摩托车发动机的结构是怎样的?
图1-65力帆125摩托车发动机
1车身总成
1)曲轴箱体
四冲程发动机的曲轴箱体由左右两半组成(图1-66)或为一体式。这是发动机中最复杂的部分。从功能上看,曲轴箱是发动机各种机构和系统的装配基础部件,是发动机的骨架,也就是车架。几乎所有的发动机零部件都安装在曲轴箱上,承受着来自曲轴连杆机构的气体压力和惯性力。
图1-66力帆125摩托车发动机曲轴箱
1—右曲轴箱;2-定位销;3—气缸螺柱;4—右曲轴箱;5—曲轴箱垫片;7—呼吸管;8—夹钳;9—垫圈;10-放油塞
2)箱盖
箱盖是发动机的外壳,分为左箱盖和右箱盖两部分。左箱盖是发动机磁电机的外壳,磁电机定子(即线圈)安装在其中;右箱盖是发动机离合器的外壳,右箱盖上也装有一些离合机构。
3)气缸体
气缸体是发动机完成工作循环的地方。气缸内壁对活塞的往复运动起导向作用,承受高温高压的作用。可燃混合气在缸内燃烧时,温度高达2000℃。为了散热,外壁上铸了很多翅片,如图1-67。
图1-67缸体
4)气缸盖
气缸盖、气缸和活塞共同构成发动机的燃烧室,气缸盖上设有火花塞孔、组合火花塞的进排气通道、进排气阀座和配气机构。目前,大多数四冲程摩托车发动机的气缸盖已经被配气机构所取代。
2曲轴连杆机构
曲轴连杆机构是发动机最基本的运动机构,主要由活塞组、连杆组和曲轴组三部分组成。
1)活塞组
活塞组的作用是与气缸和缸盖形成燃烧室,承受气体的压力,通过活塞销和连杆带动曲轴转动。活塞组还起到传热的作用。活塞组由活塞、活塞环、活塞销和挡圈组成。
如图1-68所示,活塞主要由活塞顶、活塞裙、活塞销座和活塞环槽组成。发动机工作时,活塞将直接承受气体的高温高压。
活塞头上开有几个环槽,用于安装活塞环。其上方是一个气环,通常有2 ~ 3个通道;下面是油环,一般有1 ~ 2个通道,如图1-69所示。气环的作用是密封气缸,防止气缸内的压缩气体逸入曲轴箱;油环的作用是使气缸表面的润滑油均匀分布,并将气缸壁上多余的润滑油刮回曲轴箱,防止机油逸出燃烧室形成积碳,增加润滑油的消耗。
2)连杆组
连杆组的作用是连接活塞和曲轴,将活塞承受的气体压力传递给曲轴,使活塞的直线往复运动转化为曲轴的旋转运动。连杆组主要包括连杆和衬套(或轴承)。
3)曲轴组
曲轴组是发动机的核心部件,由曲轴、曲柄销等组成。它的作用是将连杆传来的力转化为绕自身轴线旋转的扭矩,并将这一扭矩输出到传动系统,同时带动配气机构及其他附属机构和装置,如油泵等。曲轴连杆机构如图1-70所示。
曲柄销是组合曲轴中的重要零件,用于连接曲轴和连杆,使左右曲轴组合成一个整体。曲柄销的结构和受力与活塞销相似,也是空心管,既减轻了重量,又有足够的强度和刚度。
图1-68活塞结构示意图
1-活塞顶;2-活塞裙;3—活塞销座;4—活塞环槽
图1-69活塞和活塞环
1,2-气环;3-油环;四活塞
3气门机构
配气机构是发动机的重要组成部分,由气门组和气门传动机构组成,控制着发动机的进排气过程。发动机进气越充分,排气越彻底,输出功率越大,输出功率越小。因此,发动机的动力性和经济性取决于配气机构的质量。如图1-71,是125摩托车的顶置配气机构。
图1-70发动机曲轴连杆机构
