摩托車發動機的構造是什麽?
四沖程摩托車發動機主要由機體組件、曲軸連桿機構、配氣機構、變速機構、離合及啟動機構、燃料供給系統、潤滑和冷卻系統等部分組成,圖1-65為力帆125摩托車發動機。
圖1-65 力帆125摩托車發動機
1 機體組件
1)曲軸箱體
四沖程發動機曲軸箱體有左、右兩半組合式的(圖1-66),也有整體式的。它是發動機中形狀最復雜的零件,從功用來看,曲軸箱體是發動機各機構、各系統的裝配基礎件,是構成發動機的骨架,也就是機架,幾乎所有發動機的零部件和附件均安裝在曲軸箱體上,它承受著曲軸連桿機構傳來的氣體壓力和慣性力。
圖1-66 力帆125摩托車發動機曲軸箱
1—右曲軸箱;2—定位銷;3—氣缸螺柱;4—右曲軸箱;5—曲軸箱墊片;7—通氣管;8—卡箍;9—墊圈;10—放油螺塞
2)箱蓋
箱蓋是發動機的外殼,分為左箱蓋和右箱蓋兩個部分。左箱蓋是發動機磁電機的外殼,裏面安裝有磁電機定子(即線圈);右箱蓋是發動機離合器的外殼,離合器部分機構也安裝在右箱蓋上。
3)氣缸體
氣缸體是發動機完成工作循環的場所,氣缸內壁對活塞的往復運動起導向作用,它承受著高溫和高壓的作用,可燃混合氣體在氣缸內燃燒時的溫度高達2000℃,為了散發熱量,外壁鑄有許多散熱片,如圖1-67所示。
圖1-67 氣缸體
4)氣缸蓋
氣缸蓋與氣缸及活塞***同形成發動機的燃燒室,氣缸蓋上面設置有火花塞孔、進排氣道,以組合火花塞、進排氣門座,以及安裝配氣機構。現在,大部分四沖程摩托車發動機氣缸蓋已經由配氣機構取代。
2 曲軸連桿機構
曲軸連桿機構是發動機最基本的運動機構,它主要由活塞組、連桿組、曲軸組三大部分組成。
1)活塞組
活塞組的作用是與氣缸、氣缸蓋***同組成燃燒室,承受氣體的壓力,並通過活塞銷及連桿驅動曲軸旋轉,活塞組還起傳遞熱量的作用。活塞組是由活塞、活塞環、活塞銷及擋圈組成的。
如圖1-68所示,活塞主要由活塞頂、活塞裙部、活塞銷座和活塞環槽等四部分組成。當發動機工作時,活塞要直接承受氣體的高溫、高壓作用。
在活塞頭部切有若幹環槽,用以安裝活塞環。上面是氣環,通常有2~3道;下面是油環,通常有1~2道,如圖1-69所示。氣環的作用是密封氣缸,防止氣缸內壓縮氣體竄入曲軸箱;而油環的作用是使氣缸面的潤滑油分布均勻,以及將氣缸壁上過多的潤滑油刮回曲軸箱內,防止機油竄入燃燒室而形成積炭和增大潤滑油消耗量。
2)連桿組
連桿組的作用是連接活塞和曲軸,將活塞承受的氣體壓力傳給曲軸,使活塞的直線往復運動轉變成曲軸的旋轉運動。連桿組主要包括連桿和襯套(或軸承)。
3)曲軸組
曲軸組是發動機的核心部件,由曲軸、曲柄銷等組成。其功用是將連桿傳來的力轉變成繞其本身軸線旋轉的扭矩,並將此扭矩輸出給傳動系統,同時,驅動配氣機構以及其他各附屬機構和裝置,如油泵等。曲軸連桿機構如圖1-70所示。
曲柄銷是組合式曲軸中的壹個重要零件,用於連接曲軸和連桿,使左右曲軸組合成壹體。曲柄銷的結構和受力情況與活塞銷相類似,也為中空管,這樣既減輕重量又具有足夠的強度和剛度。
圖1-68 活塞結構示意圖
1—活塞頂;2—活塞裙部;3—活塞銷座;4—活塞環槽
圖1-69 活塞與活塞環
1,2—氣環;3—油環;4—活塞
3 配氣機構
配氣機構是發動機的重要組成部分,它由氣門組和氣門傳動組成,控制發動機進氣和排氣過程。發動機進氣越充分、排氣越徹底,則輸出的功率就越大,反之輸出的功率就越小,因此,發動機的動力性和經濟性取決於配氣機構的好壞。如圖1-71所示為125摩托車頂置式配氣機構。
