第三章 摩托车发动机的五大系统

第三章 摩托车发动机的五大系统 第一节 燃料供给系统 一、燃料供给系统的构成 主要由燃油箱、燃油开关、化油器及油管等组成，如图3,1所示。其作用是根据各工况的需要，供给足够的、比例适当的可燃混合气。 1(燃油箱 用薄钢板或塑料制成;箱盖上有小孔通大气，使箱内压力始终等于大气压;箱内多装有浮动杠杆式油标(油量信号发送器)。骑式车用外露式油箱，踏板车用内藏式。 2(燃油开关 装在油箱下方，控制油箱与化油器之间的油道。有机械式和负压式两类。 在图3,2所示的负压式燃油开关中，真空膜片4将阀体、阀盖分为两个密封腔。发动机工作时，在化油器喉口真空度的作用下，膜片向阀盖方向凹入，并带动铝阀芯2克服压簧8的弹力向右移动，使O形密封圈3脱离密封锥面，形成间隙，燃油自此间隙流向化油器。发动机停止工作时，铝阀芯在压簧弹力的作用下，向阀体方向(左)移动，真空膜片复原，密封锥面被O形密封圈封闭，切断通往化油器的油道。 3(滤油网 多装于燃油开关上，个别机装于油箱出口处(如铃木FA50车)。 4(化油器 负担着计量燃油和雾化燃油的双重任务。 二、化油器的功能及工作原理 (一)混合气的混合比 混合气中汽油与空气的重量之比称为混合比，可用空燃比、燃空比、过量空气系数来表示。空燃比的使用频率较高，它是指发动机的吸入空气量与汽油消耗量之比。空燃比越大表示混合气越稀。 理论上，汽油与空气完全燃烧时的空燃比为15?1，称为理论空燃比。实际上，当空燃比为5?1,22?1时，混合气都能燃烧。但能使发动机进行有效燃烧的空燃比范围是8?1,17?1，这就是通常所说的实用空燃比范围。 发动机在不同工况下工作时，要求的混合气质量是不同的，其空燃比应该根据发动机的转速和负荷而确定。表3,1给出了摩托车发动机在各种工况下对混合气空燃比的要求。 表3,1 摩托车发动机的空燃比要求 工 冷启热启低速中速高速 空燃2,3 8,10 8,10 15,12,况 动 动及怠速 行驶 行驶 大负荷 比 17 13 化油器提供的混合气空燃比随发动机工况(如负荷、转速、空气流量等)的变化关系曲线，称为化油器的特性曲线。发动机在各种运行条件下所需要的空燃比，就是通常所说的理想化油器特性曲线，它是 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 化油器和评价其好坏的依据。化油器的特性曲线如图3,3所示。 (二)化油器的功能 化油器是汽油与空气在进入发动机前的汇合处，是形成可燃混合气的场所。应具备以下基本功能: (1)能雾化汽油。 (2)能调整混合气质量(即调整空燃比)。 (3)能控制混合气数量。 (三)简单化油器的工作原理 简单化油器的结构原理如图3,4所示。其主要构件及其作用是: (1)带有浮子和针阀的浮子室，使从进油管流入的汽油保持一定的油面高度。 (2)浮子室通气孔使油面压力始终等于大气压，以利于汽油的喷出。 (3)具有量孔的喷油管能准确地计量喷入气流中的汽油。喷油管的喷口比油面稍高一些，以防止在发动机不工作时有汽油溢出。 (4)节气门用来控制进入气缸的混合气量。 (5)喉口保证空气流动时在喷油口形成一定的真空度，吸出汽油。 当发动机工作时，在气缸负压的吸引下，空气经喉口流入气缸。由于喉口的截面积较小，空气流经此处时流速加快、压力降低，在喷油管口和浮子室油面之间形成压差。在此压差作用下，汽油经量孔和喷油管喷出。由于喉口处的空气流速远大于汽油的流速，经喷口喷出的汽油在高速流动的空气流碰撞下，立即被粉碎成细小的油滴，并随气流一起流动。在流动的过程中，油滴与气体分子不断碰撞，继续细化成雾状，其速度也增大至气流速度。由于雾化的结果，雾状油滴与空气分子的接触面积不断增大，因而加快了混合气的形成速度。 开大节气门时，其节流损失减少，在相同的气缸负压吸引下，空气流量将增加，喉口处的空气流速也增大，导致喷口与浮子室油面之间的压差增大，使喷出的汽油增多。反之，喷出的汽油减少。因此，调节节气门的开度，可控制进入气缸的混合气量。 对于简单化油器而言，虽然汽油与空气的流量均随节气门开度的增大而增加，但二者增加的速度不同，汽油流量增加的速度比空气的大。因此，随着节气门开度的增大，简单化油器所提供的混合气会越来越浓，如图3,3所示。显然，简单化油器不能满足发动机对空燃比的实际要求。只有在简单化油器的基础上，加上各种补偿系、怠速系、启动系等机构，才能构成有实用价值的化油器。 摩托车上的化油器正是在简单化油器的基础上发展而成的实用化油器。按其结构特征，可分为柱塞式、转阀式、等真空式三种节气门化油器。 三、柱塞式节气门化油器 柱塞式节气门化油器的喉口处装有一个可上下移动的柱塞。利用柱塞的移动，可以改变喉口截面的大小，以适应发动机各种工况的需要。 CY80摩托车的化油器就是一种具有典型意义的柱塞式节气门化油器，下面以CY80化油器为例作介绍。 (一)CY80化油器的结构(图3,5) 本体17为化油器的基体，其中部有一水平的通道，为化油器的主空气通道。此通道前部与空滤器相连，引导空气进入;中部配合柱塞形成可变喉口。空气流经此处时速度增大，使浮子室内的汽油被吸出，在通道后部与空气混合雾化。本体下部与浮子室29相连。 浮子室内有浮子针阀组合22，使油面高度始终保持为一定值，在油面与主量孔之间形成一个稳定的压差。浮子室的通气管16既与大气相通(平衡浮子室内的压力)，同时又与主油系的补偿空气孔相接(使受热蒸发的汽油得以回流燃烧)，这不但避免了可燃气体的浪费，也减少了对环境的污染。 