摩托車發(fā)動機教學講義授課

摩托車發(fā)動機教學講義授課第1頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)動機排量發(fā)動機排量是發(fā)動機各汽缸工作容積的總和，一般用升(L)表示。而汽缸工作容積則是指活塞從上止點到下止點所掃過的氣體容積，又稱為單缸排量，它取決于缸徑和活塞行程。發(fā)動機排量是非常重要的發(fā)動機參數(shù)，它比缸徑和缸數(shù)更能代表發(fā)動機的大小，發(fā)動機的許多指標都同排氣量密切相關。一般來說，排量越大，發(fā)動機輸出功率越大。第2頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一在同等缸徑下，通常缸數(shù)越多排量越大，功率也就越高；而在發(fā)動機排量相同的情況下，缸數(shù)越多，缸徑越小，發(fā)動機轉速就可以提高，從而獲得較大的提升功率。第3頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)動機分類按照進氣系統(tǒng)分類內(nèi)燃機按照進氣系統(tǒng)是否采用增壓方式可以分為自然吸氣(非增壓)式發(fā)動機和強制進氣(增壓式)發(fā)動機。汽油機常采用自然吸氣式；柴油機為了提高功率有采用增壓式的。第4頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一按照行程分類內(nèi)燃機按照完成一個工作循環(huán)所需的行程數(shù)可分為四行程內(nèi)燃機和二行程內(nèi)燃機。把曲軸轉兩圈(720°)，活塞在氣缸內(nèi)上下往復運動四個行程，完成一個工作循環(huán)的內(nèi)燃機稱為四行程內(nèi)燃機；而把曲軸轉一圈(360°)，活塞在氣缸內(nèi)上下往復運動兩個行程，完成一個工作循環(huán)的內(nèi)燃機稱為二行程內(nèi)燃機。汽車發(fā)動機廣泛使用四行程內(nèi)燃機。第5頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第6頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一按照所用燃料分類內(nèi)燃機按照所使用燃料的不同可以分為汽油機和柴油機。使用汽油為燃料的內(nèi)燃機稱為汽油機；使用柴油機為燃料的內(nèi)燃機稱為柴油機。汽油機與柴油機比較各有特點；汽油機轉速高，質(zhì)量小，噪音小，起動容易，制造成本低；柴油機壓縮比大，熱效率高，經(jīng)濟性能和排放性能都比汽油機好。第7頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一汽油發(fā)動機將汽油的能量轉化為動能來驅動汽車，最簡單的辦法是通過在發(fā)動機內(nèi)部燃燒汽油來獲得動能。因此，汽車發(fā)動機是內(nèi)燃機----燃燒在發(fā)動機內(nèi)部發(fā)生。第8頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一兩個注意點：1．內(nèi)燃機也有其他種類，比如柴油機，燃氣輪機，各有各的優(yōu)點和缺點。2．同樣也有外燃機。在早期的火車和輪船上用的蒸汽機就是典型的外燃機。燃料（煤、木頭、油）在發(fā)動機外部燃燒產(chǎn)生蒸氣，然后蒸氣進入發(fā)動機內(nèi)部來產(chǎn)生動力。內(nèi)燃機的效率比外燃機高不少，也比相同動力的外燃機小很多。所以，現(xiàn)代汽車不用蒸汽機。