圖1-70 發動機的曲軸連桿機構
1—活塞;2—活塞環;3—活塞銷;4—活塞銷卡環;5—連桿小頭軸承;6—曲軸總成;7—曲軸銷;8—連桿大頭軸承;9—墊圈;10—右曲軸;11—左曲銷;12—右曲軸軸承;13—左曲軸軸承;14—半圓鍵;15—左曲軸油封;16—墊圈;17—連桿;18—連桿總成
圖1-71 125摩托車配氣機構
1—凸輪軸齒輪;2—下搖臂;3—推桿;4—上搖臂支座;5—上搖臂軸;6—上搖臂;7—進氣門;8—排氣門
4 變速機構
摩托車發動機曲軸具有高轉速、低扭矩的特征,其轉速範圍很小,而摩托車在行駛過程中要滿足各種路況的要求,因此,摩托車除依靠發動機發出有效功率外,還必須將發動機輸出的扭矩通過壹定的速比進行減緩傳動,以滿足使用要求,同時使發動機在最有利的工況下工作,達到油耗低、功率大的目的。
為了使摩托車發動機輕量化,現代摩托車發動機壹般采用齒輪常嚙合式有級變速器,主要由變速器主、副齒輪副等組成。發動機的動力經離合器齒輪傳遞給變速器主軸,再通過變速齒輪傳給副軸,安裝在副軸上的小鏈輪將動力傳給後輪。這種齒輪常嚙合式有級變速器,還包括變速傳動機構和變速控制機構,且變速箱體與曲軸箱體往往制成壹體,使其結構更緊湊。
在變速機構中,壹部分齒輪固定在軸上,壹部分齒輪與軸采用花鍵聯結,而其他部分齒輪則可以在軸上空轉。每對配合齒輪始終處於嚙合狀態,可移動的齒輪側面制有端面撥爪,空套在軸上的齒輪側端面制有端面爪孔,移動齒輪可使其端面撥爪插入另壹齒輪的爪孔中。為便於齒輪爪順利地插入爪孔,齒輪的爪孔多為腰鼓形狀,這樣,主、副軸齒輪之間便可以實現連接而壹同旋轉。另外,主、從動齒輪的右端還布置有壹對啟動齒輪,供腳踏啟動之用。
1)變速器主軸及齒輪
變速器主軸是輸入軸,經離合器初級傳動裝置與發動機曲軸連接。變速器組合上布置有五只主動齒輪,即壹至五擋主軸齒輪;其中,主軸壹擋齒輪由於直徑小,故與主軸做成壹體,如圖1-72所示,主動軸四擋齒輪為花鍵滑動式,由主軸撥叉控制,向左或向右移動,可分別與五擋和三擋齒輪結合。
圖1-72 主軸傳動齒輪組
1—墊圈;2—主軸二擋齒輪;3—主軸五擋齒輪;4,8—花鍵墊圈;5,7—彈簧擋圈;6—主軸四擋齒輪;9—主軸三擋齒輪;10—主軸及壹擋齒輪
2)變速器副軸及齒輪
副軸為從動軸,是變速器的輸出軸,其上也相應布置有五只從動齒輪,如圖1-73所示,即壹至五擋副軸齒輪。副軸三擋、五擋齒輪,同樣為花鍵滑動式,分別由副軸右撥叉和副軸左撥叉控制,向左或向右移動,可分別與四擋、二擋和壹擋齒輪結合。其余擋位的齒輪均空套在主、副軸上,並用花鍵墊圈和彈簧擋圈予以限位,因此,只能在有限的軸向間隙內空轉。
3)變速控制機構
變速控制機構保證行車時的換擋工作。變速器和變速控制機構壹般都裝在發動機曲軸箱內。通常摩托車用腳踏桿操作變速控制機構,用左腳踩下變速器控制踏桿時,換低速擋,車速降低,擡起腳尖時挑起變速器控制踏桿,換入高擋,車速升高。變速機構由腳踏、換擋軸、換擋凸輪、止動器、換擋齒輪鼓和撥叉等組成,分別如圖1-74和圖1-75所示。
圖1-73 副軸傳動齒輪組
1—軸環;2—副軸壹擋齒輪;3—副軸壹擋齒輪軸套;4—副軸三擋齒輪;5—彈簧擋圈;6—花鍵墊圈;7—副軸四擋齒輪;8—軸環;9—副軸二擋齒輪;10—副軸五擋齒輪
