摩托车构造与原理

第二章发动机2010年2月.2010年2月.本章学习内容1、熟悉有关发动机的几个基本名词。2、熟悉摩托车发动机的结构特点及基本工作原理。3、熟悉摩托车发动机的主要组成。4、熟悉摩托车发动机曲柄连杆机构的结构。5、熟悉摩托车发动机的配气机构。6、熟悉摩托车发动机的汽油供给系统。7、熟悉摩托车发动机的润滑和冷却装置。2010年2月.第一节发动机的基本术语

摩托车的发动机均是内燃机，其燃料一般是汽油。它是将燃料在气缸内燃烧后产生的化学能(热能)转变为机械功。它采用汽化装置使空气和汽油形成的可燃混合气充人气缸内。当混合气被活塞压缩到一定程度时，气缸内的火花塞电极间产生火花，将已被压缩的混合气点燃。这时燃烧的气体迅速膨胀产生很高的压力，推动活塞连杆作往复运动，通过曲柄连杆机构使曲轴旋转。再将发动机的动力经传动装置传给车轮，变为车辆行驶的动力。摩托车的发动机有单缸、双缸、三缸、四缸、五缸、六缸等。2010年2月.摩托车发动机的分类1、往复式和旋转式(少）；2、汽油机、柴油机发动机(少）；3、水冷式和风冷式；4、四冲程往复式和二冲程往复式；5、单缸机和多缸机；6、按气缸排列：直列、V型2010年2月.2010年2月.2010年2月.2010年2月.发动机的型号M产品特征代号气缸数气缸布置形式冲程符号缸径符号设计及改型代号发动机名义排量符号发动机用途冷却方式符号2010年2月.气缸布置形式冷却方式符号2010年2月.发动机名义排量符号2010年2月.2010年2月.（1）工作循环：每完成一次热功转换的工作过程。（2）上止点：活塞离曲轴最远处，活塞的最高位置。（3）下止点：活塞离曲轴最近处，活塞的最低位置。（4）曲柄半径R

：连杆与曲轴连接中心至曲轴旋转中心的距离。（5）气缸工作容积Vs：活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称气缸排量。Vs＝（πD2)/4×S发动机的基本术语D－气缸直径(mm）；S－活塞行程（mm）2010年2月.2010年2月.（6）活塞行程S

：活塞上、下止点间的距离。S=2R。（7）发动机工作容积VL

：多缸发动机各缸工作容积的总和，又称发动机排量。VL=Vs×气缸数。（8）燃烧室容积Vc：活塞在上止点时，活塞上方的容积。（9）压缩比ε：气缸总容积（Va＝Vs+Vc）与燃烧室容积Vc之比，表示气缸内气体被压缩的程度。一般汽油机ε为6～9，柴油机16～20。（10）指示功:在气缸内完成一个循环燃料对活塞所做的有用功。

(11)指示功率:发动机单位时间所做指示功。2010年2月.

(12)有效功率:发动机曲轴实际对外输出的功率。发动机铭牌上标明的有效功率称为额定功率。

(13)升功率:每升气缸工作容积所发出的有效功率。

(14)燃油消耗量:发动机每小时消耗的燃料千克数(kg/h)。

(15)给气比:每个循环通过换气口供给换气量，在标准状态下(Po、To)的容积与气缸工作容积之比。

(16)正转和反转:正、反转均指发动机曲轴的旋转方向。若发电机在右转时，从右侧看发电机转子的旋转方向，如果顺时针旋转，发动机为正转；反之为反转。同理，若发电机在左侧时，从左侧看发电机转子旋转方向，如果是逆时针方向旋转，发动机为正转；反之为反转。2010年2月.第二节发动机的工作原理一、对摩托车发动机的一般要求

1．具有足够的功率：发动机应具有较大的功率。在测功试验台上测试，在标准大气压状况下，发动机应保持连续运转15min发出最大功率，且应不低于出厂说明书额定功率的要求。

2．要有良好起动、怠速和加速性能。

(1)良好起动性能是发动机技术性能的一项重要指标。要求在环境温度在－5C0～＋30C0范围内，起动时允许关闭阻风门或打开限压阀，在15s内能顺利起动，则说明该机起动性能良好。如果采用脚踏起动冷发动机时起动踏蹬不超过3次，热发动机起动踏蹬不超过1次者为良好。

2010年2月.

(2)怠速运转稳定，说明发动机技术状况良好和油电路调整正确。突然加大油门，发动机转速能迅速增加；突然把油门关小，发动机能稳定运转不熄火，则说明该机怠速性能良好。

(3)加速性能随油门突然加大转速迅速升高，有前冲的感觉，则说明加速性能良好。若转速增加缓慢，则说明加速性能差。

3．体积小质量轻、结构简单工作可靠和维修方便。

4．转速高、运转平稳。公路用发动机转速可达8000r／min；竞赛用发动机最高转速达17000r／min，要求发动机能在这样高转速运转且平稳。

5．燃料消耗低，经济性好。

6．废气排放污染少、噪声低即公害要少，结构完善、工作可靠、维修方便即制造成本低、工艺简单。2010年2月.二、摩托车汽油发动机结构特点

l、转速高、升功率大发动机的容积有一定的规定系列，如：50；100；125；175；250；350；750和1000等。国产50系列摩托车最大升量为50。

2．小功率发动机结构特点

1)广泛采用二冲程发动机，其结构简单且制造成本低；为了提高进气量，可以采用笛（舌）簧片阀或旋转圆盘阀进气系统来提高充气效率；

2)燃烧室形状一般采用半球形结构，这种结构换气效率高、热损失小，适用高速运转。小功率发动机连杆的大、小头采用滚针轴承，适用高转速；

2010年2月.3）采用风冷却，即利用摩托车行驶的迎风进行冷却；

4)单缸汽油机一般采用蓄电池点火或磁电机点火

5)润滑方式采用掺油雾化润滑，这种简单润滑方式会导致活塞顶积炭增多，排气污染多和润滑油消耗量大。因此，现代摩托车上采用分离润滑装置；

6)小功率发动机的化油器一般没有加速和省油装置；

7)发动机在车架放置呈卧式、直立式或前倾斜式。3．金属材料采用质量轻、散热性好的铝合金来制造机体4．起动发动机采用脚蹬惯性和电机起动的方式.2010年2月.三、单缸四冲程汽油机基本工作原理2010年2月.2010年2月.1．进气行程