主喷管24与主量孔25均安装在化油器本体的下方，与节气门12、油针11处于同一轴线。它们共同承担化油器在发动机主要工作区域的汽油计量任务。节气门通过钢索与油门把手相连，驾驶员转动油门把手时，节气门与油针便可上下移动。 (二)CY80化油器的工作原理 1(在启动时的工作(图3,6) 启动柱塞1由启动加浓手柄通过钢索进行操纵。发动机启动时，扳动启动加浓手柄，启动柱塞上升，打开启动喷管3，汽油经启动量孔4进入启动通道，与从启动空气孔2进入的空气混合，形成适合启动需要的加浓混合气，从启动喷口5喷出，供给发动机。 完成启动后，扳回启动加浓手柄，启动柱塞1在柱塞弹簧(图3,5中的6)的作用下关闭启动喷管3。 2(在怠速时的工作(图3,7) 发动机怠速运转时，汽油经怠速量孔3吸出，与从怠速空气道2进入的空气混合并形成细小的油滴后，从怠速喷口4喷出，再与流经主空气通道的空气混合雾化，由此得到少量的较浓混合气，满足怠速的需要。在怠速空气道2中，安装有怠速空气调节螺钉1，旋动此螺钉可调节怠速的高低。 3(在低中速时的工作(图3,8) 发动机低中速运转时，节气门1和油针2在油门把手的操纵下上升至一定高度，汽油由怠速喷口和主喷管3同时供给。喷出主喷管3的油量由主喷管3与油针2之间的环形截面控制;主要空气流则由节气门1的斜面来控制。同时少量空气由空气补偿孔4流至主喷管3周围，通过主喷管周围的径向小孔与汽油预先混合成泡沫状，再与流经主通道的空气混合，以促进汽油的雾化。 4(在高速时的工作(图3,9) 发动机高速运转时，节气门1和油针2上升至较高位置，油针2与主喷管3之间的环形截面大于主量孔5的截面，供油量由主量孔5来控制;主要空气流则由喉管控制。同时，一部分空气沿空气补偿孔4高速流向主喷管3，减小此处的真空度，抑制过量的汽油喷出，防止出现混合气过浓的现象。 四、转阀式节气门化油器 转阀式节气门化油器无柱塞油针机构，喉口截面大小固定不变，结构简单，常用于价格较低的轻便摩托车上。下面以JS50Q,5型摩托车化油器为例作介绍。 (一)JS50Q,5化油器的结构(图3,10) 本体16上的喉管、混合室、空气导流罩15共同形成化油器的主空气通道。置于喉管后方的片状节气门固装在节气门旋架18的转轴上，由驾驶员通过油门钢索控制其开度。 浮子室内的油面高度由塑料浮子6和浮子针阀组件13控制;浮子室气管3与大气相通;浮子室还装有溢油管10和放油螺塞12，可防止油面过高和便于放油。 片式阻风门固装在阻风门旋架17的转轴上，由阻风门手柄14带动旋转，控制其开度。 (二)JS50Q,5化油器的工作原理 1(在启动时的工作(图3,11) 启动前，扳动阻风门手柄，关闭阻风门1，限制空气的流量。启动中，在气缸内负压的作用下，主喷口2及怠速喷口7的上方均产生较大的真空度，吸出较多的汽油而加浓混合气。启动后，阻风门随节气门的开启由联动机构自行打开，使空气正常流通。 2(在怠速和过渡工况时的工作(图3,12) 怠速量孔7和怠速空气量孔分别压装在本体的怠速油道及怠速空气道6中，怠速喷口3及过渡喷口2为本体上直接加工出的小孔，位于节气门后方附近。怠速油道接在主油道的后面，当发动机由怠速工况向小负荷工况过渡时，可与主油道共同工作，以改善化油器的过渡性能。 如图3,12(a)所示，当发动机怠速运转时，汽油经怠速量孔7吸出，与经怠速空气道6进入的空气混合，并与由过渡喷口2进入的少量空气再次混合后，喷出怠速喷口3。此时，过渡喷口2起着怠速空气孔的作用。怠速的高低可用怠速螺钉4来进行调节。 如图3,12(b)所示，当发动机从怠速工况过渡到低速运转时，过渡喷口2随节气门1的开启而进入真空区域。雾状油气从怠速喷口3和过渡喷口2同时喷出，有利于发动机的圆滑过渡。 随着节气门1的继续开大，主量孔8开始供油，怠速量孔7的供油量逐渐减少，直至停止供油。 3(在中高速工况时的工作 发动机在中高速工况时，由于空气流量增多，喉口处的气流速度增大，在主喷管上方产生足够大的真空度，促使汽油经主量孔从主喷管喷出，与由主空气道进入的空气混合。同时，一部分空气由补偿空气道，通过主喷管上的径向小孔进入主喷管内，抑制过量的汽油喷出，防止出现混合气过浓的现象。此外，补偿空气进入主喷管内还可使汽油预先乳化，有利于汽油的雾化。 五、等真空式节气门化油器 等真空式节气门化油器的特点是:喉口截面的大小随发动机吸入空气的多少而自动调节，使喉口处的真空度相对稳定，以便随柱塞组件升降的油针能精确地调整供油量，保证混合气具有更理想的空燃比。 大中排量的摩托车(如JY150、NF250、HK250等)多采用等真空式节气门化油器。下面以JY150化油器为例介绍该类化油器的结构与工作原理。 (一)进油系及启动油系(图3,13、图3,14) 其进油系和启动油系的结构、工作原理与柱塞式节气门化油器的完全相同。 (二)主油系及怠速油系(图3,15) 发动机工作时，通过油门钢索控制节气门5的开度来改变进气量，从而控制转速。 当转速上升时，进气量增多，喉口处流速增大，真空度也变大。这个真空效应通过柱塞底部的负压孔1进入由柱塞组件上的真空膜片与真空室盖组成的真空室，并作用于膜片的上方。由于膜片的下方与大气相通，其压力始终等于大气压，这样就在膜片的上下两面形成一个压差，对膜片产生吸力，使其带动柱塞及油针上升，增大了喉口截面，减小了流速，致使喉口处的真空度也随之减小，直至作用于膜片上的吸力与弹簧的弹力及柱塞油针自重的合力达到平衡。