发动机培训教材发动机培教材.doc

PAGE  PAGE 20 摩托车发动机技术知识 一、热机部分 §1四冲程摩托车发动机热机系统的基本结构及功能 热机系统是发动机的核心机构和动力来源，四冲程摩托车发动机的热机系统主要由气缸总成、曲柄连杆机构、配气机构及润滑分总成组成，下面分别介绍其结构和功能。 气缸总成 气缸总成主要由气缸头、气缸体及气缸垫等组成 气缸头（气缸盖） 四冲程发动机的气缸头结构复杂，气缸盖燃烧室表面受炽热燃气的作用并承受气缸压力形成的机械负荷，所以气缸头的燃烧室、气门、气道及火花塞必须布置合理，各部分温度应尽可能分均匀，散热片的大小应与散出的热量相适应，且发动机在工作时，气缸头不能出现变形。 气缸头结构型式 四冲程发动机气缸头冷却方式分为风冷和水冷两种型式，大多采用2气门、单顶置凸轮轴、单缸结构；也有部分发动机采用下置凸轮轴（如CG125）；三气门发动机（如CG125三气门）；四气门（如ZS2000）；四气门、双顶置凸轮结构，凸轮轴直接驱动气门（如ZS96）及多缸发动机（如双缸125、V250）。 风冷气缸头散热片一般以横向布置为主，气门与气缸中心线的夹角常在30度左右。燃烧室多为半球形，火花塞则安置在排气门侧；多气门发动机燃烧室形状为篷形，火花塞布置在中间。 水冷气缸头外形相对较简单，内部结构较复杂，缸头内腔布置有水道。气门与气缸中心线的夹角在20度左右。 气缸头的材料 气缸头的材料应具有良好的导热性和耐热性，在高温时能保持必要的强度，一般采用铝合金铸造，常用材料有ZL107，ZL111或日本牌号AC4B。 2、气缸体 四冲程发动机的气缸体与二冲程气缸体比较，结构较更简单。气缸体在高温高压作用下，承受机械应力和热应力。另外，由于活塞组对气缸的侧压力和滑动摩擦，使气缸发生弯曲应力和磨损。所以气缸必须具有足够的强度和刚度，良好的耐磨性。 1）气缸体的结构型式 风冷发动机常见的气缸体结构为整体式铸铁（或铝合金）气缸体和双金属气缸体。整体式气缸体由铸铁或铝合金直接浇铸而成，外部的散热片布置大多采用横向布置，只有部分卧式机为纵向布置；双金属气缸体由铸铁钢套压入或直接与铝合金气缸体组合浇铸成一体（包括散热片）。 水冷气缸体与风冷气缸体不同之处主要是内部设置了水道，去掉了外部的散热片。 2）气缸体的材料 常用的铸铁气缸体或气缸套的材料是磷钒铸铁、合金铸铁和硼铸铁等。气缸套内表面处理现大都采用金属陶瓷复合薄膜等离子化学沉积和纳米电镀处理。 常用的铸造铝合金有YL112或ZL111。 曲柄连杆机构 曲柄连杆机构是发动机产生动力的主要机构部分。它的作用是承受气体爆发的压力，通过活塞在气缸中的直线往复运动，传递至活塞销、连杆、曲轴上变成旋转运动而产生动力。它包括的主要零件有：活塞、活塞环、活塞销、曲柄连杆等。 活塞 活塞有活塞顶部、活塞头部、活塞裙部和活塞销座四部分组成。活塞在气缸内承受燃烧气体的高温高压作用（做功行程），并通过连杆推动曲轴转动；在飞轮的惯性作用下，完成活塞的进气、压缩和排气三个辅助行程。活塞顶部承受的温度高达300℃以上，裙部温度一般为100~130℃。活塞顶面接受的热量主要通过活塞环传给气缸壁，为了控制活塞的热流和温度分布规律，活塞顶厚度从中央到四周逐步加大，并有足够大的过渡圆角，呈所谓的“热流形”。活塞裙部为中凸椭圆形。 活塞一般使用含硅量在10~13%的共晶铝硅合金的材料，如ZL109，ZL108或日本的AC8A。 活塞环 根据用途不同，活塞环分为气环（2道环）和油环两种。气环主要起密封作用，其断面形状有有多种，常见的有矩形环、锥面环、扭曲环、桶面环和梯形环等。其中桶面环是将环的外圆表面制成凸圆弧形，它具有良好的润滑性、密封性和磨合性，避免了棱缘负荷。因此，桶面环已得到广泛应用，通常作为第一环，且表面大多采用镀铬覆盖层。一环常用不锈钢或弹簧钢，二环常用合金铸铁或球墨铸铁。油环主要用于四行程发动机，一般采用组合式，即油环由上下二片导轨（钢环镀铬）和一个衬簧组成。油环可刮去汽缸壁上多余的润滑油，防止它窜入燃烧室。为保证油环良好的密封性，油环对汽缸壁面接触应力应大一些，通常用减小环与汽缸的接触面积或在环背面加弹性弹簧的方法增大接触应力。 活塞销 活塞销使活塞和连杆上端作关节式连接，并将活塞承受的压力传递给连杆。活塞销装在活塞的销孔中，并用卡圈固定在销座内，防止其轴向窜动。活塞销常用材料为20CrMo，其加工精度要求较高，外圆尺寸精度在IT3~IT4。。 连杆 连杆的功用是将活塞在汽缸里的往复直线运动传递给曲轴，使曲轴旋转。连杆由连杆小头、连杆大头和杆身三部分组成，杆身的断面通常呈“工”字形，以增加抗弯强度，并由小头端到大头端逐渐增大使其受力均匀。杆身于大、小头连接处常用大圆弧过渡，避免应力集中。连杆大头上使用的是带镶嵌式保持架的滚针轴