气缸压力0.08～0.09MPa，约320～380K特点：活塞下行，排气门关，进气门开。混合气进入缸内。进入汽缸的是经化油器混合的可燃混合气2010年2月.2．压缩行程

气缸压力0.8～1.5MPa，温度约250~300°C特点：活塞上行，排气门关，进气门关，缸内气体被压缩，压缩比为7～10。为混合气体的燃烧做功创造了良好的条件。2010年2月.3．作功行程

气缸压力3～6.5MPa，约1800~2000°C，结束时，气体压力0.35～0.5MPa，约800～1000°C特点：接近压缩上止点时火花塞跳火，进、排气门均关，缸内温度和压力进一步升高，缸内气体推动活塞下行，通过连杆推动曲轴输出机械功。

2010年2月.4．排气行程

气缸压力0.105～0.12MPa，约500～800°C特点：排气门开，进气门关，活塞上行，缸内废气排出。2010年2月.四、二冲程汽油机基本工作原理2010年2月.1、第一行程即辅助行程（吸气、压缩过程）：下止点到上止点。活塞在下止点时进气孔闭，排气扫气孔开，混合气体由扫气孔进入气缸扫除废气。向上止点运动过程中，活塞头部将扫气孔闭，扫气结束。但排气孔尚开，仍有部分废气和可燃混合气排出。当活塞将排气孔闭，开始压缩直至上止点，压缩结束。2、第二行程即做功行程（燃烧做工功、排气、扫气）：上止点到下止点。压缩终了时，点燃混合气体，膨胀做功，排气和扫气孔闭，唯有进气孔仍开，混合气继续流入曲轴箱，直到进气孔闭。随活塞下移，曲轴箱容积受到压缩。此时排气孔开，做功结束排出废气。然后活塞又将扫气孔开启，预压缩的混合气体经扫气孔进入气缸扫除废气，直至下一行程时扫气孔闭为止。2010年2月.二冲程汽油机2010年2月.五、二冲程与四冲程内燃机相比较1、曲轴转1周完成1个工作循环，做功1次。而四冲程则需要两周完成1个工作循环，做功1次，理论上它是四冲程做功效率的2倍，其实它只有1.5到1.8倍。2、二冲程的换气过程短，仅为四冲程的1/3左右。但二冲程的换气质量差，废气排出不彻底，而且会使新混合气扫出，造成浪费和污染，经济性差。3、二冲程采用曲轴箱式换气无需设进排气门，结构大为简化，体积小，单位比重功率大。4、二冲程内燃机润滑条件差，需在汽油中加入机油，以保证正常润滑。5、由于二冲程发动机作功过程中频率较快，与（单缸）四冲程发动机相比运转较平稳均匀。2010年2月.第三节发动机的组成

两大机构：曲柄连杆机构、配气机构

五大系统：供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系。1．曲柄连杆机构功用：是往复活塞式发动机实现热功转换的主要装置。组成：机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组。2010年2月.2010年2月.2．配气机构功用：使新鲜气体进入气缸，使气缸内废气排出。主要类型：气孔式和气门式3．燃料供给系功用：向发动机提供燃料和空气。主要类型：化油器式和电控燃油喷射式4．润滑系功用：向摩擦表面提供润滑，以减少摩擦和磨损。主要类型：掺混式和强制供油式2010年2月.2010年2月.5．冷却系功用：帮助发动机散热，以保持正常工作温度。主要类型：水冷式和风冷式。6．点火系功用：点燃混合气体，使其燃烧做功。主要类型：传统点火式和电子点火式7、起动系功用：使发动机由停止进入工作状态。主要类型：脚蹬式和电力起动2010年2月.课后复习思考题1、摩托车发动机由哪些机构系统组成?各部分功用是什么?2、二冲程与四冲程发动机比较有何优缺点?3、对摩托车发动机一般有那些要求？4、发动机的基本术语有哪些？它们的关系？5、简述四冲程汽油发动机的基本工作过程。6、简述二冲程汽油发动机的基本工作原理。2010年2月.第四节曲柄连杆机构2010年2月.曲柄连杆机构的功用是将燃烧产生的热能转化为机械能的机构，它是发动机产生动力的主要机构。活塞在汽缸中的往复运动变换为曲轴的旋转运动，以实现发动机的工作循环并输出动力。曲柄连杆机构主要由活塞组、连杆组和曲轴飞轮组等构成。机体零件构成了发动机的骨架，所有运动零件和辅助系统都由它支承。由机体、汽缸体、汽缸垫、汽缸盖和曲轴箱等构成。2010年2月.2010年2月.2010年2月.一、气缸体

气缸体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷及高温作用。因此，机体必须要有足够的强度和刚度及高温抗蚀性。2010年2月.气缸体2010年2月.1、气缸体的材料

(1)合金铸铁缸体，整体铸造，如嘉陵JH70、幸福XFl25、本田C50、CF50／70、CD50／70等摩托车，其缸体用优质合金铸铁整体铸造。

(2)铝合金缸体加镶合金铸铁缸套，镶套的方法有两种：一是将合金铸铁的缸套粗加工后再压人缸体的铸造，如南方NFl25、重庆雅马哈CY80等车型，这种结构多用于风冷式发动机；另一种方式是将精加工好的合金铸铁缸套压配在铝合金缸体的座孔中，此种结构多用于水冷式发动机，如图2-6所示。

(3)铝合金缸体在气缸内表面多孔镀铬，如谓阳WY50摩托车铝合金缸体，气缸表面多孔镀铬，虽然工艺较复杂，但缸体质量小，耐磨性和散热性能较好。2010年2月.2010年2月.2．气缸体的结构种类

