02發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)總論

1、2 摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)總論2.1 摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)簡介摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)是將燃料的化學(xué)能通過和空氣的燃燒變?yōu)闊崮懿崮苤苯愚D(zhuǎn)換為機(jī)械能的熱機(jī)。摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的分類方法有很多。根據(jù)氣缸的數(shù)目可分為單缸機(jī)和多缸機(jī)，而多缸機(jī)根據(jù)其氣缸的排列方式又可分為直列立式、直列臥式、V型、H型、星型等。其中，V型機(jī)根據(jù)它們之間的夾角還可細(xì)分為不同的系列，常見的有450、500、900、1800（通常又稱為對(duì)置式）等系列。目前，在摩托車中多缸機(jī)還是以雙缸機(jī)為主。雙缸V型發(fā)動(dòng)機(jī)是指氣缸的數(shù)目為二，這兩個(gè)氣缸的中心線分別在兩個(gè)平面內(nèi)，且兩平面相交呈V型排列的發(fā)動(dòng)機(jī)。雙缸V型發(fā)動(dòng)機(jī)綜合了直列立式發(fā)動(dòng)機(jī)和直列臥式發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，從而吸

2、引了眾多的開發(fā)者。 摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的組成不論二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)還是四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)都必須包括以下各個(gè)部分：曲柄連桿機(jī)構(gòu) 氣缸內(nèi)的氣體壓力推動(dòng)活塞連桿，再由連桿推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，這樣使活塞的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)了后輪的旋轉(zhuǎn)。配氣機(jī)構(gòu) 使混合氣及時(shí)吸入氣缸，廢氣及時(shí)排出。冷卻系 是保持發(fā)動(dòng)機(jī)能具有正常的工作溫度。一般在摩托車上采用的是散熱片空氣冷卻方式。潤滑系 是在機(jī)件摩擦表面上供給潤滑油，以減小機(jī)件運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦阻力和磨損。燃料系 是保證按發(fā)動(dòng)機(jī)的工作要求，以供給適合需要的混合氣。它主要是靠化油器來完成的。點(diǎn)火系 是及時(shí)供給足夠強(qiáng)度的電火花，以點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的可燃混合氣而產(chǎn)生動(dòng)力。起動(dòng)系 用來起動(dòng)發(fā)動(dòng)

3、機(jī)，起動(dòng)方式有慣性起動(dòng)、電起動(dòng)等。腳蹬起動(dòng)屬于慣性起動(dòng)。2.2 摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)主要設(shè)計(jì)指標(biāo)和設(shè)計(jì)要求 摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的主要設(shè)計(jì)指標(biāo).1 動(dòng)力性指標(biāo)1、功率和轉(zhuǎn)速在摩托車車型確定后，發(fā)動(dòng)機(jī)排量亦大致確定，其功率和轉(zhuǎn)速的具體數(shù)值要根據(jù)用途而定，在設(shè)計(jì)任務(wù)書中常作為原始數(shù)據(jù)給出。功率和其他參數(shù)的關(guān)系為可見，提高功率的方法是提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和平均有效壓力，增加發(fā)動(dòng)機(jī)排量，減少?zèng)_程數(shù)。提高轉(zhuǎn)速以增加功率是摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)一貫采用的主要措施，其轉(zhuǎn)速一般在，四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)以上，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)，轉(zhuǎn)速的提高受到慣性力的增大，摩擦損耗功率和磨損增加，機(jī)械效率下降以及振動(dòng)、噪聲、可靠性等因素的制約。增加平均有效壓力

4、，主要是靠改善燃燒過程，改進(jìn)進(jìn)氣系統(tǒng)，增大充氣效率，降低機(jī)械損失等。2、轉(zhuǎn)矩及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩說明其做功能力，對(duì)摩托車起步、加速、爬坡等有很大影響，是重要的動(dòng)力性指標(biāo)。轉(zhuǎn)矩與功率的關(guān)系為：摩托車為追求高速性，常將最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速定得很高，與最大功率點(diǎn)轉(zhuǎn)速較近，轉(zhuǎn)速一旦降低，輸出功率也隨之急劇下降，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特性曲線比較陡峭。最大轉(zhuǎn)矩與最大功率時(shí)轉(zhuǎn)矩的比值稱為轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)，摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)=1.01.12。最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速與最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)，一般=0.651.0。.2 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)主要指燃油消耗率指標(biāo)，即每千瓦小時(shí)的燃料消耗重量。對(duì)于固定工況使用的發(fā)動(dòng)機(jī)是指