1—活塞;2—活塞环;3—活塞销;4—活塞销卡环;5—连杆小头轴承;6—曲轴组件;7—曲轴销;8—连杆大头轴承;9—垫圈;10—右曲轴;11—左弯销;12—右曲轴轴承;13—左曲轴轴承;14—半圆键;15—左曲轴油封;16—洗衣机;17-连杆;18-连杆组件
图1-71 125摩托车配气机构
1-凸轮轴齿轮;2—下摇臂;3-推杆;4—上摇臂支架;5—上摇臂轴;6—上摇臂;7—进气门;8—排气阀
4传动机构
摩托车发动机曲轴具有高转速、低扭矩的特点,其转速范围很小,摩托车在行驶过程中必须满足各种路况的要求。因此,摩托车除了依靠发动机产生有效功率外,还必须通过一定的速比减缓发动机输出扭矩的传递,以满足使用要求,同时使发动机工作在最有利的工况下,以达到低油耗、高功率的目的。
为了使摩托车发动机轻量化,现代摩托车发动机一般采用齿轮常啮合有级变速器,主要由变速器的主副齿轮副组成。发动机的动力通过离合齿轮传递到变速器主轴,再通过变速齿轮传递到副轴,安装在副轴上的小链轮将动力传递到后轮。这种齿轮常啮合有级变速器还包括变速传动机构和变速操纵机构,而且变速箱体和曲轴箱体往往做成一个整体,使其结构更加紧凑。
在传动机构中,有些齿轮固定在轴上,有些齿轮与轴用花键连接,有些齿轮可以在轴上空转。每对啮合齿轮始终处于啮合状态,活动齿轮的侧面设有端面爪,套在轴上的齿轮侧端面设有端面爪孔,活动齿轮可将其端面爪插入另一齿轮的爪孔中。为了便于齿轮爪顺利插入爪孔,齿轮的爪孔多为腰鼓状,这样主轴齿轮和副轴齿轮可以连接在一起,一起转动。此外,在主动齿轮和从动齿轮的右端设置一对启动齿轮,用于踏板启动。
1)变速器主轴和齿轮
变速器的主轴是输入轴,通过离合器一级传动装置与发动机的曲轴相连。传动组合上设有五个主动齿轮,即一至五档主轴齿轮;其中,主轴第一档由于直径较小,与主轴为一体,如图1-72所示。传动轴四档为花键滑动式,由主轴叉控制向左或向右移动,可分别与五档和三档组合。
图1-72主轴驱动齿轮组
1-垫圈;2-主轴第二档;主轴的3-5档齿轮;4.8—花键垫圈;5.7—弹簧扣环;6—四齿轮主轴;9—主轴三档齿轮;10-主轴和第一个齿轮
2)变速器中间轴和齿轮
中间轴是从动轴,是变速器的输出轴,五个从动齿轮对应排列在其上,如图1-73,即一至五档中间轴齿轮。副轴三档和五档也是花键滑动式,分别由副轴右叉和副轴左叉控制,向左或向右运动,可分别与四档、二档和一档组合。其他档位中的齿轮套在主轴和副轴上,受到花键垫圈和弹簧挡圈的限制,只能在有限的轴向间隙内空转。
3)变速控制机构
变速控制机构确保驾驶时的换档工作。变速器和变速器控制机构一般安装在发动机曲轴箱内。通常,摩托车使用踏板杆来操作变速器控制机构。当左脚踩下变速器踏板杆时,车速降低,当脚尖抬起时,变速器踏板杆被挑起,车速提高。传动机构由踏板、换档轴、换档凸轮、止动器、换档鼓和换档拨叉组成,分别如图1-74和图1-75所示。
图1-73副轴驱动齿轮组
1—衣领;2—中间轴的第一档;3—副轴一档轴套;4—中间轴的三档齿轮;5—弹簧扣环;6—花键垫圈;7—中间轴第四档;8-衣领;9—中间轴的二档齿轮;10-中间轴5档齿轮