1)二冲程发动机的气缸体：二冲程发动机的气缸壁上都铸有配气用的进气、排气孔和扫气孔，如图2-7所示的南方NFl25摩托车气缸体的气缸内壁设有7个气孔，其中1个排气孔、2个主扫气孔、2个次扫气孔、1个辅助扫气孔、1个进气孔。铃木AXl00摩托车气缸体有5个孔，1个排气孔，3个扫气孔和1个进气孔。又因采用风冷式，缸体外表设有散热片，与缸体铸成一体。

2)四冲程发动机的气缸体：四冲程发动机采用气门实现进排气，因此气缸内壁上没有气孔，但是为了安装配气机构和传动机件，侧置式发动机的缸体侧面设有气门座、气门导管和进排气道；顶置式发动机气缸体上铸有上下贯通的通道，用于安装正时传动链条式气门摇臂推杆。2010年2月.3)冷却方式不同的气缸体风冷式发动机是依靠空气来散热的，为了提高冷却的效果，必须增大散热面积，所以气缸体的外围都铸有散热片。而水冷式发动机是依靠冷却液来带走机体的热量，达到散热的目的。因此，水冷式发动机的气缸体和曲轴箱大都被铸成一体，在气缸套的外围铸有通冷却液的夹层，其结构形式有：一种是干式缸套，气缸套的外表面不接触冷却液，其缸套很薄，壁厚一般只有1mm~3mm，在气缸体内部围绕气缸套铸有水套夹层，这种缸体铸造较复杂；另一种是湿式缸套，气缸套外表直接与冷却液接触，为了防止漏水，缸套上凸肩下端用紫铜垫片，在缸套下部设有耐热耐油的橡胶密封圈，这种方式冷却效果好，铸造方便，但漏水的可能性较大。2010年2月.摩托车上大多采用风冷。2010年2月.2010年2月.2010年2月.1)直列式L：

各个气缸和曲轴轴线方向成一列布置，这种发动机在车架上往往是横向布置，摩托车为了降低发动机的高度，把发动机倾斜一个角度。2)V型：对向布置的两个气缸连杆装在一个曲柄销上，这样可使曲轴的长度大幅度地缩短，能使发动机小型轻量化，广为大中排量的摩托车所采用，减轻了发动机的重量，但加大了发动机的宽度，且形状较复杂，加工困难。3)对置式：水平对置发动机的高度大大降低，使整车的重心低，行驶平稳，而且发动机的工作也较平稳，因为气缸惯性力能得到很好的平衡，因此这种车型适用高速公路上长途旅行。气缸的排列形式4)发动机气缸的不同排列形式2010年2月.直列双缸发动机2010年2月.直列四缸发动机2010年2月.V型双缸发动机2010年2月.2010年2月.对置双缸发动机2010年2月.5)发动机在车架上的布置形式发动机在车架上的布置形式，关系到摩托车的总体布置，关系到方向把的转向手感、发动机的冷却、传动的方式。所以不同机型的发动机在车架上安装的方式各不一样。一般布置的形式有横置直列式、纵置直立式、横置V型式、纵置V型式等。

(1)横置直列

(2)纵置直列(3)横置V型

(4)纵置V型

(5)其他布置形式：如德国宝马K系列运动摩托车，它采用水平躺倒的卧式纵向四缸水冷发动机，使用轴传动，如图2—15所示，这样使发动机的高度大幅度降低，它有利于进排气系统的布置。2010年2月.2010年2月.气门室罩盖二、气缸盖与气缸垫

气缸盖2010年2月.2010年2月.1．气缸盖气缸盖的作用除密封气缸外，缸盖下底面的凹洼部分与活塞顶及气缸内壁共同构成燃烧室，在气缸盖上安装火花塞或配气机构等零件，如图2-16、2-17所示。气缸盖直接承受燃气的高温、高压，既要使气缸密封不漏气，又要把发动机大部分热量散发出去，因此气缸盖多采用具有较高强度、刚度的导热性能好的优质铝合金制造。为了提高缸盖的散热能力，在风冷发动机上，缸盖的外部铸有适量的散热片，在水冷发动机上，气缸盖内部铸有冷却水道，一般称冷却水套，如图2-18所示。2010年2月.2010年2月.2010年2月.2010年2月.2010年2月.2010年2月.2010年2月.图2-20所示为嘉陵本田JH70型摩托车四冲程顶置整体式气缸盖，凸轮轴由缸盖右侧穿人进行装配，故设有气缸盖罩。2010年2月.

二冲程发动机的气缸盖上结构简单，只有火花塞，为了使扫气流和排气流圆滑运动，把活塞顶制成弧形凸顶，同时把缸盖上的燃烧室接近半圆形，其目的是使混合气进一步均匀地混合，在燃烧室的边缘设计有挤气面积，在压缩终了阶段，挤气面积把夹在挤气间隙中的混合气强力地挤出，使混合气在火花塞周围产生较大的挤气旋流，以提高混合气的燃烧速度。2010年2月.四冲程发动机的气缸盖及其燃烧室2010年2月.2．气缸垫缸盖与缸体之间起密封作用，它可防止高压燃气的泄漏，同时在水冷发动机和顶置气门式发动机上防止冷却水和机油的泄漏，另外，起到传递气缸上部热量给气缸盖的作用。由于燃气的高温、高压和化学腐蚀，要求气缸垫有一定的弹性和高温强度，以保证密封，又不易损坏和便于拆装。气缸垫材料大多采用金属薄片包裹弹性填料组成。金属薄片为铜片或钢片，弹性填料多用耐热的石棉并夹有金属片或金属屑。气缸垫的孔周围用金属片镶边以增加强度，石棉气缸垫的结构比较简单。由于石棉是致癌物质，所以目前摩托车上已广泛使用金属气缸垫。金属气缸垫的结构较复杂，中间部分是三层不锈钢的薄板，两侧是薄铜板，为了确保气缸垫具有一定弹性，在不锈钢板材的若干位置上冲出凹凸形状，由于二侧的薄铜板较软，因此密封较好，且有较高的传热性。在二冲程风冷发动机上可用铜板或铝板做气缸。例如南方NFl25缸垫是用0．5mm的铜板制成。某些二冲程发动机不用气缸垫，但为了密封冷却水，在缸盖与缸体相通的出水口上大都布置了O形环。2010年2月.2010年2月.