5、標(biāo)定功率時(shí)的燃油消耗率。對(duì)變工況使用的發(fā)動(dòng)機(jī)，則一般是指外特性曲線上的最低油耗率。如說某發(fā)動(dòng)機(jī)的最低油耗率，則是指萬有特性上的最低油耗率。當(dāng)然，萬有特性上油耗區(qū)越寬廣，則變工況使用的發(fā)動(dòng)機(jī)的使用經(jīng)濟(jì)性也越好。降低油耗率的途徑有二：一為提高發(fā)動(dòng)機(jī)的指示功率，如改變?nèi)紵?，減小散熱損失等。二為提高機(jī)械效率，如減少機(jī)械損失等。.3 可靠性和耐久性指標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)工作可靠性是指在規(guī)定的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，具有持續(xù)工作，不致因故障而影響正常運(yùn)轉(zhuǎn)的能力?？煽啃灾笜?biāo)是用在保證期內(nèi)的不停車故障數(shù)、停車故障數(shù)、更換非主要零件數(shù)和主要零件數(shù)來考核的。對(duì)于可靠性指標(biāo)高的發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)在保證期內(nèi)不發(fā)生停車故障和更換主要或非主要零件的故障。

6、以下各零件被規(guī)定為主要零件：機(jī)體（包括機(jī)座、曲軸箱）、油底殼、曲軸、齒輪、凸輪軸、油泵凸輪軸、氣缸蓋、缸套、活塞、連桿、連桿軸瓦、連桿螺釘、活塞銷、進(jìn)排氣門、氣門彈簧、搖臂、調(diào)速器彈簧、調(diào)速器飛塊和銷子、機(jī)油泵齒輪、活塞環(huán)、油泵柱塞偶件、出油閥偶件。發(fā)動(dòng)機(jī)的耐久性指標(biāo)常以壽命表示。它是指發(fā)動(dòng)機(jī)從開始使用到第一次大修前累計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)的小時(shí)數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)的大修期一般決定于缸套和曲軸磨損到達(dá)極限尺寸的時(shí)間，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)不能繼續(xù)正常工作。.4重量和外形尺寸指標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)的重量和外形尺寸指標(biāo)是評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊性和對(duì)金屬材料利用程度的一個(gè)指標(biāo)。不同用途的發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)重量和外形尺寸指標(biāo)的要求是迥然不同的。衡量發(fā)動(dòng)機(jī)重量指標(biāo)的

7、參數(shù)是比重量gwgw = (kg / kW)式中 G 發(fā)動(dòng)機(jī)凈重 ， kg ； Ne 發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率，kw。在系列發(fā)動(dòng)機(jī)中，隨著氣缸數(shù)的增多、轉(zhuǎn)速的提高和平均有效壓力的提高，發(fā)動(dòng)機(jī)的比重量降低。發(fā)動(dòng)機(jī)外形尺寸的緊湊性指標(biāo)用體積功率Nv來評(píng)價(jià)。Nv = (kW / m3)式中 V=發(fā)動(dòng)機(jī)長寬高（m3）=發(fā)動(dòng)機(jī)輪廓體積（m3）有些國家用氣缸每升排量所需的輪廓體積來表征發(fā)動(dòng)機(jī)的緊湊性。.5 低公害指標(biāo)人類環(huán)境保護(hù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)提出的要求由于發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量的大增，它的排放物和噪音等，直接威脅人類的安全。發(fā)動(dòng)機(jī)排出的有害氣體（NOx 、CO 、HC等）連同噪音、臭味等共同構(gòu)成了人類環(huán)境的污染源之一。其中CO為無色

