发动机基本构造

1、发动机的基本构造 发动机的基本概念 一般来说，发动机通常定义为：使用某种燃料产生动力的机械装置。从燃料燃烧的角度，可以把发动机分为外燃机和内燃机。 人类不断地发明各种各样的发动机，但能在汽车和摩托车上应用的发动机十分有限。特别是摩托车，由于各种条件的限制，只能装用往复式发动机。 往复式发动机 往复式发动机的重要零件有气缸、活塞和曲轴。气缸呈圆筒形状、活塞在气缸内往复运动，这和活塞泵极其相似。 发动机工作时，使用一些机构把混合气吸进气缸，然后采用某种方法点燃混合气，使混合气燃烧、膨胀，利用燃气的压力推动活塞下行，通过连杆，把活塞的往复力转化为曲轴的旋转扭矩，以上就是往复式发动机的工作原理。 往复

2、式发动机尺寸紧凑、重量轻、输出的转速和功率容易控制。其中特别是汽油机输出功率高、尺寸小、重量轻，十分适合于摩托车。 转子发动机 转子发动机也是一种汽油机，但转子发动机不是往复式发动机 摩托车发动机十分重视小型轻量化 功率相同的发动机，尺寸越紧凑越好。因为摩托车是一种十分小巧轻量的交通工具。发动机过大，将使摩托车变重。 发动机和变速器的一体化结构 摩托车的发动机采用一体化的结构，可使整个动力装置小型轻量化。汽车大都采用独立结构的发动机和变速器。 日本的厂家对摩托车功率的限制（迫于社会压力，减少交通事故） 不论发动机排量多大，摩托车的最大功率均不得超过97马力。250摩托车由45马力降为40马力；

3、400摩托车由59马力减为53马力。但就目前的技术水平，250ml的二冲程发动机很容易达到70马力。 高速大功率发动机 发动机扭矩相同时，转速越高发动机功率越大，发动机的高速化有利于提高发动机的功率。在一定排量条件下，为了提高发动机的功率，必须尽可能地提高发动机的转速，同时相应地提高发动机的扭矩。但随着转速的提高，发动机的摩擦损失也大幅度的提高。 油门的响应性必须符合人的感觉 摩托车是一种感官上的游乐工具，响应性不好的摩托车很难使用。响应性的性能比功率还重要。 缸径和行程 在发动机上，活塞在气缸内做往复直线运动，其中气缸的直径简称为缸径，活塞从上死点运动到下死点所走过的距离叫活塞行程，简称为行

4、程。-气缸数和气缸布置方式 单缸发动机 单缸四冲程发动机，曲轴每转两圈才燃烧一次，所以能明显地感到发动机的工作是断续的，排气声音的断续性更强。由于上述特点，单缸摩托车给人一种冲劲和节奏感。 在低转速时，单缸发动机工作不平稳，容易使发动机熄火停转。在高转速时，震动大。 多缸发动机 二缸以上的发动机叫多缸发动机。多缸机优点很多，例如运转平稳、圆滑，有利于提高发动机的转速，有利于提高功率。其缺点是尺寸大、重量重、结构比较复杂。 直列发动机发动机各缸和曲轴方向成一列布置的发动机叫直列发动机。在摩托车上，往往把发动机横向布置在车架上，所以也有人把这种发动机叫并列发动机。 V型发动机 V型发动机的历史比直

5、列发动机的历史还长。在V型发动机上，对向布置的二个气缸连杆装在一个曲柄销上，这样可使曲轴长度大幅度变短。可以使发动机大幅度地小型轻量化，从而使摩托车的方向把轻便灵活。 V型发动机的优点很多，其缺点是进排气管结构复杂。 气缸夹角 在V型发动机上，对向布置的二列气缸之间成一定角度，该角度叫气缸夹角。该夹角的大小将直接影响各缸的点火间隔，同时也将影响发动机的振动特性。 在V2发动机上，气缸夹角越小，发动机工作时产生的突突节奏感越强。实际上，V2发动机的节奏感比单缸机都强烈。哈利车的V2发动机的气缸夹角是45度。 在采用90度的气缸夹角时，对向布置的二缸所产生的振动力能互相抵消。许多厂家都采用90度夹