3．气缸盖螺钉气缸盖螺钉要承受很高的燃气压力，并保证气缸垫的密封，为此螺钉用优质钢材制造，并经调质处理，以提高其强度。在位置布置上，要使气缸盖各处的压力均匀。在螺钉种类上，一般铸铁缸体用螺钉把气缸盖压紧，若是铝合金缸体时，用两头螺栓粗牙螺纹可固定在气缸体或曲轴箱上，细牙螺纹可用螺母把气缸盖或与缸体一起压紧。在安装气缸盖时，应按规定顺序和扭矩把螺钉拧紧，以防缸盖变形和漏气产生。2010年2月.三、曲轴箱

曲轴箱是发动机的底座，是支撑曲轴的箱体。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。在二冲程发动机上，进气是通过曲轴预压，来提高扫气效率，所以曲轴箱必须是单独的腔室，与变速器隔离不通。四冲程发动机则不同，为了减少曲轴箱内压力的波动，必须尽力扩大曲轴箱的容积，所以曲轴箱与变速器腔室是互通的。为了减轻质量，曲轴箱大都用铝合金铸造，为了提高其刚度，在曲轴箱的内部布置了大量的加强筋。按发动机的结构不同，曲轴箱一般有三种型式：整体式、左右分体式和上下分体式。

2010年2月.2010年2月.2010年2月.

图2-26、图2-27所示是南方NFl25摩托车发动机的曲轴箱、罩与盖板。这是左右分体式曲轴箱，其分开面一般在气缸纵向的平分线上，合拢后组成曲轴箱体，前腔安装曲轴，后腔安装变速器，前部上方安装气缸体，曲轴箱的左右外端面分别安装离合器和飞轮磁电机等机件，并用左右罩及盖板罩起来。左右分开式曲轴箱的刚度较低，适用于单缸机和V型双缸机上。图2-28所示是上下分体式曲轴箱，其分开面在曲轴轴颈的平分线上，合拢后组成曲轴箱，前腔安装曲轴，后腔安装变速器，在安装曲轴腔的上方安装气缸体。这种曲轴箱支撑曲轴的刚度高，适用于多缸发动机。2010年2月.2010年2月.2010年2月.2010年2月.四、活塞、活塞环及活塞销

活塞组包括活塞、活塞环和活塞销等零件。与汽缸、汽缸盖构成燃烧室；将燃气压力通过连杆传给曲轴；防止燃气漏入曲轴箱和机油进入燃烧室。1、活塞活塞是由顶部、头部、裙部和活塞销座构成。2010年2月.2010年2月.2010年2月...

活塞是发动机上的心脏。在发动机运转时，活塞在气缸内上下往复直线运动，当混合气燃烧时，活塞承受高压燃气的推力，通过连杆推动曲轴旋转作功，而在曲轴和飞轮的惯性作用下，完成进气、压缩、排气3个辅助行程。在二冲程发动机中，活塞还起阀门的作用，完成换气工作。由于活塞在气缸内直接承受高温、高压，其工作条件较为恶劣。因此，在活塞材料的选用上，应满足下列要求：必须具有一定的强度，能承受高压；在高温下工作，强度变化和热变形要小；质量要轻，以减少转动惯量；具有较好的抗腐蚀性和耐磨性；膨胀系数要小。所以活塞的材料是采用优质铝合金铸造或锻造。例如南方NFl25发动机的活塞是用高硅铝合金铸造，经精密加工而成。对高性能摩托车和赛车都是用锻造铝活塞制造工艺，以提高其强度。2010年2月.1)活塞顶部活塞顶与气缸盖内凹部分、气缸壁组成燃烧室。活塞顶的形状与燃烧室的形状有关。二冲程发动机的活塞顶多采用凸面球形，以适应扫气过程的需要，例如南方NF125、幸福XF250摩托车的活塞顶都是凸面形的。四冲程发动机的活塞顶多用平顶，如图2-29b)所示，因制造工艺简单，为了防止活塞顶在上止点时与气门头部相碰，往往在顶面上与气门对应部分有凹坑。某些四冲程发动机的活塞顶是凸顶的，这主要是为了提高篷形燃烧室的压缩比而把活塞做成凸顶，例如本田CX500等发动机活塞顶就是凸顶的。2010年2月.2010年2月.2010年2月.2010年2月.2)活塞头部活塞头部是指安装活塞环的部分，其作用是与活塞环一起实现气缸的密封，同时将活塞顶吸收的热量传给活塞环和气缸壁，把热量散发到大气中去以冷却发动机，头部还承受燃气的高压，所以头部较其他部位厚，以增加活塞在高温高压下的强度和刚度，头部安装活塞环的沟槽称活塞环槽，环槽支撑活塞环的上下面称环岸。从活塞顶到第一道环的部分称顶岸，它承受的冲程活塞压力和热量最大，因此也比其他环岸厚。活塞环槽的数量因发动机而异，一般为1—3道。活塞环槽的形状与宽窄因活塞环的形状而异，气环安装在上面，环槽较窄，油环安装在下面，环槽较宽。二冲程发动机上，只有气环，没有油环。为了防止气环的转动，避免活塞环开口与气缸气孔相遇而拉伤气缸或将活塞环卡断，所以每道环槽内压人一个销钉，销钉压人活塞环槽后，应低于活塞头部表面0.2mm一0.3mm，拉伤气缸表面。四冲程发动机上，都有气环和油环，在油环槽上有若干小孔，使油环刮下来的润滑油经小孔回人曲轴箱，这些回油小孔称泄油孔。2010年2月.2010年2月.3)活塞裙部作用是活塞在气缸上下运动的导向和承受侧压力。为了使活塞在工作时上下高速平顺滑动，活塞裙部与气缸壁之间留余适量的间隙，若间隙太小，运动阻力过大，受热膨胀会产生粘着磨损。因此根据活塞受侧压力和高温高压燃气压力造成的变形规律，裙部在横断面的销孔轴线方向伸长较多，而垂直于销孔轴线方向的伸长较小，为了使裙部工作时接近一个正圆形，所以活塞在制造时将销孔方向做成短轴，垂直销孔方向做成长轴，即活塞裙部的横截面呈椭圆形，使活塞受侧压力和导向作用的垂直于销孔轴线的两侧面，与气缸壁保持较小的间隙，减少换向运动时对缸壁的拍击，还能使裙部受侧压力的一面容易形成“油楔”，从而使裙部既具有较好的润滑条件，减少磨损，又能平稳导向。为了减轻活塞的质量，在不受侧压力和非导向面的两销孔下方部位内去掉一块就还可避免活塞在下止点时曲轴平衡块碰撞。在二冲程发动机中，气缸套上的气孔是靠活塞来启闭的，因此二冲程活塞的裙部比四冲程长。有些二冲发动机的活塞裙部朝进气口方向，还开有窗口，形成曲轴箱的进气通道。2010年2月.受到机械力和热膨胀裙部在活塞销孔部易增大，因而一般把此处削薄，再用钢片加固。(销孔处小，垂直处大）2010年2月.