反之，当转速降低时，进气量减少，柱塞组件就下滑，喉口截面也减小。这样，使流过喉口处的空气流速基本上保持不变，在主喷管上方产生的真空度也相对稳定。喷出主喷管的汽油仅受油针决定的喷油管截面大小的控制。 由于油针2与柱塞同步升降，因而能适时地改变环形喷油截面的大小，使化油器的供油量能够始终随进气量的多少而作相应增减，从而保证了化油器在各种工况下均能提供具有理想空燃比的混合气。 怠速时混合气的空燃比由怠速量孔4和主副怠速空气量孔(8、10)分别对汽油和空气进行计量配制，怠速的混合气量由怠速螺钉9来调节。 (三)加速油系(图3,16) 为了保证发动机在高速时所需要的较浓混合气，化油器上设置有加速泵装置。当节气门的开度大于3/4时，节气门通过联动机构推动加速泵柱塞4下移，导致作用在控制阀(2、3)上的压力增大而打开阀门。这时，汽油进入加速油道，并由加速喷油口1喷出，加浓混合气。 (四)急减速加浓装置(图3,17) 摩托车在行驶中急减速时，排气管常有“放炮”的现象。这是因为节气门快速关小后，由于空气流动的惯性作用，仍有较多空气流向化油器，并加速通过节气门，使怠速油系供给的混合气被稀释，而造成过稀的混合气在排气管内滞后燃烧。为了防止这一现象的发生，JY150化油器设计了急减速加浓装置。 如图3,17所示，由负压柱阀1上的真空膜片2和负压室盖4所构成的负压室，与节气门处的小孔相通。发动机正常运转时，柱阀1在弹簧3的作用下，打开副怠速空气量孔5的通道，向怠速油系供气。 在急减速时，油门钢索急速放松，节气门快速关小，在惯性作用下流动的空气加速流过节气门，使节气门处的真空度增大。因负压室与此处相通，故负压室的负压也增大，真空膜片2带动柱阀1向右移动，关闭副怠速空气量孔5，隔断其向怠速油系供气的通道，致使怠速油系供给的混合气变浓。这种浓混合气与主通道中的稀混合气在节气门后方混合后，就形成了能保证正常燃烧且空燃比适当的混合气，从而有效防止了排气“放炮”的现象。 当化油器的柱塞组件关闭喉口后，节气门处的负压恢复正常，负压室的负压亦减小，负压柱阀1在弹簧3作用下复原，副怠速空气通道恢复正常供气。 六、化油器的联动装置 化油器的联动装置主要有两类:一类是控制单个化油器的内部相关机构同时工作;另一类是多个化油器同步工作时控制其动作的一致性。 (一)单缸机化油器联动装置 通常化油器是根据摩托车的用途来选定参数的。如赛车型化油器常选用较大的腔体和主量孔，以满足高速动力性;商用车型化油器则往往选用中小腔体和主量孔，以牺牲一部分高速动力性来兼顾中低速的经济性。 为了使发动机在高、中、低速各工况工作时都能发挥最佳性能，化油器在结构上必须增设辅助油系。如JY150化油器，为了在兼顾发动机中低速经济性的同时能满足在加速时的动力性要求，就增设了一个加速油系，由与节气门转轴联动的连杆摇臂操纵机构来控制加速泵的动作。 JY150化油器的结构如图3,18所示。连接板2固装在节气门转轴1上，随轴一起转动;压板4空套在螺栓销5上，可绕其自由转动，压板的前端紧压在加速泵柱塞6的上端;连杆3的两端则分别与连接板2和压板4铰接。 在油门钢索带动节气门转轴转动、开启节气门时，节气门转轴通过连接板、连杆、压板的动作，推动加速泵柱塞下移。当节气门接近全开(开度大于3/4)时，加速泵工作腔的压强增大到足以打开加速油道的单向阀，使加速油系开始工作，与主油系一起供油，保证在加速时所需的较浓混合气。当放松油门钢索时，节气门转轴在复位扭簧的作用下，带动连接板、连杆、压板复位，加速泵柱塞则在其弹簧力的作用下上行，泵腔的压强减小，单向阀关闭加速油系。这样，只需操纵油门钢索，就可对主油系和加速油系实现同步控制。 因其操作简便，工作可靠，目前类似的联动装置已在化油器上广泛应用。 (二)多缸机化油器联动装置 多缸机一般由多个化油器提供混合气，各化油器之间如果工作不协调，将使各缸的技术状态不一致，易发生单缸过热和敲缸等故障，又降低发动机总功率。因此，多缸机常采用联动装置来保证各个化油器的动作一致性。 图3,19为本田CB500摩托车的四缸联动化油器操纵机构图。四个结构相同的柱塞式节气门化油器通过一组联动机构连成一个整体，分别向四个气缸提供所需的混合气。 化油器的上方装有一根可转动的节气门操纵轴3，轴的中部固定有与油门钢索相连接的操纵臂2;操纵轴的两端分别固装有两个摆臂1，摆臂与臂座4铰接;臂座的另一端与转臂铰接，臂座起摇杆的作用;转臂通过转臂轴与连动臂5连成一个整体，相当于一个杠杆机构。节气门则装在连动臂5上。为了能在油门钢索放松时使整个机构可靠地复位，各部位都装有复位弹簧。 当转动油门把手时，操纵臂在油门钢索的拉动下，带动操纵轴转动，并通过摆臂、臂座、转臂、连动臂等控制节气门开启。由于四个化油器的节气门分别由四组摇杆、杠杆机构控制，而这四组摇杆、杠杆机构的动作，又受装在同一根操纵轴3上的摆臂1控制，所以通过操纵轴，可以强迫四个化油器的节气门同步开启，并保持同样的开度。 七、燃油喷射系统 化油器的技术功能已开发得接近了极限，要想有新的突破，面临很大困难。而燃油喷射系统作为一种新型的燃料供给系统，己在技术功能上显露出比化油器更大的优势。 燃油喷射系统能更精确地控制混合气的空燃比，且进气阻力小，在改善动力性、经济性、排放性方面有巨大的潜力，近来发展迅速，己广泛用于汽车发动机上。 国外已经将燃油喷射技术成功地应用于摩托车发动机，打破了化油器在摩托车上一统天下的局面。