，水冷却和风冷却的摩托车都有其优点也有其缺点，关键的一点是使用价值。以低排量摩托车来说，从功率利用、维护方便、价格低廉的角度出发，风冷却应是最好的选择。从机器应用的角度来考虑，若两者都能达到一个目的，为什么不选择最简单的呢？(2000.3.11)现在很多国产摩托车都喜欢在车上标注“CDI”三个英文字母，不少购车者也十分注重CDI，认为标注CDI的车辆才有档次。CDI是什么？它是英文“CondenserDrodeIgnite”的缩写，也就是“电容二极管点火”的意思。众所周知，发动机运行必需用高压电点火，传统的方法是用触点开关的方式将点火线圈的磁电路接通或切断，使点火线圈两个初、次级线圈发生感应电动势而产生高压电。而CDI采用电容器和可控硅二极管电路形式代替触点开关等机械形式，即无触点点火。CDI的工作过程：当发动机运转起来，磁电机也随之转动产生电流，电流通过硅二极管整流向电容器充电，此时可控硅处于截止状态，电流无法通过可控硅。当脉冲转子转到点火位置时，脉冲发生器发出电信号，这个电信号加在可控硅的控制极上，触发可控硅导通，于是电容器的电能通过可控硅进入点火线圈。当脉冲转子转过点火位置时，脉冲发生器停止发出电信号，可控硅立即截止，点火线圈的电流被断开，这时点火线圈就会立即产生自耦高压电，使火花塞迸发火花点火。如此反复循环，就能保证发动机正常工作。CDI是一种并不复杂的电子电路，它实际上是将磁电机的结构简单化，降低了成本，而且提高了点火工作的可靠性，所以绝大多数摩托车都用CDI。(2000.3.4)2冲程摩托车发动机发动机是摩托车的“心脏”，购买或使用摩托车，必须要了解摩托车发动机。摩托车发动机与汽车发动机不同的主要地方在于，汽车发动机不管是汽油机还是柴油机，都是4冲程发动机；而摩托车发动机不但有4冲程发动机，还有2冲程发动机。以单缸机为例，4冲程发动机指“进气”、“压缩”、“作功”、“排气”四个冲程，整个工作循环曲轴旋转2周，活塞上下各2次（见技术漫谈“多气门发动机”）。而2冲程发动机只有“进气压缩”和“作功扫气”两个冲程，整个工作循环曲轴旋转1周，活塞上下各1次。下表是两种发动机的主要区别点：4冲程发动机与2冲程发动机主要区别点类别4冲程发动机2冲程发动机工作过程活塞上移是“排气”或“压缩”，下移是“作功”或“进气”。活塞上移是“进气、压缩”，下移是“作功、扫气”。气门至少一个进气门和一个排气门没有气缸壁密封开有进气孔和排气孔化油器进气管连接在发动机上方连接在发动机下方气流途径上方进气，上方排气下方进气，上方排气换气方式分开进气与排气过程，重叠面小。几乎完全重叠，用新气扫压旧气。从上表可知，2冲程发动机的工作过程与4冲程发动机有很大的区别，其关键在于换气方式不一样。2冲程发动机没有气门机构，当活塞上移就是吸气过程，混合气不是吸到气缸里面而是先吸进曲轴箱内；活塞继续上移到上止点，这时上一循环被吸进气缸内的混气被压缩，点火爆发作功又推动活塞下移；活塞差不多到下止点时，一直被活塞堵塞的气缸壁上排气孔打开，废气从这些孔喷出；当活塞再略微下移，气缸壁上进气孔也被打开，曲轴箱内混合气就从这里喷入气缸；混合气由于“冲劲十足”，气流碰到气缸壁会发生反转，将剩余废气驱逐出去。然后活塞上移，重复同一工作循环（见图）。2冲程发动机结构简单，重量轻，功率高。由于完成一个工作循环，2冲程发动机曲轴比4冲程发动机少转1周，因此当两者的发动机工作容积、压缩比和转速相等的话，从理论上讲2冲程发动机的功率是4冲程发动机的两倍，实际测算也有1.5-1.6倍之间。因此赛车多用2冲程发动机，道理也是如此。但是事物总是有利也有弊，2冲程发动机用气扫气的形式来“吐故纳新”，是难以将废气排净，而且可能会将燃烧不完全的混合气顺道排出去，不但耗油，而且对环境污染较大。单缸2冲程发动机有一个很重要的小东西，叫“弹簧阀”，又称“舌簧阀”，它安装在进气管入口处，是一个有弹性的金属片。当活塞上移负压增大，气流将阀门冲开使混合气进入，当活塞下移正压增大又将阀门自动关闭，气流就无法出去了，起到单向阀作用。它动作频率极高，材料及制造工艺十分讲究，否则当发动机转速增大，弹簧阀的动作就有可能跟不上。(2000.2.11)4冲程摩托车发动机4冲程摩托车发动机在“2冲程摩托车发动机”一文中已经有所介绍，它的一个工作循环分有进气、压缩、作功和排气等4个冲程，曲轴要旋转2周，活塞要上下各2次，带有气门装置。4冲程发动机比2冲程发动机结构复杂，功率消耗大。但它有工作平稳，燃烧性能好，污染排放低，节省燃油的优点。因此，国内的摩托车已经普遍使用4冲程摩托车发动机。摩托车不采用柴油机，因为柴油机采用压燃式作功，必须要有相当的重量才能减少振动，而且转速比较慢，对于灵巧快速的摩托车来说就没有什么应用价值。多数人使用的摩托车发动机都是风冷却方式，这与汽车发动机都是采用强制性水冷却方式是不同的。由于摩托车发动机有它的特殊性，因此人们在选购摩托车时，重要的选择标准之一是发动机的工作容量和构造形式。目前国产摩托车以100c.c和125c.c的风冷式单缸4冲程发动机最普遍。例如125c.c是指发动机的排量。单缸机排量气缸截面积（园面积）活塞行程（见图），如果是2气缸机，总排量单缸机排量2。为直观了解气缸口径大小，技术性能表上一般只标注活塞的直径。4冲程摩托车发动机构造形式注重于两个方面，一个是冷却方式，另一个是凸轮轴位置。摩托车发动机的缸体缸盖一般用铝合金铸造而成，外表面有散热片。相当多的小排量摩托车是单缸，采用风冷却形式，只有部分大排量摩托车是用双缸或多缸，采用水冷却或水油冷却形式。如果是单缸4冲程摩托车发动机，采用风冷却也足够了