第9頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一相比之下，內(nèi)燃機比外燃機的效率高，比燃氣輪機的價格便宜，比電動汽車容易添加燃料。這些優(yōu)點使得大部分現(xiàn)代汽車都使用往復式的內(nèi)燃機。燃燒是關鍵汽車的發(fā)動機一般都采用4沖程。（馬自達的轉子發(fā)動機在此不討論，汽車畫報曾做過介紹）4沖程分別是：進氣、壓縮、燃燒、排氣。完成這4個過程，發(fā)動機完成一個周期(2圈)。第10頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第11頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一進氣行程由于曲軸的旋轉，活塞從上止點向下止點運動，這時排氣門關閉，進氣門打開。進氣過程開始時，活塞位于上止點，氣缸內(nèi)殘存有上一循環(huán)未排凈的廢氣，因此，氣缸內(nèi)的壓力稍高于大氣壓力。隨著活塞下移，氣缸內(nèi)容積增大，壓力減小，當壓力低于大氣壓時，在氣缸內(nèi)產(chǎn)生真空吸力，空氣經(jīng)空氣濾清器并與化油器供給的汽油混合成可燃混合氣，通過進氣門被吸入氣缸，直至活塞向下運動到下止點。第12頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一在進氣過程中，受空氣濾清器、化油器、進氣管道、進氣門等阻力影響，進氣終了時，氣缸內(nèi)氣體壓力略低于大氣壓，約為0.075～0.09MPa，同時受到殘余廢氣和高溫機件加熱的影響，溫度達到370～400K。實際汽油機的進氣門是在活塞到達上止點之前打開，并且延遲到下止點之后關閉，以便吸入更多的可燃混合氣。第13頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一壓縮行程曲軸繼續(xù)旋轉，活塞從下止點向上止點運動，這時進氣門和排氣門都關閉，氣缸內(nèi)成為封閉容積，可燃混合氣受到壓縮，壓力和溫度不斷升高，當活塞到達上止點時壓縮行程結束。此時氣體的壓力和溫度主要隨壓縮比的大小而定，可燃混合氣壓力可達0.6～1.2MPa，溫度可達600～700K。壓縮比越大，壓縮終了時氣缸內(nèi)的壓力和溫度越高，則燃燒速度越快，發(fā)動機功率也越大。

第14頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一但壓縮比太高，容易引起爆燃。所謂爆燃就是由于氣體壓力和溫度過高，可燃混合氣在沒有點燃的情況下自行燃燒，且火焰以高于正常燃燒數(shù)倍的速度向外傳播，造成尖銳的敲缸聲。會使發(fā)動機過熱，功率下降，汽油消耗量增加以及機件損壞。輕微爆燃是允許的，但強烈爆燃對發(fā)動機是很有害的，汽油機的壓縮比一般為ε＝6～10。第15頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一作功行程作功行程包括燃燒過程和膨脹過程，在這一行程中，進氣門和排氣門仍然保持關閉。當活塞位于壓縮行程接近上止點(即點火提前角)位置時，火花塞產(chǎn)生電火花點燃可燃混合氣，可燃混合氣燃燒后放出大量的熱使氣缸內(nèi)氣體溫度和壓力急劇升高，最高壓力可達3～5MPa，最高溫度可達2200～2800K，高溫高壓氣體膨脹，推動活塞從上止點向下止點運動，通過連桿使曲軸旋轉并輸出機械功，除了用于維持發(fā)動機本身繼續(xù)運轉外，其余用于對外作功。第16頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一隨著活塞向下運動，氣缸內(nèi)容積增加，氣體壓力和溫度降低，當活塞運動到下止點時，作功行程結束，氣體壓力降低到0.3～0.5MPa，氣體溫度降低到1300～1600K。第17頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一排氣行程可燃混合氣在氣缸內(nèi)燃燒后生成的廢氣必須從氣缸中排出去以便進行下一個進氣行程。當作功接近終了時，排氣門開啟，進氣門仍然關閉，靠廢氣的壓力先進行自由排氣，活塞到達下止點再向上止點運動時，繼續(xù)把廢氣強制排出到大氣中去，活塞越過上止點后，排氣門關閉，排氣行程結束。第18頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一實際汽油機的排氣行程也是排氣門提前打開，延遲關閉，以便排出更多的廢氣。由于燃燒室容積的存在，不可能將廢氣全部排出氣缸。受排氣阻力的影響，排氣終止時，氣體壓力仍高于大氣壓力，約為0.105～0.115MPa，溫度約為900～1200K。第19頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一曲軸繼續(xù)旋轉，活塞從上止點向下止點運動，又開始了下一個新的循環(huán)過程?？梢娝男谐唐蜋C經(jīng)過進氣、壓縮、作功、排氣四個行程完成一個工作循環(huán)，這期間活塞在上、下止點往復運動了四個行程，相應地曲軸旋轉了兩圈。第20頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一