4)活塞销座活塞销座位于裙部偏上方，其作用是安装活塞销，并承受顶部传来的燃气压力，再传给活塞销。为了提高销座承受高压的刚度，在销座的上半部常铸有加强筋。销座的两端有卡环槽，用以安装卡环或挡圈，防止活塞销的轴向窜动。为了减轻活塞的侧压力，活塞销孔往往不在活塞的中心线上，而是稍偏向作功冲程受侧压力大的一面。在活塞顶上，往往有指示箭头，在装配时，其箭头方向应指向前方。综上所述，活塞大体上是一个圆筒状的零件，但从微观上看，活塞头部的尺寸比裙部略小，因活塞头部的温度高，头部的壁又较厚，热胀变形量较大，所以活塞是上小下大。在裙部的横截面上，活塞销轴线方向是短轴，与销孔轴线垂直方向是长轴，因此又是椭圆形的，2010年2月.

活塞销座的作用是将作用力传给连杆，要求活塞销座十分牢固。销座孔内有弹性卡环，防止活塞销在工作中发生轴向窜动。2010年2月.2010年2月.2．活塞环活塞环是安装在活塞环槽中的开口环形零件，它跟活塞一起上下运动。其作用是与活塞一起密封气缸，防止高压的燃气从活塞上部向下泄漏，并将活塞的热量传给缸壁，使之散发出去，同时它控制缸壁上润滑油膜的厚度，将多余的润滑油刮回曲轴箱，防止润滑油窜人燃烧室。根据活塞环完成密封和刮油的功能不同，活塞环分为气环和油环。2010年2月.为了保证活塞环具备上述功能，对活塞环有以下要

(1)能与气缸壁保持良好的接触，有适当的弹力(也不能过大)，并能保证最少的漏气量和窜油量。

(2)在高温的条件下工作，材料应具有足够的强度。

(3)与气缸能保持有良好的走合。不仅能使气缸避免刮伤或过甚磨损，而且本身又具有良好的耐磨性。

(4)有良好的导热性。因此活塞环通常用合金弹簧钢或优质合金铸铁制成，例如南方NFl25的活塞环用60SiZCrA合金弹簧钢制造。为了提高其耐磨性，一般第一道气环表面进行多孔镀铬。2010年2月.1）气环：迷宫似的密封原理，最终漏气量为0.2～1％。为适应气缸的磨损，气环要能自由伸缩，但开口间隙又不能过大（1）根据开口形状可分为：直开口、梯形（密封好，加工艺差）、斜开口。二冲程发动机的气环切口处有定位销，因此活塞环切口处应与定位销相配合。其目的如活塞头部结构所述，是为了防止活塞环开口处与气孔相遇而损坏。走位销位于气孔切口的上方；若位于气环切口下方，则漏气量将成3至4倍增加。（2）根据断面形状可分为：矩形、锥形、扭曲（上侧面内切正；下侧面内切反；下侧面外切正）、梯形、桶形。2）油环：把润滑油均匀地分布在汽缸壁上,把多余的润滑油刮回曲轴箱。

类型：槽孔式（圆孔式、长孔式、渠式和弯片式）；槽孔撑簧式（螺旋簧、板簧和轨形簧）；组合环（上下刮油环和轨道撑簧组成，自适应气缸变形）2010年2月.2010年2月.保证活塞与汽缸壁间的密封,将活塞顶部的热量传导到气缸壁。2010年2月.a、矩形；b、锥形;c上侧面内切正扭曲环d、下侧面外切正扭曲环；e、梯形;f、桶面环2010年2月.

在摩托车上，每个活塞大都采用两道气环，分别安装在活塞的第一道和第二道环槽内。为了减少活塞的高度和质量，同时降低摩擦损失，目前，在设计中有减少气环的趋势，如赛车上，大都使用一个气环。在部分二冲程发动机的第二道气环，采用了组合环结构，即在气环后面加装一个弹簧胀圈，以提高气环的密封性。2010年2月.2010年2月.油环:普通油环和组合环。把润滑油均匀地分布在汽缸壁上,把多余的润滑油刮回曲轴箱。普通油环2010年2月.油环的断面形式2010年2月.组合油环2010年2月.活塞销的功用是将活塞承受的气体作用力传给连杆。活塞销要有足够的刚度和强度和表面耐磨。活塞销一般用低碳钢或低碳合金钢制造，经表面渗碳处理和淬火精磨，心部有韧性，而表面有硬度。活塞销与活塞销座孔和连杆小头衬套孔的连接配合，一般多采用"全浮式"。

3、活塞销2010年2月.