8、無味的毒性氣體，因?yàn)樗鼘?duì)血液中的血紅素的親和力比氧強(qiáng)，并結(jié)合生成一種很穩(wěn)定的化合物，從而破壞血液的輸氧能力。CO的毒性影響，決定于濃度和時(shí)間，經(jīng)常吸入盡管是少量的CO，也將導(dǎo)致貧血?？諝庵兄灰?1800體積的CO，就能在半小時(shí)內(nèi)，致人死亡，因?yàn)樗苈楸匀说暮粑堋C則產(chǎn)生討厭的氣味，刺激人的呼吸系統(tǒng)，還生成有害的光化學(xué)煙霧。特別是不飽和硝酸鹽等組成的煙霧產(chǎn)物，具有強(qiáng)氧化作用，刺激眼、鼻、喉等粘膜組織，對(duì)植物的生長也有害。發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒高溫下生成的NOx主要是NO占9596%。其余NOx占34%和少量的N2O 、N2O3 、N2O5等。常溫下NO易于同氧反應(yīng)生成NO2 。NOx也能與血紅素起作

9、用，但其最大毒性還是與水蒸氣結(jié)合，在肺部生成稀硝酸，威脅人類健康。NOx 還是產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的反應(yīng)成分。此外，油料中含硫燃燒后生成的SO2 和少量微粒物質(zhì)都是嚴(yán)重的公害物。人類不能用自己的智慧，和勞動(dòng)創(chuàng)造的文明與技術(shù)，來毀滅人類自己，因此近年來世界上各個(gè)國家對(duì)廢氣凈化和噪音引起了很大的重視，許多國家相繼制定了噪聲法規(guī)、排氣法規(guī)和排煙法規(guī)。若產(chǎn)品不符合法規(guī)，就不準(zhǔn)出廠，就要罰款等。而且這些法規(guī)規(guī)定愈來愈嚴(yán)，要求愈來愈高。關(guān)于炭煙排量，德國規(guī)定缸徑在100mm以下的發(fā)動(dòng)機(jī)排煙量不得超過波許煙度4，功率越大，排煙的總量愈多，要求也愈嚴(yán)。有的地區(qū)已規(guī)定排煙不許超過波許煙度2.5。發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音來自三個(gè)方

10、面：燃燒噪音、進(jìn)排氣噪音和機(jī)械噪音。燃燒噪音和排氣噪音是主要的。評(píng)定噪音的標(biāo)準(zhǔn)是噪音級(jí)的大小，它可以用噪音儀直接測(cè)量出來。噪音級(jí)的單位是分貝，簡寫為db或dB。有時(shí)噪音也以響度級(jí)表示。為了保護(hù)人類環(huán)境，發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)工作者必須采取種種措施，來滿足各種法規(guī)的要求。例如在汽油機(jī)中減少擠氣面積來減少排氣中HC的含量。設(shè)計(jì)性能較好的進(jìn)排氣消音器來減少進(jìn)排氣噪音；改善工作過程，降低燃燒噪音；改進(jìn)結(jié)構(gòu)，采用隔音材料來降低機(jī)械噪音，總之，由于低公害的要求，在一定程度上改變了和正在改變著發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)概念。特別是在人煙稠密地區(qū)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)更是這樣。.6 要求使用、維修、制造方便發(fā)動(dòng)機(jī)首先要求好用（包括前面五項(xiàng)指標(biāo)）

11、，滿足各種性能的要求，同時(shí)也要求使用方便（操縱性好、起動(dòng)性好）、好修、好造。操縱性好是指使用者不需要特別的專門技能，即可順利進(jìn)行操作，而且在運(yùn)行中不需要經(jīng)常進(jìn)行特別的調(diào)整就能維持穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)工況；維護(hù)保養(yǎng)方便；調(diào)速器的靜態(tài)調(diào)速率、動(dòng)態(tài)調(diào)速率、轉(zhuǎn)速波動(dòng)率、超調(diào)都在規(guī)定的范圍以內(nèi)。有些大型發(fā)動(dòng)機(jī)還要求如水溫、機(jī)油溫度和壓力等能自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)停車等。起動(dòng)性好是指冷車起動(dòng)迅速可靠，對(duì)于船用、固定式及機(jī)車柴油機(jī)一般要求在5 0C以下環(huán)境溫度下能順利起動(dòng)。對(duì)汽車、拖拉機(jī)、中小型移動(dòng)電站及農(nóng)用柴油機(jī)則要求在-5 0C的氣溫條件下，不附加任何輔助裝置能順利起動(dòng)。為了使發(fā)動(dòng)機(jī)便于維護(hù)保養(yǎng)、好修、好造，應(yīng)使各調(diào)整部