發(fā)動機的機構與系統(tǒng)曲柄連桿機構曲柄連桿機構是發(fā)動機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉換的主要運動零件。它由機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。在作功行程中，活塞承受燃氣壓力在氣缸內(nèi)作直線運動，通過連桿轉換成曲軸的旋轉運動，并從曲軸對外輸出動力。而在進氣、壓縮和排氣行程中，飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉運動轉化成活塞的直線運動。第21頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一起動系統(tǒng)要使發(fā)動機由靜止狀態(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉動發(fā)動機的曲軸，使活塞作往復運動，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動活塞向下運動使曲軸旋轉。發(fā)動機才能自行運轉，工作循環(huán)才能自動進行。因此，曲軸在外力作用下開始轉動到發(fā)動機開始自動地怠速運轉的全過程，稱為發(fā)動機的起動。完成起動過程所需的裝置，稱為發(fā)動機的起動系。第22頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一點火系統(tǒng)在汽油機中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點燃的，為此在汽油機的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi)。能夠按時在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設備稱為點火系，點火系通常由蓄電池、發(fā)電機、分電器、點火線圈和火花塞等組成。第23頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一冷卻系統(tǒng)冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。水冷發(fā)動機的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風扇、水箱、節(jié)溫器等組成。

第24頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一潤滑系統(tǒng)潤滑系的功用是向作相對運動的零件表面輸送定量的清潔潤滑油，以實現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機件的磨損。并對零件表面進行清洗和冷卻。潤滑系通常由潤滑油道、機油泵、機油濾清器和一些閥門等組成。第25頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一配氣機構配氣機構的功用是根據(jù)發(fā)動機的工作順序和工作過程，定時開啟和關閉進氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進入氣缸，并使廢氣從氣缸內(nèi)排出，實現(xiàn)換氣過程。配氣機構大多采用頂置氣門式配氣機構，一般由氣門組、氣門傳動組和氣門驅動組組成。第26頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一燃料供給系統(tǒng)汽油機燃料供給系的功用是根據(jù)發(fā)動機的要求，配制出一定數(shù)量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸內(nèi)排出到大氣中去；柴油機燃料供給系的功用是把柴油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒，最后將燃燒后的廢氣排出。第27頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第28頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第29頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第30頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第31頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第32頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第33頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第34頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第35頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第36頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第37頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第38頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第39頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第40頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第41頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第42頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第43頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第44頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第45頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第46頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第47頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第48頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第49頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第50頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第51頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第52頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第53頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第54頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一氣門間隙：發(fā)動機在冷態(tài)下，當氣門處于關閉狀態(tài)時，氣門與傳動件之間的間隙稱為氣門間隙。1、氣門間隙過大會使汽車動力下降耗油量增加。2、氣門間隙過小會使汽車氣門座出現(xiàn)局部淬火甚至損壞。第55頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一氣門搖臂與氣門的間隙（即氣門間隙）之所以存在，是因為進排氣門均安裝在燃燒室的頂端，也是溫度最高之處，為了留有膨脹的空間，因而必須存有空隙，至于間隙的大小，因廠家設計不同而不一致，通常在0.2~0.25毫米之間。發(fā)動機氣門搖臂與此氣門之間經(jīng)過長久的動作及磨耗，間隙會愈變愈大，所以才有氣門腳間隙的調(diào)整。然而并非所有汽車均需調(diào)整氣門腳間隙，有些車輛氣門間隙屬于油壓自動調(diào)整，就不需要調(diào)整氣門間隙了。第56頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一非正常排煙故障的分析1、排氣管冒藍煙冒藍煙的故障現(xiàn)象是：發(fā)動機工作過程中，在排氣消聲器的尾部經(jīng)常可見淡藍色煙霧，并有機油消耗過快的現(xiàn)象。故障的原因可能是：機油油面過高；汽缸壓縮壓力低于規(guī)定值；活塞、活塞與汽缸筒的間