国内有眼光的摩托车厂家也已经着手该项技术的研发。因此，在今后的摩托车上，燃油喷射系统势必将与化油器并行发展。 (一)燃油喷射系统的构成 燃油喷射系统由空气系、燃料系、控制系三大部分组成，其构造简图如图3,20所示。 1(空气系 包括:空气流量计、节气门本体、空气阀等。空气系的作用是对进入发动机的空气量进行测控。 (1)空气流量计 用于测定空气的吸入量。主要有三种型式: ?热线式空气流量计:在流量计的空气通道中，装有一段白金热线和使热线两端保持一定温差的控制电路。电路中的电压值随空气流量大小而变化，以电压值作为空气量的模拟信号。 ?阀式空气流量计:在流量计的空气通道中，装有一阀板和与阀板联动的电位器。阀板的开度随吸气负压的大小而变化，并使电位器的电阻随之改变。以电阻值作为空气量的模拟信号，同时测定进气温度，以对空气密度作修正。 ?卡门涡流式空气流量计:利用涡流发生体在空气流过时产生涡流(其涡流发生频率随空气流速而变化)，再通过一转换器将涡流发生频率转换为脉冲信号，作为计算空气量的模拟信号。同时需测定进气温度，以对空气密度作修正。 (2)节气门本体 其上设有节气门和怠速旁通孔，装于空气流量计的后方。节气门的开度由油门钢索操纵，其功用与化油器中的节气门相似。 (3)空气阀 空气阀在冷态时常开，受热后逐渐闭合，其功用是增加在暖机时的进气量。有利用水温加热的蜡感应阀和利用电加热的双金属阀两种。 2(燃料系 其功用是对燃油过滤、加压，按控制系的指令定时定量地将燃油喷入气缸或进气管，形成混合气供给发动机。燃料系由燃油泵、喷嘴、压力调节器、燃油稳压器、燃油滤清器等主要部件组成。 (1)燃油泵 燃油泵的功用是从油箱中吸出燃油并对其加压后供给喷嘴。按其结构不同可分为摩擦式和转子式两类。摩擦式燃油泵因其体积小、噪声和振动小、油压波动小，而应用较多。 (2)喷嘴 喷嘴装在进入管或气缸头上，能根据控制系的指令定时地向进气门方向喷射燃油。如图3,21所示，当电流通过电磁线圈时，线圈中的铁芯带动针阀上升，燃油沿箭头方向喷出。喷射量由针阀开启的时间(即电磁线圈的通电时间)来决定。 (3)压力调节器 其作用是保持燃料压力与进气管压力之间有恒定的差值，以使燃油喷射量只随喷嘴通电时间单一变化。如图3,22所示，调节器内腔由橡胶膜片分隔为两室，上室与进气管相通，根据其压力的变化，可调节阀门的开度，控制燃油回流量的多少。 (4)燃油稳压器 为膜片弹簧缓冲装置。利用其缓冲作用，衰减喷射时在燃油分配管路中所产生的油压脉动，减少脉冲波在管路中的传递，降低噪声。 (5)燃油滤清器 装在燃油泵与喷嘴之间的油路中，过滤燃油。 3(控制系 控制系承担着检测参数、传递信号、处理数据、下达指令、执行控制等任务。由传感器、电子控制回路、继电器等组成。 (1)传感器 控制系依靠传感器来检测各种相关参数，并将其转变为相应的信号，输入电子控制回路进行处理。常用的传感器有用于测量压力、进气温度、水温、转速、曲轴转角、节气门开度、氧浓度、大气压等参数的各种传感器。 (2)电子控制回路 电子控制回路的作用是:接受传感器输入的信号，进行数据演算处理，决定喷油量和喷射时间，并输出结果，驱动执行器工作。由输入回路、A/D转换器、微电脑、输出回路四个部分组成。 (3)继电器 有主继电器和油泵继电器两种。主继电器的作用是使电源电压保持稳定。油泵继电器的作用是保证燃油泵只在发动机运转时工作，防止停机时泵油。 (二)燃油喷射系统的工作原理 控制系根据在空气系中检测出的空气量以及各种相关参数，按照理想空燃比的要求进行高速计算，确定发动机在每一时刻所需的燃油量，并向燃油喷嘴发出开启信号;由燃油泵泵出的高压燃油压开喷嘴阀门，喷入空气流，形成混合气供给发动机。 燃油喷射系统的工作方式可按空气量的检测方式和燃油的喷射方式分类。 1(空气量检测方式 根据系统在确定发动机进气量时所选用的计算参数，空气量检测方式可分为质量流量、速度密度和节气门速度三种方式。质量流量方式是一种直接测量方式;速度密度方式和节气门速度方式属于间接测量方式，计算程序较复杂。 2(燃油喷射方式 燃油喷射方式按照喷射位置和喷射时期的不同，可分为多种形式。 (1)喷射位置 ?缸内喷射:将燃油直接喷入气缸内。由于喷嘴装在气缸头上，故对其耐高温高压的性能要求高。 ?进气管喷射:将燃油喷入进气管中。对喷嘴设计的限制较少。根据喷嘴在进气管中的安装位置，又可分为单点喷射和多点喷射。 a(单点喷射:在进气歧管的集合部安装一个各缸共用的喷嘴。其特点是:喷嘴离燃烧室的位置相对较远，喷嘴内腔不易形成油气，燃油的压力可以设定得较低，系统结构简单紧凑;但在进气管设计时，需考虑燃油在各缸的分配均匀性。 b(多点喷射:在进气管的每一个歧管中各自安装一个喷嘴，分别向各缸喷油。能使各缸混合气的空燃比较为一致，有利于提高动力性，而且进气管设计的自由度较大。 (2)喷射时期 ?连续喷射:喷嘴连续稳定地喷油，喷油量随空气流量变化。其特点是结构简单、易于实现。 ?间歇喷射:是一种与发动机转速同步进行喷射的方式。可分为以下三种形式: a(独立喷射:设置有与缸数相同的喷嘴驱动回路，使各缸喷嘴根据判缸信号独立地进行喷射。由于可按各缸设定的最佳时刻喷油，故能扩大稀混合气的燃烧范围，降低油耗率。 b(同时喷射:将一次燃烧所需的燃油分两次喷入气缸，不需判缸信号，且喷嘴驱动回路单一，结构简单。 c(分组喷射:根据燃烧顺序分组进行喷射，故需判缸信号，且喷嘴驱动回路等于分组数。