6、角的V型发动机，如杜卡迪、摩托古齐和日本的本田公司。在日本，其他厂家大都不采用90度夹角的V型发动机。这或许是从总布置角度考虑，或是和专利权有关吧。 水平对置发动机 气缸夹角180度的V型发动机就是水平对置发动机。宝马公司的拳击手发动机就是水平对置的。 发动机的布置 发动机的布置工作把包括二项工作。一是发动机本身的布置，这项工作主要是气缸布置方案的选择，二是发动机在摩托车上的布置，这项工作主要是发动机的布置方向选择。气缸布置方案的选择十分重要，因为它和摩托车的总布置有关，与方向把的转向手感有关，当然也与发动机在车架的布置方向有关。 发动机的直列布置或V型布置极大地影响到发动机的形状，而且曲轴结

7、构也大不相同。在直列发动机上，每个曲柄销上安装一个连杆，在V型发动机上，每个曲柄销上安装二个连杆。 发动机在车架上的布置工作，主要是选择发动机的布置方向，即横置发动机或纵置发动机。曲轴和车体方向成直角的叫横置发动机，曲轴和车体方向平行的叫纵置发动机，它们的特点如下： 1.横置直列发动机 横置直列发动机是摩托车最流行的一种布置方案。这种布置方案容易调整前后轮胎的载荷，可以缩短轴距，容易布置进排气管，在摩托车行驶时各缸都能接触到行驶冷风，风冷发动机十分偏爱这种方案。 缺点也较多，如发动机长度尺寸长，使摩托车尺寸变宽。发动机位置较高，也影响坐椅的位置。曲轴旋转时产生的陀螺效应，阻碍摩托车转弯的侧倾动

8、作。 2.横置V型发动机 优点很多，V型发动机比直列发动机的长度短，所以布置起来十分方便。一般多数使用V4发动机。 3.纵置直列发动机 这种方案使摩托车宽度变窄，二脚着地性好。当摩托车侧倾时很容易用脚扶正。当使用轴传动时，也很容易把曲轴的旋转方向调转90度，以便直接驱动后轮。 缺点是容易使摩托车的前后变长，增加了轴距，而且进排气系的布置也十分困难。对于风冷多缸发动机来说，后面气缸的冷却十分困难。 现代摩托车很少采用这种方案。宝马K系列是大型运动摩托车，采用轴传动，装用了水冷4缸发动机，发动机不是直列，而是水平躺倒布置在车架上，这样使发动机的高度大幅度降低，也有利于进排气系的布置。 4.横置V型

9、发动机 在前后方向上，这种布置方案较直列发动机短。空冷发动机使用这种方案时，后排气缸的冷却不好。如果是V型发动机的话，二个气缸都能吹到冷风，不会出现冷却不良的问题。这种方案只适用于V4以下的发动机，如果是V6发动机，由于发动机尺寸大，将会影响到车座的布置。 各种二冲程发动机（略） 1轴V型- NSR500 2轴V型- YZR500 方形4缸- RG500 并列2缸- KR500 发动机前倾的优点 要求发动机前倾的原因很多。进排气系要求发动机前倾，主要是从提高发动机性能来考虑的。前倾之后，能使进排气管的弯曲部分变圆滑，这样有利于提高发动机的进排气效率。 车架结构也要求发动机前倾，这主要是防止车架