摩托车发动机多采用全浮式活塞销，即在发动机工作状态下，活塞销可在活塞销座孔内和连杆小头孔内自由地转动，以减小磨损并使磨损均匀。为了防止活塞销的轴向窜动，在销的两端用装在活塞销座孔挡圈双槽中的挡圈来定位。活塞销挡圈如图2-40所示。挡圈用弹性较好的钢丝制成，两端有弯钩或圆孔，便于拆装，其断面形状有圆形和矩形两种。嘉陵50系列、重庆雅马哈CY80、铃木AX100等摩托车发动机的活塞销均采用全浮式、活塞销挡圈采用圆断面的挡圈定位。2010年2月.五、连杆

由于连杆要承受周期性变化的燃气压力和巨大的惯性力，尤其是惯性力要比燃气压力大得多，因为连杆的加速度十分巨大，特别是在上止点和下止点时的加速度最大，加速度产生了巨大的惯性力，作用于连杆上产生很大的拉压应力，所以要求连杆有足够的强度与刚度，还要努力减轻各运动件的往复运动质量。连杆是用来连接活塞与曲轴，其作用是使活塞的直线运动转变成曲轴的旋转运动，把作用在活塞上的燃气压力变成曲轴的转矩输出功率。2010年2月.1、功能：将活塞承受的力传给曲轴，并将活塞的往复直线运动变成曲轴的旋转运动。2、要求：足够强度和刚度，质量小，结合面耐磨好。3、构造：a、小头：与活塞销连接方式有全浮式（自由转动，磨损均匀）和半浮式（高温加热装入固定，无需活塞销卡环，高速汽油机上普遍采用）。b、连杆杆身：工字形。c、连杆大头：整体式和分开式：便于从曲柄销上取下，汽油机一般为平切口（精密加工的螺杆和螺孔）。

d、连杆螺栓

2010年2月.2010年2月.

连杆体1和连杆盖5、连杆螺栓7和连杆轴承3、4（轴瓦）、连杆衬套2组成2010年2月..定位凸唇记号2010年2月.

连杆大头有两种形式，一种是整体式，另一种是分开式。整体式连杆大头，这种形式的连杆与组合式曲轴配套使用，一般二冲程发动机和单缸、小功率发动机多用整体式连杆，其大头为薄壁环形结构。大头孔内装有针轴承或滚柱轴承，与曲轴上的曲柄销配合。在工作时，大头随曲柄销作旋转运动，并通过连杆大头端面的油槽，使曲轴箱内的机油油雾或机油很好地进人大头内孔，润滑大头内孔表面、轴承和曲柄销。在摩托车上，连杆小头大部分装用滚针轴承，如嘉陵50系列、JH70、铃木A100、南方NF125等车型都是用滚针轴承的。但也有些发动机，如幸福XF250、幸福XF125、嘉陵JH125、长江750等车型是使用青铜衬套作为轴承的。

分开式连杆大头的轴承是对半分的滑动轴承，一般称连杆轴瓦。轴瓦是用薄钢板制成，作为瓦背，在内表面浇铸了一层厚度为0.3mm左右的抗磨合金，具有保存油膜、减少摩擦磨损的作用。在自由状态时，其曲率半径大于大头座孔的曲率半径，装入座孔时，可供自身的弹性与座孔紧密的配合。2010年2月.

V型发动机连杆

1）并列式：两个连杆一前一后安在同一曲柄销上。

2）主副式：主连杆上绞接一个副连杆，轴向尺寸小。3）叉形连杆：连杆大头为叉型。2010年2月.六、曲轴曲轴将连杆传来的推力变成旋转的扭转力矩并输出功率，同时带动发动机的其他机件运转，井与飞轮一起，共同完成发动机的辅助冲程。曲轴在工作时承受周期性变化的燃气压力、惯性力、离心力的作用；而且转速很高。2010年2月.要求：曲轴具有较高的抗疲劳强度、刚度及韧性；要有好的平衡性，以保证发动机的工作平稳，轴颈要耐磨。材料：曲轴通常用高强度、冲击韧性好的中碳钢或中碳合金钢，经模锻和调质处理，对轴颈表面通过高频淬火或氮化处理，经精加工而成。例如南方NFl25曲轴用40Cr或45钢锻坯，进行调质处理，在轴颈及锥体等部分进行高频淬火。对一些多缸发动机和结构复杂的曲轴，也可使用铸造的，其成本较低，能铸造出较复杂的形状，但铸造的曲轴韧性较差。摩托车发动机的曲轴，一般有两种结构，一种是组合式曲轴，另一种是整体式曲轴2010年2月.2010年2月.曲轴分为主轴颈、连杆轴颈、曲柄、曲轴前端、曲轴后端五部分。曲轴后端全支承式六缸曲轴.七、飞轮飞轮是利用其本身的旋转惯性，在作功冲程中贮存发动机的能量，而在进气、压缩、排气行程中释放能量，使发动机曲轴旋转运动的均匀和稳定。因此要求飞轮有高的平衡度，与曲轴装合后，要保证旋转的平衡性。2010年2月.温故1、试述曲柄连杆机构的作用、主要组成。2．二冲程发动机的活塞顶部通常做成弧形凸顶，为什么？3．活塞环一般分为哪两种？它们各自安装位置有何不同？各自主要作用是什么？4．为什么要把活塞的横断面制成椭园形，而将其纵断面制成上小下大的锥形或桶形？5、二冲程发动机的飞轮有那些作用？2010年2月.第五节配气机构2010年2月.本节学习要求1、熟悉配气机构的功用及组成。2、熟悉二冲程及四冲程发动机的配气过程。3、熟悉发动机配气正时的定义和如何保证配气正时？2010年2月.作用：按照发动机的工作循环，定时地打开或关闭气缸的进、排气门(孔)，使所需要的新鲜混合气及时地进入气缸，并将燃烧后的废气排出气缸。在高转速的发动机中，每一个工作循环的进、排气过程只有千分之几秒，在这短暂的时间内，废气排出得愈彻底，进入的可燃混合气愈多，发动机发出的功率愈大。同时配气机构在急剧变化的高速下工作，要受到很大的冲击力，还要受高温燃气的热负荷及化学腐蚀的作用，工作条件恶劣。要求：要有足够的气体通面积，以提高充气系数；要有小的排气阻力，使排气干净，以提高进气量；结构要简单，工作可靠，维修要方便。类型:配气机构因发动机结构不同而异，目前摩托车常用的配气机构有：气孔式配气机构，它适于二冲程发动机，；气门式配气机构，它适用于四冲程发动机2010年2月.2010年2月.2010年2月.一、二冲程发动机的配气机构

