摩托车发动机技术及工作原理

摩托车发动机技术及工作原理

（一）摩托车发动机工作原理概述

1．四冲程发动机工作原理（如图1所示）

（1）第一行程-进气行程

活塞在上止点前某一规定曲柄转角时，进气门开启，可燃混合气被吸入汽缸。当活塞由上止点向下止点运动，排气阀则在上止点某一规定的曲轴转角时关闭，同

时活塞上方的汽容积增大，使汽缸形成真空度，可燃混合气继续通过进气门吸入。当活塞行至下止点后某一规定曲柄转角时，进气门关闭。此时，进气工作过程结束。

（2）第二行程-压缩行程

活塞由下止点向上止点运动，当进气工作过程终了时，进气门和排气门都处于关闭状态，此时汽缸内的可燃混台气形台被压缩。

（3）第三行程-翻烧膨胀作功行程

在压缩行程，当活塞向上行至上止点前某－规定曲柄转角时，火花塞电极间发出火花，将被压缩的可燃混合气点燃。燃烧着的可燃混合旬吏汽缸内的温度和压力急剧升高，活塞则在此高温高压气压的作用下，再由上止点向下止点运动，且通过连杆驱使曲轴旋转而做有用功。

（4）第四行程-排气行程

在燃烧膨胀行程，当活塞行至下止点前某一规定曲轴转角时，扫汽阀开启，废气即通过排气门开始排出。曲轴仍继续旋转，并推动活塞再由下止点向上止点运动，将废气推出汽缸。此排气过程直到活塞行至上止点后某一规定曲轴转角，扫汽门被关闭时终止。

2．四冲程发动机优缺点

（1）优点

进气、压缩、膨胀（爆发）、排气各过程各自单独进行，因此工作可靠效率高，稳定性好。低速至高速的转速范围大（500-1000r/min以上）。不存在二冲程发动机那样的窜气回流损失，燃油消耗率低。低速运转平稳，依靠闰渭系润滑，不易过热。进气就压缩过程时间长，容积效率及平均有效压力高。热负荷比二冲程发动机小。不用担心变形和烧蚀问题。扫漫大，可设计成大功率发动机。

（2）缺点

气门配气机构复杂，零部件多，保养困难；机械噪声大；由于曲轴旋转二圈爆发1次，所以旋转平衡不稳定。

3．二冲程发动机工作原理（如图2所示）

（1）第一行程-活塞由下止点往上止点运动，它将完成进气和压缩工作过程，属于活塞往复运动的第一个行程。

其工作过程是当活塞由几上点向上止点运动而全部关闭换气口和排气口时，则排气口换气过程终止，汽缸内的新鲜可混合气将开始初压缩。同时由于活塞向上移动，活塞下面的曲轴箱容积逐渐增大，使曲轴箱内压力下降而形成真空度，当曲轴箱的真空度达到一定程度时，簧片阀自动开启，经化油器雾化的可燃混合气被吸入曲轴箱内。当活塞继续向上运动，在将要接近上止点时，由火花塞发出电火花，将已被压缩的可燃混合气点燃。此时燃烧着的气体迅速月溯长，使燃烧室的温度和压力急剧升高，迫使活塞向下运动，活塞即通过连杆、曲轴作有用功。

（2）第二行程-活塞由上止点向下止点运动，它将完成膨胀做功和排气的工作过程，属于活塞往复运动的第二行程。

其工作过程是活塞由上止点向下止点运动时，曲轴箱内的压力将随容积的减小而增大，簧片阀就会逐渐自动关闭，此时进入曲轴箱内的可燃混合气形台被预压缩。当活塞下行至排气口开启时，废气就通过排气口、排气管、消声器排入大气中。

当活塞再继续下行至换气口开启时，曲轴箱内被预先压缩的新鲜可燃混合气便通过换气口进入汽缸，并驱使汽缸内的废气进一步排出，这个过程称为排气过程。这样发动机便完成了－个工作循环。