10、和发动机干涉。为了使用最少的材料制成刚度较高的车架，车架的各部分结构都有各不相同的要求。例如，前支架和后支架附近，应尽可能地设计成一条直线，并使用较粗的管材进行连接。这样，当把发动机直立地布置在车架上时，由于发动机较高，将使车架和发动机干涉。 而发动机前倾后，可降低发动机的总高度，从而避免与车架发生干涉。 雅马哈的摩托车，发动机气缸的前倾角高达35- 45度。-曲轴 曲轴箱 曲轴箱的作用是支撑曲轴。在摩托车上，为了使整车布置紧凑，达到小型轻量化的要求，往往把发动机和变速器一体化。在这种结构条件下，变速器必须布置在曲轴箱内。 在横置发动机的摩托车上，在曲轴箱的二侧大都布置各种附件，如离合器、发电

11、机和点火装置等。为此，在曲轴箱额二端布置了曲轴箱侧盖。 在汽车上，发动机和变速器都采用单体式结构，而且采用整体式气缸体结构，使气缸和曲轴箱一体化。整体式气缸体有利于提高缸体的刚度，有利于整车布置，但不利于多品种小批量生产。 摩托车则不同，许多摩托车采用了分体式气缸结构，即把气缸制成单独一个零件。例如本田公司的四冲程摩托车大都采用这种结构。摩托车大都是系列品种繁多，使用分体式气缸体，有利于小批量生产系列产品，降低加工成本。 摩托车为了减轻整车重量，大都采用铝合金制造曲轴箱和气缸。曲轴箱的内部结构十分复杂，为了减轻曲轴箱重量，提高其刚度，在曲轴箱内部布置了大量的加强筋。曲轴箱是发动机的机座，必须具

12、有足够的强度和刚度，否则发动机不能产生所要求的功率。 轴的布置方法 曲轴和变速器都必须布置在曲轴箱中，这些轴类的布置好坏，极大地影响到发动机的形状和尺寸。结构最简单的发动机只有三个轴，即一个曲轴和2个变速器轴。有时在变速器的输入轴和曲轴之间，也需要一个中间轴，这样也不过是四个轴。在纵置发动机的摩托车上，为了把曲轴的旋转方向调转90度以便驱动后轮，还必须单独布置一个轴。最后，有些发动机为了平衡曲轴的振动，在发动机上装用了平衡轴。 轴类的布置工作主要是选择合理的轴间距。在进行轴的布置时，应尽量减小轴间距，以便使发动机小型轻量化。但在实际上这将十分困难，例如轴需要轴承支撑，在轴与轴之间需要布置大小合

13、适的齿轮，以便得到所要求的减速化。为了满足上述这些要求，轴间距就不能太小。所以轴的布置工作实在是一项基础技术工作。 曲轴曲轴的作用是将活塞的上下往复运动转化为旋转运动。曲轴的尺寸决定了发动机的行程，所以曲轴是发动机的一个重要零件。下面介绍曲轴各部分的名称。支撑曲轴旋转的部分叫主轴颈，主轴颈通过轴瓦安装在曲轴箱上。安装连杆的部分叫曲柄销，曲柄销中心线和主轴颈中心线不相重合，二者的距离恰好等于发动机行程的一半。曲柄上有平衡重。在发动机运转时，活塞做高速往复直线运动，产生十分大的惯性力。平衡重的作用是平衡活塞的惯性力，减小发动机的振动。平衡重十分的重要，如果曲轴没有平衡重，发动机运转时将产生很大的振动，严重时会使发动机产生重大机械破坏。曲柄臂和平衡重大都制成一体，二者共同叫做曲柄。 曲轴的转动惯量 整体式曲轴和分体式曲轴 振动 曲轴的相位 连杆 -活塞、气缸和气缸盖 活塞 气缸在摩托车的发动机上，大都采用分体式气缸体，把气缸和曲轴箱设计成二个单独的零件。制造气缸的材料有铝和铸铁。其中铝气缸重量轻、导热性能高，所以大多数摩托车都采用铝气缸，只有少数摩托车采用铸铁气缸。在风冷发动机上，气缸的外表面