摩托车用二冲程发动机采用气孔式配气机构。气孔式配合机构主要由进气系统、扫气孔、排气孔等组成。扫气孔、排气孔一般都开在气缸壁上，由发动机活塞的上下移动，依次关闭和开放各气孔。而进气孔、进气道和相应进气阀门组成的进气系统在气缸壁或曲轴箱上。1．扫气孔与排气孔二冲程发动机的扫气（换气）是在做功冲程后期进行的。因二冲程发动机没有独立的排气行程，所以废气排出主要是由扫气行程完成的。扫气孔位于进排气孔中间（先排后扫），是曲轴箱与气缸连接通道，为减少阻力应使通道圆滑。2010年2月.2010年2月.

二冲程发动机的换气过程，按扫气来源分类，有曲轴箱扫气、扫气泵扫气和废气涡轮增压扫气，而摩托车大都采用曲轴箱扫气；按扫气流动方式分类，有横流式扫气、回流式扫气和直流式扫气，而摩托车都采用回流式扫气，如图2—47所示。在早期的二冲程发动机上，大都在排气孔的两侧各布置一个扫气孔，一般这种结构叫三口式，即气缸壁上有一个排气孔，两个扫气孔和一个进气孔(进气孔在压缩冲程时被关闭，所以不计算在内)。随着技术的进步，二冲程发动机有了很大的进步，为了提高扫气效率，对扫气孔和排气孔的数量、形状、大小及位置进行了准确计算、设计和不断的改进，出现了有：一个排气孔，三个扫气孔，一个进气孔；一个排气孔，四个扫气孔，一个进气孔(即五口式)；一个排气孔，五个扫气孔，一个进气孔(即七口式)。南方NFl25发动机就采用七口式结构，即一个排气孔，两个主扫气孔，两个次扫气孔，一个辅助扫气孔和一个进气孔(进气孔中间有一根筋，在气缸内壁有两个孔，但往外连成一体，就只算一个进气孔)2010年2月.2010年2月.2．进气系统二冲程发动机的进气系统由进气孔和进气阀组成。但因其结构形式不同，一般进气的方式有：活塞阀进气，舌簧阀进气，活塞、舌簧阀进气和旋转圆阀进气。2010年2月.1)活塞阀或进气系统活塞阀式进气系统如图2-50a)所示，其进气孔、排气孔、扫气孔都在气缸壁上，各气孔的打开与关闭都靠活塞的上下往复运动来实现，因此称活塞阀式。当活塞在下止点时，进气孔关闭，排气孔、扫气孔开启，完成扫气过程；当活塞上行，扫气孔和排气孔被关闭，进气孔开始开启，可燃混合气在曲轴箱的负压下吸人曲轴箱，活塞到上止点时，进气孔完全打开；活塞下行到进气孔关闭，使进人曲轴箱的可燃混合气得到预压缩，活塞到上止点，又开始下一个工作循环。这种进气方式，结构简单，成本低，工作可靠，因此是二冲程发动机上最早采用的方式，如幸福XF250就是活塞阀式。但这种进气方式，当发动机在低速运转时，由于活塞下移，使已经进入曲轴箱的可燃混合气向化油器方向倒流，出现反喷现象，导致发动机运转不平稳，燃料经济性变坏，所以这种进气方式的应用已越来越少。2010年2月.2)舌簧阀式进气系统所谓舌簧阀，就是把具有弹性的金属薄片一端固定在进气通道上，形成单向阀，它是靠进气道与曲轴箱内的压力差来开启和关闭舌簧阀，实现混合气只能从化油器流向曲轴箱，而不能从曲轴箱流回化油器，所以不会产生活塞阀那种倒流现象，改善了二冲程发动机低速运转的稳定性，使加速也较灵敏。这种进气方式，二冲程发动机上用得较广泛，如南方NFl25、重庆CY80、铃木FRS0／80、AXl00等车型上都采用了舌簧阀进气系统。舌簧阀的结构如图2-52所示，它主要有阀座、橡胶层、簧片、限位板等组成。阀座常用铝合金制成，其密封表面有一层橡胶层，可起缓冲、减振作用，并能提高簧片的寿命。为了使簧片开闭频率更好，一般采用0.15～0.2mm的不锈钢。2010年2月.2010年2月.舌簧阀有单片式和双片式。舌簧阀装在曲轴箱上部或气缸体下部的进气管口。活塞上行是，曲轴箱内形成真空，混合气顶开舌簧阀进入；当活塞下行曲轴箱内压力增高，舌簧阀关闭，使已经进入曲轴箱的混合气不会倒流。2010年2月.3)活塞舌簧阀式进气系统活塞阀增设舌簧阀的进气方式。把进气分为成两部分，即活塞阀进气口和舌簧阀进气口，两个口配合工作，在发动机低速曲轴箱真空度小，大部分可燃混合气经过舌簧阀进入曲轴箱。当发动机高转速时，曲轴箱内的真空度增大，大部分可燃混合气则通过活塞阀进气口进入曲轴箱，这样既避免低速时活塞阀式出现的反喷现象，又可以弥补舌簧阀式在高速时进气阻力较大的缺点，因此提高了发动机的动力性和经济性。2010年2月.4)旋转圆盘阀式进气系统旋转圆盘阀简称为转盘阀，如图2-54所示，这种结构的曲轴箱侧面有进气孔，化油器直接装在这个孔处，在曲轴上装有带扇形切口的圆盘，并与曲轴同步旋转，旋转圆盘与曲轴箱内侧面进气孔相匹配，当切口与进气孔相对时，即进气；进气孔被圆盘遮盖时，即关闭。2010年2月.2010年2月.二、四冲程发动机的配气机构