圖1-74 摩托車變速控制機構
1—換擋軸、扭簧;2,5—螺栓;3—止動器;4—止動器扭簧;6—換擋凸輪;7—換擋凸輪端面銷
圖1-75 換擋齒輪鼓和撥叉
1—撥叉軸;2—撥叉
換擋齒輪鼓與撥叉組成壹個圓柱凸輪機構,當踏動腳踏時,換擋軸則帶動換擋齒輪鼓轉動壹定角度,撥叉則撥動變速器主軸上的齒輪移動,由此實現換擋操作。
5 離合器及啟動機構
1)離合器
離合器作用是在摩托車起步時,把發動機的動力柔和地傳遞給驅動輪;換擋時,將發動機動力和變速器脫開,以便輕松換擋,並保護變速器內的主動齒輪不受沖擊;在緊急制動的情況下,變速器和傳動系統受到很大的慣性力沖擊時,因離合器只能傳遞有限扭矩,所以能自動打滑,避免變速器和傳動系統超載損壞,而起保護作用。離合器的好壞對車輛使用有很大影響,因此,離合器要結合牢固、分離徹底、操作方便。
離合器的種類有很多,目前國內有級變速摩托車常采用濕式多片手控離合器,這種離合器浸在機油中使用,依靠機油降低磨損和散熱。離合器有的裝在變速主軸上,有的裝在曲軸上。離合器主要由離合器主動盤、摩擦片、壓盤、從動齒盤、推盤和彈簧等組成,如圖1-76所示。
圖1-76 125摩托車離合器
1—曲軸箱;2—變速主軸;3—曲軸;4—曲軸傳動機構;5—襯套;6—離合器主動齒盤;7—壓盤;8—摩擦片;9—脹簧;10—脹簧座;11—從動齒盤;12—墊片;13—專用螺母;14—彈簧;15—推盤;16—軸承;17—螺釘
離合器主動盤作用是接受曲軸的動力並傳遞給主動摩擦片;摩擦片分為主動片和從動片,主動片的表面凹凸有序,外緣與主動齒盤嚙合,從動片為鋼片,內圓有齒,與從動盤嚙合,通常主動片和從動片交替放置,通過摩擦將主動齒盤的扭矩傳遞給從動齒盤;壓盤的作用是在彈簧的配合下,壓緊離合器摩擦片,當需要分離離合器時,從推盤過來的力推動壓盤,使它放松對摩擦片的壓力,從而切斷動力輸出;從動齒盤的作用是與從動片嚙合,接受其動力,並通過花鍵將動力傳遞給變速主軸;推盤作用是推動離合器壓盤來分離離合器;彈簧作用是張緊推盤。
2)啟動機構
摩托車啟動有兩種方法,壹種是通過腳踏啟動,還有壹種是通過電啟動。壹般腳踏啟動采用初級反沖啟動機構和非初級反沖啟動機構,而電啟動則由啟動電機直接驅動曲軸轉動。如圖1-77所示為反沖啟動機構的壹種,主要由啟動桿、啟動齒輪、啟動離合器三部分組成。
圖1-77 反沖啟動機構
6 潤滑和冷卻系統
摩托車發動機在工作時,各運動構件產生相對運動,必然會產生摩擦,這不僅僅會加速零件表面的磨損,而且由於磨損產生大量的熱量,可能會造成零件表面燒蝕,影響運動件的正常運轉,所以必須要對運動件進行潤滑,並采取適當措施散熱。
四沖程發動機常采用壓力和飛濺相結合的方式進行潤滑。壓力潤滑是指用機油泵將曲軸箱裏面的機油通過油路輸送到潤滑部位;飛濺潤滑是指利用曲軸連桿、齒輪組件等運動零件的旋轉作用,將機油潑濺到需要潤滑的部位。
摩托車冷卻系統主要有自然風冷、強制風冷和水冷式三種。常見的自然風冷就是在氣缸蓋、氣缸體等高溫零件表面排列與摩托車行駛方向平行的散熱片,利用行車時的自然風順著散熱片表面流過,從而帶走發動機熱量達到散熱的目的。
除了機械裝置,電氣部分也至關重要,發動機電啟動、發動機工作時火花塞的準時點火等,都需要發動機電氣系統協助完成,其電力的提供則由發動機工作時裝在曲軸上的磁電機產生或由蓄電池提供。