12、位便于接近，結(jié)構(gòu)簡單合理，工藝性良好。 對(duì)摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的一般要求1）具有足夠的功率：發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)具有較大的功率。在測(cè)功實(shí)驗(yàn)臺(tái)上測(cè)試，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓狀態(tài)下，發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)保持連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)15min發(fā)出最大功率，且應(yīng)不低于出廠說明書額定功率的要求；2）要有良好起動(dòng)、怠速和加速性能：良好起動(dòng)性能是發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。要求在環(huán)境溫度在-5 0C+300C范圍內(nèi)，起動(dòng)時(shí)允許關(guān)閉阻風(fēng)門或打開限壓閥，在15s內(nèi)能順利起動(dòng)，則說明該機(jī)起動(dòng)性能良好。如果采用腳踏起動(dòng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)起動(dòng)踏蹬不超過3次，熱發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)踏蹬不超過1次者為良好。怠速運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，說明發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)狀況良好和油電路調(diào)整正確。突然，加大油門，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速能迅速增

13、加；突然把油門關(guān)小，發(fā)動(dòng)機(jī)能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)不熄火，則說明該怠速性能良好。加速性能隨油門突然加大轉(zhuǎn)速迅速升高，有前沖的感覺，則說明加速性能良好。若轉(zhuǎn)速增加緩慢，則說明加速性能差。3）體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠和維修方便；4）轉(zhuǎn)速高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；公路用摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可達(dá)8000r/min；競賽用摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速達(dá)17000r/min，要求發(fā)動(dòng)機(jī)能在這樣高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)且平穩(wěn)。5）燃料消耗低，經(jīng)濟(jì)性好；6）廢氣排放污染少、噪聲低即公害要少；結(jié)構(gòu)完善、工作可靠、維修方便即制造成本低、工藝簡單。 摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)工作中的“三化”發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品系列化、零部件通用化、零件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)稱為發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的“三化”。

14、發(fā)動(dòng)機(jī)的“三化”是屬于產(chǎn)品質(zhì)量管理問題，它對(duì)國民經(jīng)濟(jì)將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，它對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本、發(fā)展新產(chǎn)品、合理組成企業(yè)生產(chǎn)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，便于使用、維修和配件供應(yīng)、零件互換等都具有重要的作用。.1 產(chǎn)品系列化發(fā)動(dòng)機(jī)的系列化是指以極少的基本規(guī)格尺寸（一般以氣缸直徑和沖程）的發(fā)動(dòng)機(jī)通過改變氣缸數(shù)目及其排列形式、增壓度、轉(zhuǎn)速、燃料、零件的材料或者增加若干附件等方法來擴(kuò)大其功率范圍，改變其輪廓尺寸等，發(fā)展品種繁多的變型，以滿足國民經(jīng)濟(jì)中不同用途的需要。我國發(fā)動(dòng)機(jī)的“三化”是以缸徑為基礎(chǔ)制定國家型譜的，設(shè)計(jì)和制造發(fā)動(dòng)機(jī)新產(chǎn)品必須嚴(yán)格遵守國家系列化型譜的規(guī)定，以便用盡可能少的系列機(jī)型通過合理變型

15、來滿足各種用途的需要，以免產(chǎn)品系列繁多，生產(chǎn)管理混亂。凡屬同一系列的發(fā)動(dòng)機(jī)要求主要結(jié)構(gòu)相同，主要零部件要求盡可能通用，易損件要能互換，否則不能成為同一系列的發(fā)動(dòng)機(jī)。.2 零部件通用化零部件通用化是指同一系列的機(jī)型中，各機(jī)型的零部件能夠互換通用并盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件。不同系列的發(fā)動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)也要考慮，某些零部件在可能的情況下盡量與別的系列的機(jī)型可以相互通用，如起動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、高壓油泵、化油器、機(jī)油濾清器、燃油濾清器、空氣濾清器、水箱、風(fēng)扇等，以便盡量減少整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)中零部件的數(shù)目和種類。常用下列參數(shù)來表征發(fā)動(dòng)機(jī)系列產(chǎn)品的通用化程度：零件通用化系數(shù)=零件品種通用化系數(shù)=總通用化系數(shù)=.3 零件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