其过渡空燃比的控制介于独立喷射与同时喷射之间。 (三)燃油喷射系统实例 1(雅马哈YFIS燃油喷射系统 图3,23为雅马哈XJ750摩托车上采用的YFIS燃油喷射系统示意图。空气系统采用热线式空气流量计直接测量空气吸入量，测量不受进气温度和压力变化的影响。燃油系统采用燃油调压器修正进气管压力变化对油路造成的影响。喷射方式为进气管多点喷射，通过定时转子控制各缸的喷射时刻，同时通过气缸温度传感器、风门开度传感器等对发动机的启动、过渡等工况的混合气空燃比进行监控，使发动机在整个工作范围内都能获得具有理想空燃比的混合气，动力性和经济性均得到极大改善。 2(川崎EFI燃油喷射系统 图3,24为川崎Z1000摩托车上采用的EFI燃油喷射系统示意图。空气系统由阀式空气流量计和进气温度传感器构成质量流量方式，加上节气门开度传感器的监控，保证了发动机在全部工况区域均能实现高精度的空气流量检测。燃油喷射方式为进气管多点喷射。燃油由滤清器过滤后，通过燃油泵加压，并受压力调节器调节，由电磁喷射阀喷入气缸。 该系统对混合气空燃比的控制精度高，工作可靠，使发动机在各种工况下都能获得良好的动力性、经济性和过渡性。 第二节 进排气系统 一、进排气系统的组成与功用 (一)进气系 进气系由空气滤清器、化油器(本体)、进气管等组成，如图3,25所示，其作用是:引导并过滤空气;降低进气噪声;提供空气与汽油的雾化场所。 以化油器喉口分界，其前半部与空滤器构成纯空气通道，后半部与进气管为混合气通道。 图3,26为雅马哈DT125摩托车二冲程机的进气系结构，其特点是装有YEIS系统(雅马哈储能进气系统)，以提高中速、部分负荷区的进气效率。当进气结束时，由于空气室的压力比进气管的低，混合气将按正常的空燃比混合并继续流动，进入空气室内储存起来;当下一循环开始进气时，空气室内的混合气与来自化油器的混合气一起被吸入曲轴箱，提高了进气效率。同时，YEIS 系统通过使混合气流连续流动，有效防止了因受簧片阀开闭的压力波动而引起的燃油反馈，抑制了混合气过浓的现象。这样，通过改善进气效率和空燃比，达到了提高发动机部分负荷的动力性、降低油耗的目的。 (二)排气系 排气系的作用是排出废气并降低排气噪声。摩托车排气系可分为动态效应和消声器两部分，如图3,27所示。 动态效应部分由排气管、渐扩管、等截面管、渐缩管等单元组成一个统一体，其结构对产生的排气压力波的形状、强度和到达排气口的时间有直接关系，排气系对发动机性能的影响主要由此引起。 消声器则由节流孔、膨胀腔、吸声材料及尾管等单元组成，通过节流孔与膨胀腔的缩扩作用，降低废气的流速，再经过吸声材料的消音作用，使从尾管排出废气的噪声大为降低。 随着机电一体化技术的发展，国外一些先进的摩托车已在排气系中采用各种排气控制装置(如雅马哈FZR250摩托车的EXUP自动排气控制系统、川崎KX500摩托车的KIPS系统)，以使排气系与发动机的各种工况相适应。图3,28所示为雅马哈的EXUP自动排气控制装置，依靠各种传感器，由控制机构发出指令，通过伺服电机控制装在四根排气管汇合处的可变阀门的开度，以适应发动机转速的变化，确保在各种转速下能输出最佳扭矩。 二、进排气系统的主要部件 (一)空气滤清器 空滤器的作用是消除进气噪声和过滤空气。要求其流通面积大，滤净与消声效果好。 如图3,29所示，空滤器主要由空气导管、滤芯(包括过滤元件与支承)和具有密封性的壳体等组成。壳体由滤芯分隔为前腔和后腔两个工作室，前腔入口装有空气导管，后腔出口与化油器相接。 根据过滤元件所采用材料的不同，空滤器可分为泡沫塑料式、纸质干式、滤网式和惯性油浴式等几种形式。 1(泡沫塑料式 过滤元件用通孔型泡沫塑料制成，事先浸有少许润滑油，滤芯可为板块形或筒形。空滤器结构简单，滤清效果好，易于调整、清洗、保养，被很多摩托车采用，如WY125、CY80、JY55T等。 2(纸质干式 过滤元件是纸质的，不宜浸润液体，滤纸多折叠为星形。NF125、JH70等摩托车采用了纸质干式。 3(滤网式 过滤元件为多层金属丝网，结构简单。图3,30为老式XF250摩托车的滤网式空滤器，空滤器盖上装有可转动的风门，关小风门时可减少进气量，使混合气变浓。 4(惯性油浴式 惯性油浴式空滤器的滤芯用细钢丝絮压制成，用钢丝网盖住，浸过机油;壳体内的油池装有一定高度的机油。 如图3,31所示，空气从顶盖与空气挡板的缝隙向下进入壳体，在油池处改变流动方向，由下而上流至壳体中部。在气流改变方向的同时，空气中较大的尘粒因惯性作用而甩落到油池里，得到第一次净化。进入壳体中部的空气在通过钢丝絮滤芯时，所携带的较小尘粒又被粘附在滤芯表面，得到第二次净化。 (二)排气消声器 废气具有很高的温度(1000?)和流速(超过音速)，并带有火星，这种废气若不经处理而直接排入大气，必将产生高能量的噪声。因此，摩托车的废气必须在消声器中降低能量后再排入大气。 发动机装上消声器后，由于增大了排气的背压，在降低噪声的同时，也会对发动机的性能(扭矩、功率、油耗等)产生不利的影响，因此，在满足环保要求的前提下，应兼顾两方面的因素。 从消声原理看，消声器可分为三种类型:阻性消声器、抗性消声器和阻抗复合消声器。 阻性消声器主要是利用吸声材料来衰减噪声。吸声材料(如玻璃纤维、石棉垫等)被固定在气流管壁上，或以一定方式在管道中排列组合。这种消声器在较宽的中高频范围内有良好的消声效果，但在低频范围内消声效果差。 