图1-74摩托车速度控制机构
1-换挡轴和扭力弹簧;2.5-螺栓;3-停止;4—止动扭簧;6—换档凸轮;7—换档凸轮端销
图1-75换档鼓和拨叉
1—换档拨叉轴;双叉
换档鼓和拨叉形成圆柱形凸轮机构。当踩下踏板时,换档轴带动换档鼓转动一定角度,拨叉带动变速器主轴上的齿轮,实现换档操作。
5离合器和起动机构
1)离合器
离合器的作用是在摩托车启动时将发动机的动力平缓地传递给驱动轮;换挡时,将发动机动力与变速器断开,这样换挡容易,保护变速器中的主动齿轮不受冲击;在紧急制动的情况下,当变速器和传动系统受到很大的惯性力冲击时,离合器只能传递有限的扭矩,因此可以自动打滑,避免变速器和传动系统过载损坏,起到保护作用。离合器的好坏对车辆的使用影响很大,所以离合器要结合牢固,分离彻底,操作方便。
离合器有很多种。目前国内的有级变速摩托车多采用湿式多片手动离合器,浸入机油中,减少磨损和散热。有些离合器安装在变速主轴上,有些安装在曲轴上。离合器主要由离合器主动盘、摩擦片、压盘、从动齿盘、推盘和弹簧组成,如图1-76所示。
图1-76 125摩托车离合器
1—曲轴箱;2-变速主轴;3—曲轴;4-曲轴传动机构;5—衬套;6 ——离合器主动齿盘;7-压力板;8—摩擦片;9—膨胀弹簧;10—膨胀弹簧座;11-驱动齿盘;12-垫圈;13-特殊螺母;14—春天;15-推板;16-轴承;17—螺钉
离合器主动盘作用是接收曲轴的动力并将其传递给主动摩擦片;摩擦片分为主动片和从动片。主动板表面依次凹凸,外缘与主动齿盘啮合。从动盘是内圆带齿的钢板,与从动盘啮合。通常主动盘和从动盘交替放置,主动齿盘的扭矩通过摩擦传递给从动齿盘。压盘的作用是在弹簧的配合下压紧离合器的摩擦片。当离合器需要分离时,来自推板的力推动压盘,使摩擦片上的压力放松,从而切断动力输出。从动齿盘的作用是与从动盘啮合,接受其动力,并通过花键将动力传递给变速主轴;推板作用是推动离合器压盘,使离合器分离;弹簧功能是张紧推板。
2)启动机制
摩托车有两种启动方式,一种是脚踏,一种是电动。踏板起动一般采用一级反冲起动机构和非一级反冲起动机构,电起动则是通过起动电机直接带动曲轴转动。如图1-77所示,是一种反冲起动机构,主要由起动杆、起动齿轮和起动离合器组成。
图1-77反冲起动机构
6润滑和冷却系统
摩托车发动机工作时,运动部件之间会相对运动,必然会产生摩擦。这样不仅会加速零件表面的磨损,还会因磨损产生大量的热量,可能造成零件表面烧蚀,影响运动零件的正常工作。因此,必须对运动部件进行润滑,并采取适当的散热措施。
四冲程发动机通常使用压力和飞溅的组合来润滑。压力润滑是指利用机油泵将曲轴箱内的机油通过油路输送到润滑部位;飞溅润滑是指利用曲轴连杆、齿轮总成等运动部件将油溅到需要润滑的部位。
摩托车冷却系统主要有自然风冷、强制风冷、水冷。常见的自然风冷是在气缸盖、气缸体等高温部件表面布置平行于摩托车行驶方向的翅片,利用行驶时的自然风沿翅片表面流动,从而带走发动机的热量,达到散热的目的。
除了机械装置,电气部分也很重要。发动机的电启动和发动机工作时火花塞的适时点火需要发动机电气系统的辅助,电源由发动机工作时曲轴上的磁电机产生或由电池提供。