16、化 零件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化是指在進(jìn)行零部件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量按照國家標(biāo)準(zhǔn)和頒布標(biāo)準(zhǔn)或廠際標(biāo)準(zhǔn)來決定零部件的尺寸、結(jié)構(gòu)、材料、技術(shù)條件等，并按國家機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制零件工作圖和部件圖，遵照國家規(guī)定使用名詞和術(shù)語等。發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)工作中的“三化”是發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)專業(yè)化的基礎(chǔ)，發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)專業(yè)化特別有利于調(diào)動(dòng)各個(gè)方面的積極因素，集中精力在技術(shù)上精益求精，開展深入的單項(xiàng)科學(xué)研究，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，成本不斷降低。2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)選型目前，在汽車、拖拉機(jī)、干線機(jī)車、船舶和農(nóng)用動(dòng)力裝置中占統(tǒng)治地位的還是往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。這是由于發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展和它固有的優(yōu)點(diǎn)所決定的。往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)動(dòng)性好，因而應(yīng)

17、用極廣。因此，本設(shè)計(jì)選用往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。 柴油機(jī)還是汽油機(jī)在設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，首先碰到的問題是選用柴油機(jī)還是汽油機(jī)。著就必須全面地考慮問題，不僅有發(fā)動(dòng)機(jī)本身的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，而且還有國家的經(jīng)濟(jì)因素：燃料的資源和開采情況、燃料的使用平衡、各地區(qū)和各時(shí)期的特點(diǎn)等等。由于摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)新產(chǎn)品開發(fā)的主要方向是發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、操作維修方便、功率大、油耗低、排放污染少、經(jīng)久耐用、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。而汽油機(jī)突出的優(yōu)點(diǎn)是重量輕、尺寸小和低溫起動(dòng)性能好，其次就是工作柔和、運(yùn)轉(zhuǎn)平順、制造成本低，所以它在摩托車上應(yīng)用較為廣泛。因此，本設(shè)計(jì)選用汽油機(jī)。 四沖程還是二沖程從理論上講，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的升功率應(yīng)是四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的二倍

18、，運(yùn)轉(zhuǎn)較平穩(wěn)，由于沒有專門的配氣機(jī)構(gòu)，構(gòu)造亦簡單，維修容易，價(jià)格便宜，但由于掃氣時(shí)不可能做到將廢氣全部掃凈、不跑掉新鮮混合氣，所以油耗高，排放差，且因掃氣時(shí)要減少部分有效的膨脹行程，使實(shí)際升功率只有四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的1.51.6倍。如今隨著技術(shù)的發(fā)展，四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)由于采用頂置氣門、頂置凸輪軸和多氣門結(jié)構(gòu)，使四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速得以提高，一般可達(dá)8 00015 000r/min之間，升功率也隨之提高，其指標(biāo)已接近二沖程機(jī)，而油耗指標(biāo)和排氣污染卻比二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)低得多，加之四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)在單缸排量方面也逐漸向小的方向發(fā)展，因此當(dāng)前四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)除在大排量摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用外，在中小排量摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)上也越來越多

19、地被采用。 水冷還是風(fēng)冷在擬訂新發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)時(shí)，還需要確定是采用水冷還是風(fēng)冷。這時(shí)要全面分析發(fā)動(dòng)機(jī)的使用條件和制造條件，同時(shí)還要辯證地比較這兩種系統(tǒng)的利弊。風(fēng)冷是摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的傳統(tǒng)冷方式。風(fēng)冷式發(fā)動(dòng)機(jī)最根本的優(yōu)點(diǎn)就是不用水，冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，不會(huì)發(fā)生漏水、凍結(jié)、沸騰等故障，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作可靠性高，同理使用方便。此外風(fēng)冷式發(fā)動(dòng)機(jī)在部分負(fù)荷下的熱狀況也比較好（即不會(huì)過冷），冷起動(dòng)以后能在較短的時(shí)間內(nèi)使發(fā)動(dòng)機(jī)主要零件溫度升高到正常工作濕度，能以最短時(shí)間使發(fā)動(dòng)機(jī)承受全負(fù)荷工作。風(fēng)冷式發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)燃料（特別是含硫量）的敏感性低，氣缸的磨損量也小。風(fēng)冷式發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸和氣缸蓋系單體結(jié)構(gòu)，這對(duì)發(fā)展系列產(chǎn)品非常有利，