它由气门组和气门传动组组成。气门式配气机构的结构比较复杂，体积大，质量也大，造价较高，维修也复杂。但是它充气系数高，燃料热量的利用率高，燃烧较完全，排放污染小，润滑条件好，机件磨损慢，同时发动机的动力性和经济性都比较好，所以在当今摩托车上越来越广泛的被采用。2010年2月.2010年2月.1、气门式配气机构的型式

1）按气门的布置位置:侧置式（很少用）和顶置式（现代摩托车发动机广泛采用），即进、排气门置于气缸盖，倒挂在气缸顶上。顶置式配气机构结构复杂，会产生较大惯性力。

2）按凸轮轴的位置：下置式和上置式三种。

3）气门驱动形式：摇臂驱动、摆臂驱动和直接驱动三种类型。

4）按每缸气门数分为：2、3、4、5气门。

5）按凸轮轴的驱动不同：链条、皮带和齿轮传动。

2010年2月.2010年2月.2010年2月.

2、气门组：包括气门、气门导管、气门座、气门旋转机构及气门弹簧等零件。气门组要求气门与气门座有良好的密封性气门导管对气门杆有良好的导向气门组有良好的耐磨性气门密封面具有良好的自洁性2010年2月.2010年2月.

气门由头部和杆部两部分组成。进气门头部的温度高达670K，排气门达1070K，要求气门具有足够的强度、刚度和耐磨能力。进气门一般用中碳合金钢制造，如铬钢、铬钼钢和镍铬钢等。排气门则采用耐热合金钢制造，如硅铬钢、硅铬钼钢、硅铬锰钢等。2010年2月.

气门头顶部有平顶、球面顶和喇叭形顶，平顶气门进、排气门都可采用，球面顶气门适用于排气门，喇叭形顶气门适用于进气门。2010年2月.锥角减小，气门通道断面增大，进气阻力减小。但气门头部刚度变小，导热性变差。2010年2月.气门头与气门座的密封锥面应互相研磨，改善密封性。排气门密封锥面堆焊特种合金，提高耐磨性和耐腐蚀性。

2010年2月.气门杆端部的环槽用来安装弹簧座锁片

2010年2月.气门锁片2010年2月.气门导管起导向和导热作用。润滑困难，容易磨损。气门导管用球墨铸铁或铁基粉末冶金制造。在以一定的过盈将气门导管压入气缸盖上的气门导管座孔之后，再精铰气门导管孔，以保证气门导管与气门杆之间的配合间隙0.05～0.12mm，使气门杆能在导管中自由运动。2010年2月.气缸盖上与气门锥面相贴合的部位称气门座。气门座的温度很高，又承受频率极高的冲击载荷，容易磨损。因此，铝气缸盖和大多数铸铁气缸盖均镶嵌由合金铸铁或粉末冶金或奥氏体钢制成的气门座圈。在气缸盖上镶嵌气门座圈可以延长气缸盖的使用寿命。也有一些铸铁气缸盖不镶气门座圈，直接在气缸盖上加工出气门座。2010年2月.排气门座用合金铸铁制作，然后镶嵌到气缸盖上。缺点是导热性差，加工精度要求高。工作时镶座脱落，会导致重大事故。气门座圈2010年2月.气门弹簧能消除气门开、关闭过程中产生间隙，并保证气门关闭紧密。气门弹簧材料为高碳锰钢或铬钒钢丝。2010年2月.1)采用双气门弹簧广泛采用每个气门安装两个直径不同，旋向相反的内、外弹簧。由于两个弹簧的固有频率不同，当一个弹簧发生共振时，另一个弹簧能起到阻尼减振作用。采用双气门弹簧可以减小气门弹簧的高度，而且当一个弹簧折断时，另一个弹簧仍可维持气门工作。弹簧旋向相反，可以防止折断的弹簧圈卡入另一个弹簧圈内使其不能工作或损坏。2）采用变螺距气门弹簧某些高性能汽油机采用变螺距单气门弹簧。变螺距弹簧的固有频率不是定值，从而可以避开共振。3)采用锥形气门弹簧锥形气门弹簧的刚度和固有振动频率沿弹簧轴线方向是变化的，因此可以消除发生共振的可能性。2010年2月.3、气门传动组主要包括凸轮轴正时齿轮、挺柱及其导管，气门顶置式配气机构还有推杆摇臂和摇臂轴等。气门传动组的作用是让进、排气门按要求开闭。

进、排气凸轮使气门按工作次序和配气相位开闭，并保证气门有足够的升程。要求凸轮轴有足够的韧性和刚度，并对凸轮表面要求耐磨。2010年2月.2010年2月.2010年2月.凸轮轴的变形会影响配气相位，采用全支承以减小变形。一般凸轮轴是每隔两个气缸设置一个轴颈。凸轮轴的材料一般用优质钢模锻而成。2010年2月.挺柱的功用是将凸轮的推力传给推杆，挺柱常用镍铬合金铸铁或冷激合金铸铁制造。其摩擦表面应经热处理后精磨。2010年2月.

挺柱底部工作面制成球面，凸轮与挺柱的接触点偏离挺柱轴线，工作时，挺柱绕本身轴线转动，以达到磨损均匀之目的。2010年2月.润滑油经油道、油孔进入挺柱内低压腔A、并推开单向阀7充满高压腔B；挺柱内始终充满油。当气门关闭时在柱塞弹簧8作用下，柱塞3和推杆支座5上移，使气门及其传动件相互接触而消除间隙。当凸轮上移使挺柱体1上移，B腔油压上升，使单向阀7闭，油被封闭在B腔内。由于机油不能压缩，因而液力挺柱就象机械挺柱一样向上移动使气门打开。工作（或热胀）中，B腔有少量泄油；气门关闭（或冷缩）时，A腔油经单向阀向B腔补充，B腔油量改变挺柱长度，实现无间隙。平面式液压挺柱（用