抗性消声器采用使气流收缩、扩张、干涉或共振等措施来消声，没有吸声材料，具有良好的低频消声效果，但消声频带窄，对高频消声效果差。 阻抗复合消声器(如图3,32所示)兼有阻性消声器与抗性消声器的优点，能在宽广的频率范围内得到良好的消声效果，被许多对噪声指标要求较高的摩托车所采用。 摩托车消声器按照其外形的不同，可分为筒式消声器和盒式消声器。筒式消声器与摩托车整车的造型相协调，其结构如图3,32所示。盒式消声器一般属于阻抗复合式，其结构如图3,33所示，在轻型摩托车上较多采用。 一些国家和地区对摩托车排放物中的HC、CO、NOX限制很严，为了达到排放标准，在摩托车排气消声器中还装设了废气净化装置。 第三节 冷却系统 发动机气缸内燃气的最高温度可达2200,2800?。与燃气接触的部件如不冷却或冷却不足，将使发动机过热，强度下降，运动部件因配合间隙减小而卡滞，滑油失效，可燃混合气发生早燃或爆燃。但若冷却过度，又将使散热损失增大，雾化不良、燃烧不完全，滑油变粘而加大摩擦阻力。 冷却系统的作用是对发动机进行适当的冷却，使其保持在最适宜的温度范围内工作。 按照冷却介质的不同，发动机的冷却系统可分为风冷、水冷和油冷三种。 一、风冷系统 (一)自然风冷 自然风冷系统一般不设风扇，要求散热片的方向基本上与摩托车行驶时气流的方向一致。 目前风冷发动机被许多国产摩托车所采用，但在国外，250ml排量以上的车用风冷发动机已基本淘汰。 (二)强制风冷 利用风扇产生的气流来冷却发动机，设置有冷却风扇、导风罩、风罩等。踏板式摩托车因不能充分利用迎面风，只能用风扇从侧面进风冷却。 图3,34为雅马哈JOG50型摩托车强制风冷示意图。装在磁电机转子上的风扇随曲轴而转动，通过导风罩对风的合理分配，对缸盖、缸体等进行冷却，最后流出风罩。因此，只要发动机工作，就可进行冷却，这是自然风冷式做不到的。 二、水冷系统 水冷系统是用水来冷却高温零件，再将水的热量传给外界空气。特点是:冷却均匀、效果好;但使发动机结构复杂，重量、成本增加，对水密性要求高。 水冷却系有强制水冷和自然水冷两种方式。自然水冷式不设置水泵，依靠冷却水的自然对流来实现循环，冷却效果差，在摩托车上应用不多。 强制水冷式如图3,35所示，由水泵、散热器、风扇、节温器等组成。冷却水经水泵加压后，先后流入缸体水套、缸盖水套吸热，再流入散热器的上水箱，进入散热器，利用摩托车行驶时的迎面气流来冷却散热器中的冷却水，经冷却后的水又从散热器底部的水箱再次流入水泵，如此不断循环。有些摩托车为了加强冷却，在散热器的后方装有冷却风扇，风扇由发动机驱动，将空气从散热器的前方吸入，流过散热器使冷却水得到冷却。 1(水泵 水泵的作用是对冷却水加压。摩托车发动机绝大多数采用离心式水泵，其结构简单，尺寸小，排量大，当水泵停止工作时也不妨碍水在冷却系内的自然流动。离心式水泵工作原理如图3,36所示。 2(散热器 散热器由上储水箱、下储水箱和散热器芯组成，用铜或铝合金制造，要求有足够的散热面积，如图3,37所示。 散热器最重要的部分是散热器芯，由许多的冷却管和散热片(或散热带)组成。冷却直管焊接在上下储水箱之间，大多采用扁圆形断面，一是因为扁圆形比圆形管有更大的散热表面积，二是当管内的水结冰膨胀时可免于被胀裂。冷却管外面横向套装了许多散热片，既可增加散热面积，又增大了散热器的刚度和强度。 3(风扇 摩托车在大负荷低速行驶或停车运转时，迎面气流很弱，可能导致发动机过热。采用冷却风扇可以改善散热条件。 风扇的供风量主要与叶片的数量、形状、安装角度和风扇的直径有关。摩托车一般采用螺旋桨式风扇，叶片多为四片，叶片的横截面多为弧形，叶片与风扇的旋转平面安装成30?,45?的倾斜角度。 4(节温器 其作用是:通过改变冷却水的流动线路和流量来改变冷却强度，从而保持发动机始终在最佳的温度范围内工作。 摩托车上主要采用折叠式节温器，其结构如图3,38所示。黄铜制成的波纹筒其内部装有易挥发的乙醚，受热后能迅速由液态变为气态;波纹筒的下端通过托架固定在节温器外壳上;波纹筒的上端固定有上阀门和侧阀门，可随波纹筒受热后的缩胀而改变阀门的开度，上阀门通往散热器入口，侧阀门通往水泵入口。 当发动机预热时，冷却水温低，波纹筒内的乙醚为液态，波纹筒缩短，上阀门完全关闭，全部冷却水从侧阀门流入水泵，不经散热器冷却，进行小循环。 当发动机在高速大负荷工作时，冷却水温高，波纹筒内的乙醚为气态，波纹筒升到最长，侧阀门完全关闭，全部冷却水从上阀门流入散热器冷却，进行大循环。 当在中速中等负荷工作时，波纹筒内的乙醚气液态共存，波纹筒有一定的升长，上阀门、侧阀门各有部分开启。一部分冷却水从上阀门流入散热器冷却，进行大循环;另一部分从侧阀门流入水泵，不经冷却而进行小循环。 三、油冷系统 油冷系统通常与风冷相结合，多数采用双转子油泵，一个油泵负责冷却油的供给，另一个负责润滑系统机油的供给。机油泵从油底壳吸入机油，加压后送往冷却装置降温，再进入缸体和缸盖，吸收热量后又回到油底壳，如此不断循环。 油冷发动机冷却装置有两种:一种是用空气冷却机油，叫机油散热器;另一种是用水来冷却机油，叫机油冷却器。 油冷发动机比风冷发动机结构简单，但冷却强度和效果不如水冷机，因此应用不广泛。 第四节 润滑系统 润滑系统的作用是:润滑、冷却、清洗、密封、防锈。 一、机油的性能与牌号 (一)机油的主要性能指标 1(粘度 根据100?时的运动粘度分类编号。运动粘度是指一定量的机油在一定的压力下，通过直径和长度一定的毛细管粘度计时所需的时间，单位为mm2/s。 