20、如果一個(gè)氣缸損壞就不必報(bào)廢整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，而只要更換一個(gè)氣缸就行。風(fēng)冷氣缸可采用先進(jìn)的壓鑄工藝使生產(chǎn)成本降低。此外還可節(jié)省制造冷卻水散熱器所耗用的銅材。此外，風(fēng)冷式發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)不同氣候（嚴(yán)寒或酷熱環(huán)境）及各種惡劣工作條件（缺水或沙漠地帶）適應(yīng)性強(qiáng)。綜上所述，本設(shè)計(jì)選用風(fēng)冷式冷卻系統(tǒng)。 氣缸布置單列還是雙列單列式發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低、使用維修方便，能滿足一般要求，但其體積較大。目前，在世界范圍內(nèi)，越來越多地采用V型雙列式發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)。經(jīng)驗(yàn)表明，從直列6缸過度到V型8缸，在其他相同條件下，可以縮短發(fā)動(dòng)機(jī)的長度約30%，減輕重量約25%。特別是在氣缸排量大于56升的情況下，采用高轉(zhuǎn)速、短沖程V型發(fā)

21、動(dòng)機(jī)，不僅結(jié)構(gòu)緊湊，而且使機(jī)體、曲軸、凸輪軸和連桿的結(jié)構(gòu)剛度較大，平衡性良好，進(jìn)氣系統(tǒng)完善，外形空間利用率高。2.4 發(fā)動(dòng)機(jī)主要參數(shù)的選擇發(fā)動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)反映了產(chǎn)品的性能和設(shè)計(jì)的質(zhì)量。因此選擇主要參數(shù)必須緊密結(jié)合我國工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的實(shí)際情況，同時(shí)還要對(duì)同類型國內(nèi)外發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)進(jìn)行分析比較和試驗(yàn)研究。這樣選定的參數(shù)，才能保證設(shè)計(jì)既先進(jìn)又現(xiàn)實(shí)。保證所要求的功率和盡可能地提高功率輸出（在燃料經(jīng)濟(jì)性最佳的前提下），是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)提出的基本要求之一，而發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率可用下式表達(dá)。N e = = 0.07854 （KW）式中 P e 平均有效壓力，MPa; Z 發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)； V h 單缸工作容積，L； n

22、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min； 行程數(shù)，四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)=4，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)=2； 活塞平均速度，m/s； D 氣缸直徑，cm。從此式可知，當(dāng)缸徑D、缸數(shù)Z和沖程數(shù)已選定時(shí)，在燃料經(jīng)濟(jì)性最佳的前提下，要盡可能提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，一般應(yīng)從以下幾個(gè)方面來考慮。1、平均有效壓力平均有效壓力P e是標(biāo)志發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)循環(huán)過程的有效性及發(fā)動(dòng)機(jī)制造完善性的指標(biāo)之一。因此P e值的不斷提高，是發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志。平均有效壓力P e與混合氣形成方法、燃料的種類、燃燒和換氣過程的質(zhì)量、進(jìn)氣壓力和溫度，以及機(jī)械效率等有關(guān)。具體地對(duì)汽油機(jī)來說，平均有效壓力與充氣系數(shù)v，指示效率和過量空氣系數(shù)之比i /和機(jī)械效率成正比。為了提高

23、發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣系數(shù)v，可采用合理的進(jìn)氣系統(tǒng)，減少進(jìn)氣阻力；合理的配氣機(jī)構(gòu)和配氣定時(shí)（如氣門頂置、多氣門布置、大的進(jìn)氣門直徑、完善的凸輪外形、最佳的氣門重疊角度等）。對(duì)于汽油機(jī)還可應(yīng)用多腔化油器或多個(gè)化油器、汽油噴射、適當(dāng)?shù)倪M(jìn)氣預(yù)熱等以改善混合器形成和分配均勻性。提高汽油機(jī)的指示效率i主要是提高壓縮比，但到=10以后，對(duì)常規(guī)的燃燒系統(tǒng)一般好處就不大了這是因?yàn)槌蟾咝镣橹灯屯?，還有爆燃、表面點(diǎn)火等不正常燃燒現(xiàn)象，以及帶來工作粗暴、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)件的負(fù)荷加大、對(duì)燃燒室和曲柄連桿機(jī)構(gòu)的加工精度要求提高、提前點(diǎn)火角要求嚴(yán)格控制、機(jī)械效率等缺點(diǎn)。所以壓縮比不能太高，轉(zhuǎn)而靠采用緊湊高紊流燃燒室來提高充氣系數(shù)。