4．二冲程发动机优缺点

（1）优点

曲轴每旋转一圈膨胀做功1次，旋转平稳。不需要气门，零部件少。因此，保养方便且价廉。往复运动产生的惯性力小，震动小，噪声低。与四冲程发动机相比，转速相同时功率大。因此在相同的容积下，假如平均有效压力相同，则功率为2倍（实际为1.7）。

（2）缺点

进气排气过程的时间短，因此燃油损失大。在汽缸壁的一侧有气口，活塞环接触到这里容易磨损。由于排气口在汽缸上，所以容易过热，低速不稳定，润滑油消耗多，废气排放较差。

虽然二冲程发动机结构简单，没有复杂的配气机构，有着尺寸小，重量轻，比功率大及加工成本低等优点，但因其本身存在许多不足，如噪声大，油耗大，排放差等缺点进入二十一世纪后被市场所淘汰。

（二）摩托车发动机常用名词术语

1．压缩比

压缩比表示混合气被压缩的程度，是汽缸总容积与燃烧室容积之比，即混合气被压缩的比例。通常在技术参数中写成8.0或8:1，这表明把吸入的混合气压缩到原体积的1/80汽油发动机通过上升的活塞，把吸入到汽缸内的汽油和空气混合气压缩到燃烧室内，用电火花使其着火膨胀爆发，它具有压缩比越高输出功率越大的特点。虽然可通过减少燃烧室容积的方去来提高压缩比，但为防止爆震，压缩比的提高应有一定的限度。目前我国所产摩托车发动机的压缩比多在6.0-10.0之间，极少数机型达到11.0。压缩比不能过高，那样发动机容易产生爆震。

2有效压缩比

有效压缩比为，发动机扫进气口和排气口开始全部关闭瞬间的汽缸容积和汽缸最小容积（也包括燃烧室容积）比值。显然，进入汽缸的可燃混合气正是从这一瞬间形台被压缩。

3．排量

发动机的排量就是发动机的工作容积。即单缸发动机的排量=汽缸截面x活塞行程。若是双缸以上的发动机，发动机总的排量=汽缸截面x活塞行程x汽缸数。因汽缸截面是圆的，计算公式πr2中的π是无理数，所以计算出来的结果都是不规整的数，如排量为50mL摩托车的汽缸容积为49mL,125mL的车汽缸容积为123mL或124mL等。汽缸工作容积与吸进排出的气体的量相等，与燃烧室容积无关。

4．长行程发动机

行程比缸径大的发动机叫长程发动机，反之则叫短程发动机。长行程发动机的特点是工作柔和，短行程发动机的特点是随转速上升，输出功提升决，对加速有利。

5．发动机效率

在内燃机中，效率表示输入与输出的关系，发动机的效率等于发动机的输出功率与燃料燃烧时所能获得的功率之比。发动机的效率有机械效率和热效率两个指标。

（1）机械效率等于有效功率与指示功率之比：机械效率=Pe/Pi; 汽油机的机械效率一般为0.8-0.9。

（2）热效率是燃料燃烧后用于做功的那部分热量与所能产生的总热量之比。燃料完全燃烧产生的热量，一部分被发动机冷却系带走，一部分随废气排出，只有少部分热量用于做功。因此，发动机的热效率很低，一般只有20％-25%。

6．发动机功率

发动机产品的铭牌上注明的功率及相应转速，称为标定功率和标定转速。按内燃机台架试验国家标准规定，发动机的标定功率有；15min功率；1h功率；12h 功率和持续功率四种。鉴于摩托车发动机经常在部分负荷，即在较小的功率工况下工作，仅在克服上坡阻力和加速等情况时才短时间使用最大功率。为了保证摩托车选用的发动机有较小的结构尺寸和质量，所以发动机经常用15min功率作为标定功率。

7.传动效率

由于初级减速机构或变速器的传动损失，将使传动效率受到不同程度的影响。据资料介绍，跨式摩托车发动机采用齿轮传动方式，其传动效率为0.92，而坐式摩托车装用齿形皮带的传动效率只有0.70-0.76。例如，市场上常见的1P39QM