2(热氧化安定性 是指机油在高温下抵抗氧化的能力。机油氧化变质后会生成酸性物、胶状物和沥青，除了对零件有强腐蚀外，还会堵塞滤清器，使活塞环粘结。 3(腐蚀性和酸值 腐蚀性是评价机油对金属表面腐蚀作用强弱的指标。GB391,64规定:将铅片放在140?温度下，受机油和空气间隔作用10小时，以铅片的重量损失(g/m2)作为评价指标。 酸值表示机油中酸性物质的多少，是以中和1克机油中含有的酸性物质所需要的KOH的毫克数来表示的，单位为mgKOH 。含酸的机油不仅会腐蚀零件，还会加速机油的氧化。 4(闪点 闪点是指机油的油气遇到外源明火即开始燃烧的最低温度，是评价机油蒸发性的指标。闪点低的机油容易蒸发，增大了机油的消耗。 5(凝点 凝点(即凝固点)是指机油完全失去流动性时的温度，是评价机油在低温下的流动性和过滤性的指标。凝点低对保证正常使用有益。 6(其他指标 如残碳、灰分、机械杂质、水分等。固体杂质会堵塞滤清器，加剧零件磨损;水分易使机油泡沫化，破坏油膜的形成，同时水对金属也有腐蚀作用。 (二)机油的牌号 GB7631.3,89规定:国产汽油机机油按质量分为EQB、EQC、EQD、EQE和EQF五级;二冲程汽油机专用机油分为ERA、ERB、ERC、ERD四级。其中EQB单级汽油机油、EQC多级汽油机油和二冲程专用机油较为常用。 L-EQB单级汽油机油适用于轻载或中等负荷的汽油机，它含有少量添加剂，具有一定的抗氧化、抗腐蚀、抗擦伤和抗泡沫性能，粘温特性较好。按照100?运动粘度的中心值，分为6号、10号和15号三个牌号。如表3,2所示。 表3,2 L-EQB单级汽油机油(GB485,84) 代 号 100?运动粘适用季节和地区 HQB,6 6,9.3 淮河以北地区冬度，mm2/s HQB,10 10,12.5 淮河以北地区夏季使用 HQB,15 14,16.3 南方亚热带地区季和南方各省全年使 夏季使用 用 L-EQC多级汽油机油适用于中等负荷的汽油机，它比EQB级含有较多添加剂，具有良好的清净分散、抗氧化、抗腐蚀、抗擦伤和抗泡沫性能，低温启动性好，油泥少。分为六个牌号，如表3,3所示。 表3,3 L-EQC多级汽油机油(GB11121,89) 代 号 100?运动粘适用季节和地区 5W/20 5.6,9.3 气温在,40?以度，mm2/s 上严寒地区四季通5W/30 9.3,12.5 用，其中5W/30号油10W/30 9.3,12.5 气温在,30?以 适用于旧发动机 15W/30 12.5,16.3 气温在,20?以上寒区四季通用 20W/40 12.5,16.3 气温在,15?以上地区四季通用 上地区四季通用，其20W/20 5.6,9.3 中20W/40号油适用 于大中型发动机 二冲程汽油机必须使用二冲程专用机油，如表3,4所示，严禁用普通机油代替。专用机油中添加了特种添加剂，可适应二冲程汽油机使用混合油的特点，减少积炭、粘连的故障。 表3,4 二冲程专用汽油机油的使用场合 代 号 使 用 场 合 L-ERA 缓和条件下的小型风冷机 L-ERB 缓和至中等条件下工作的 L-ERC 苛刻条件下工作的小型至小型风冷机 L-ERD 苛刻条件下工作的中型至中型风冷机 大型水冷机 二、发动机的润滑方式 (一)四冲程机的润滑方式 四冲程发动机一般采用压力飞溅润滑方式。连杆轴承、凸轮轴、主副轴等处用压力润滑，气缸壁、活塞销以及齿轮等采用飞溅润滑。 润滑系由机油泵、机油滤清器(或滤网)等组成。机油通过油道或飞溅输送到各运动零件表面，然后回流到曲轴箱底部，经过滤后重新使用，从而大大减少了机油的消耗和积碳的生成。 (二)二冲程机的润滑方式 二冲程机各摩擦表面是通过机油与汽油、空气一起形成的雾状混合气来润滑的。按照机油与汽油混合方式的不同，可分为混合润滑和分离润滑两种方式。两种方式中的机油都不可避免地进入燃烧室参与燃烧，产生较多积碳，增加排气污染。 1(混合润滑 在混合润滑方式中，将机油和汽油按一定比例(一般为1:20,1:30)事先混合均匀后装入燃油箱，混合油在化油器中与空气混合雾化成微粒后进入曲柄室，对摩擦表面实现润滑。 混合润滑方式省去了机油泵及驱动机构，结构简单，制造成本低，但因混合油的比例已预先设定好，不能随不同工况的需要而变化，机油耗量大，易积碳，点火系故障多。 2(分离润滑 在分离润滑方式中，机油与汽油分开存放，发动机工作后，机油经过机油泵加压，送到化油器喉管中(如CY80车)或进气支管中(如AX100车)或曲轴轴承处(如TB50车)，由高速气流将其带入曲轴箱，实现润滑。 如图3,39所示，分离润滑方式的机油泵受发动机转速及节气门开度的控制，供油量随工况的需要而变化。与混合润滑相比，进入曲轴箱的机油颗粒大，在曲轴箱停留的时间长，减少了进入燃烧室的机油量，从而降低了机油的消耗与排气的烟度，提高了润滑特性。但其结构复杂，对机油泵要求高。 三、机油泵 机油泵有柱塞式、转子式和齿轮式三种。 柱塞式油泵的泵油量不大，但油量精确，正好符合二冲程机的要求，因此二冲程机几乎都用柱塞式油泵。转子式和齿轮式油泵的油量不很精确，但泵油量大，符合四冲程机的要求，所以四冲程机都用转子式或齿轮式油泵。 (一)柱塞式机油泵 图3,40所示为CY80摩托车的柱塞式油泵，由泵体11、柱塞体2、柱塞杆3、调整引轮5、调整螺栓7、蜗轮12等组成。泵体上有进出油道，柱塞体及柱塞杆上压装有传动爪，蜗轮与柱塞体相连一起转动。 