24、近年來，汽油機(jī)中燃燒稀混合氣的成就，對(duì)提高部分負(fù)荷下i值具有一定的意義，但不能提高最大功率。提高機(jī)械效率的方法有：選擇最佳的配合間隙、優(yōu)質(zhì)潤滑油、摩擦副材料和減磨涂層；發(fā)動(dòng)機(jī)保持最佳的熱狀況；合理設(shè)計(jì)活塞結(jié)構(gòu)，精心安排活塞裙部尺寸，適當(dāng)減小軸承尺寸，減少活塞環(huán)數(shù)；從工藝上保證加工精度，改善表面質(zhì)量；改善充量更換，減少泵氣損失，減小發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必需附件的功率損失?？傊骄行毫 e值決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)化程度，反映了發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與制造要達(dá)到的質(zhì)量，故必須慎重地選擇。進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，平均有效壓力應(yīng)根據(jù)同類型發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際數(shù)據(jù)初步選定，在發(fā)動(dòng)機(jī)制成后，再通過實(shí)驗(yàn)來確定。2、活塞平均速度活塞平均速度也是表

25、征活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化程度（熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷）的重要參數(shù)之一?；钊骄俣葘?duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、工作可靠性和使用壽命有很大影響。一般來說，增大會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的功率增高，但活塞組的熱負(fù)荷和曲柄連桿機(jī)構(gòu)的慣性負(fù)荷增大，運(yùn)動(dòng)件摩擦副的磨損加劇，壽命下降。同時(shí)，由于進(jìn)排氣流速增大，進(jìn)排氣阻力與氣流速度的平方成正比例增加，會(huì)使充氣系數(shù)v下降。所以，隨著的提高，就有必要增大氣門通路斷面、增大氣門個(gè)數(shù)、選用較好的材料、較高的加工精度、采用特殊的表面處理、設(shè)計(jì)高熱負(fù)荷下工作可靠且結(jié)構(gòu)輕巧的活塞組。目前，一般認(rèn)為，汽油機(jī)的不宜大于15m/s。的上限在很大程度上受到燃燒系統(tǒng)的高速性和摩擦功率隨轉(zhuǎn)速增長所制約。因?yàn)?ns/30

26、(m/s)，這里s是活塞沖程（m），n是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min），所以，為使不超過允許值，當(dāng)欲提高n時(shí)，就必須減小沖程s。對(duì)于已定的缸徑D來說，發(fā)動(dòng)機(jī)的沖程缸徑比S/D將相應(yīng)減小。于是的選擇牽涉程徑比S/D?，F(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的S/D值一般在0.81.2之間，高速汽油機(jī)的S/D在0.71范圍內(nèi)。短行程發(fā)動(dòng)機(jī)的基本優(yōu)點(diǎn)是：有可能提高轉(zhuǎn)速來強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)（不增大，機(jī)械效率和充氣系數(shù)v就有保證）。其次就是短行程結(jié)合V型布置可使結(jié)構(gòu)緊湊，因?yàn)閂型發(fā)動(dòng)機(jī)的長度不決定于曲軸各軸承所要求的最小軸向尺寸。此外，短行程在結(jié)構(gòu)上還有一定好處：由于曲柄半徑r=s/2減小，曲軸軸頸的重疊度增大。剛度增高，應(yīng)力狀態(tài)改善，連桿也可以做得短些，這對(duì)強(qiáng)度、剛度都有利。短行程發(fā)動(dòng)機(jī)同樣也有缺點(diǎn)：隨著S/D值的減小，由于減小了燃燒室的高度，混合氣形成的條件可能變差，而使工作粗暴。短行程發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸熱負(fù)荷一般也有所增加。從以上分析可知，S/D值的影響因素是多方面的，因此選定S/D值時(shí)，必須對(duì)于具體情況作具體的分析，如對(duì)竭力要求提高轉(zhuǎn)速，縮小外形尺寸和降低單位馬力重量的高速發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是采用V型結(jié)構(gòu)時(shí)，選用短行程是合理的，而對(duì)大缸徑的較低速發(fā)動(dòng)機(jī)