曲轴转动时带动蜗轮12、柱塞体2一起转动，柱塞体2上的传动爪带动柱塞杆3转动。柱塞杆3传动爪上的升程斜面靠弹簧力的作用紧靠在泵体的销钉上，使柱塞杆3在转动时又作往复直线运动，使柱塞体2的内腔容积不断变化。当柱塞体2转动、内腔容积增大至极限时，柱塞体2上的换油孔正好与泵体11上的进油孔重合，机油被吸入柱塞体内腔。随着柱塞体的继续转动，体内机油被柱塞杆3压缩。当柱塞体2上的换油孔转到与泵体11上的出油孔重合时，体内机油便被压向出油道，经单向阀输出。 机油泵的供油量受柱塞杆3行程的控制，而行程又受到油泵操纵钢索(与节气门操纵钢索联动)的控制，并可通过调整螺栓7进行调节。调整引轮5上也有一升程斜面，在钢索拉动调整引轮5转动时(节气门开度增大)，斜面靠销钉8的作用使引轮5产生轴向移动，增大了柱塞杆3与调整螺栓7端面间的间隙δ，致使柱塞杆的行程增大，供油量增多。当节气门开度减小时，调整引轮5在弹簧力作用下回位，δ减小，柱塞杆行程减小，供油量减少。 (二)转子式机油泵 转子式油泵结构紧凑，泵油量大，供油均匀。主要由泵体、内转子、外转子等组成，如图3,41所示。 内转子固定在主动轴上，外转子在泵体内可自由转动，二者之间有一偏心距。当内转子转动时，带动外转子转动(外转子的速度要慢一些)。转子的齿 形设计成:无论转子转到任一角度、内转子的每个凸齿都能与外转子的齿廓线成点接触。这样，内外转子之间便形成了四个工作腔。某一工作腔从进油孔5转过时，容积增大，产生真空，机油便经进油孔吸入。转子继续转动，当该工作腔与出油孔6相通时，腔内容积减小，油压升高，机油从出油孔压出。 (三)齿轮式机油泵 齿轮式油泵由泵体、主动齿轮、从动齿轮、泵盖等组成，如图3,42所示。齿轮与泵体内腔之间的间隙很小;泵盖上铣有一条卸油槽。 第五节 启动系统 发动机的启动必须满足两个条件:一是最低启动转速，二是最小启动力矩。 启动系统是一套是能借助外力使曲轴旋转、并使发动机由静止状态过渡到自行运转状态的装置，由增速机构和啮合脱离机构组成。增速机构的作用是使曲轴达到最低的启动转速(瞬时转速一般在600r/min以上)，在点火系中产生高压电，以保证正常点火。啮合脱离机构的作用是在发动机启动后，使启动装置与曲轴自动脱离啮合，不再随发动机转动。 启动系统按照所借助外力的不同，可分为反冲启动系统(借助人力启动)和电启动系统(借助电力启动)两大类。 一、反冲启动系统 反冲启动系统操作简便，使用可靠，在各种摩托车上应用最广泛。可分为初级反冲启动、非初级反冲启动、自动离心离合器反冲启动三种。 (一)初级反冲启动系统 如图3,43所示，通过踩动反冲启动杆使启动齿轮3转动，再经启动中间齿轮4、离合器齿轮8、曲轴齿轮7来驱动曲轴6旋转，使发动机启动。 在启动时，只要切断离合器，不论变速器在任何挡位，都能启动。CB125即采用这种启动系统。 (二)非初级反冲启动系统 如图3,44所示，通过踩动反冲启动杆使启动齿轮5转动，再经启动中间齿轮6、变速主轴齿轮7、变速主轴、离合器11、离合器齿轮10、曲轴齿轮9来驱动曲轴8旋转，使发动机启动。 由于在启动扭矩的传递过程中必须经过变速主轴和离合器，所以必须在变速器处于空挡位置和离合器处于接合状态时，才能踩动启动杆进行操作。JH70等车采用了这种启动系统。 (三)自动离心离合器反冲启动系统 如图3,45所示，通过踩动反冲启动杆使启动齿轮5转动，再经启动中间齿轮7、变速主轴齿轮9、变速主轴8、单向超越离合器10、离合器齿轮11、曲轴齿轮12来驱动曲轴旋转，使发动机启动。 这种启动系统实际上也是一种非初级反冲启动系统，所不同的是由于离合器是离心式的，启动时无法接合，故在变速主轴上设置了单向超越离合器(有关内容参见第四章第二节)。在启动时，必须使变速器放在空挡位置。CY80等车即采用了这种启动系统。 (四)反冲启动系统的啮合脱离机构 啮合脱离机构是反冲启动系统中极为重要的机构，有插入式和棘轮式两种。 1(插入式 如图3,46所示，当启动轴1转动时，启动齿轮4在与其相配合的螺旋齿2及卡簧3的作用下，轴向向右移动，与启动中间齿轮5相啮合，使启动扭矩得以传递。 发动机启动后，由于启动回位弹簧6的作用，启动轴1反向旋转，启动齿轮4便向左移动，与启动中间齿轮5脱开啮合。 2(棘轮式 如图3,47所示，启动齿轮5与启动中间齿轮6处于常啮合状态。启动齿轮5在启动轴1处于自由状态，但启动轴1与外棘轮盘3是螺旋齿配合，而外棘轮盘3与启动齿轮5侧面的内棘齿是非常啮合的。 当启动轴1转动时，由于外棘轮盘3与启动轴1是螺旋齿配合，再加上卡簧4的作用下，外棘轮盘便轴向移动与启动齿轮5侧面的内棘齿咬合，带动启动齿轮转动，使启动扭矩得以传递。 启动后，在启动回位弹簧2的作用，启动轴1反向转动，使外棘轮盘与启动齿轮脱开啮合。 二、电启动系统 电启动系统利用车辆本身的蓄电池，使启动电机产生扭矩，再传递到曲轴启动发动机。由于操作简单、不耗体力，为近代摩托车所普遍采用。目前带有电启动系统的摩托车一般都配备12V大容量的蓄电池。 如图3,48所示，当按下摩托车手把上的启动按钮后，蓄电池的电流使启动电机1的齿轮轴2旋转，再经中间传动齿轮3和安装在曲轴7上的单向超越离合器4，驱动曲轴7旋转，使发动机启动。 启动后随着发动机转速的升高，单向超越离合器4可自动切断旋转的曲轴7与启动电机1之间的联系。 特别声明: 1:资料来源于互联网，版权归属原作者 2:资料内容属于网络意见，与本账号立场无关 3:如有侵权，请告知，立即删除。