发动机技术基础汇总Word下载.docx
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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。
二．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。
1．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。
2．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。
3．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。
。
4．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承，保持架用特种刚制成。
5．曲轴
曲轴的功用是把连杆传来的推力变成扭转力矩，并通过主动齿轮传给传动装置，然后再靠飞轮的惯性带动连杆、活塞完成进气、压缩和排气行程，并平衡活塞及连杆运动产生的部分往复惯性力。
曲轴由左、右曲柄轴、曲柄、曲柄销等组成。
右曲柄轴用来安装曲轴主动齿轮，通过主动齿轮将动力传给离合器。
左曲柄轴用来安装飞轮。
左右曲柄轴均通过单列向心滚珠轴承的支承。
8．飞轮
飞轮用来贮存发动机做功行程中的能量，在进气、压缩和排气行程中再释放出一部分能量，以保持发动机运转平稳。
另外，飞轮一般兼做磁电机的转子，在飞轮的内侧上镶有4～6块永久磁铁，它们既是飞轮的主要质量，又是磁电机的转子。
三．配气机构
配气机构的作用是按照发动机的工作次序，定时地打开和关闭汽缸的进气门和排气门，使新鲜空气和燃料混合物进入汽缸，然后把燃烧生成的废气排出汽缸。
根据结构的不同可分为侧置气门式和顶置气门式两大类。
凸轮轴常用的材料为可锻铸铁（KTZ），气门常用材料：
进气门的温度为300~500℃，一般采用马氏体钢（4Cr10Si2Mo）；
排气门的温度为600~800℃，一般采用奥氏体钢（5Cr21Mn9Ni4N），并在气门与气门座接触处及气门轴端焊接硬质合金，提高其耐磨性。
现代摩托车发动机主要使用顶置气门式配气机构。
顶置气门式配气机构可分为挺杆式（如CG125）和链条式（如CB125或C100）两种，由于其进、排气门均布在汽缸盖上，与侧置气门式配气机构相比，它具有进气效率高、气门调整方便等优点，现代摩托车发动机凸轮轴大多布置在气缸盖上，使用链条传动。
1．链条式顶置配气机构的主要零件有：
凸轮轴、气门摇臂、摇臂轴（也有采用凸轮轴直接驱动顶柱及进排气门的，此结构无摇臂及摇臂轴）、气门和气门弹簧、正时主动链轮、正时从动链轮、链条、张紧板、导向板、张紧器等。
该系统的工作过程为：
当曲轴转动时，正时主动链轮通过链条带动正时从动链轮旋转，从而驱动凸轮轴转动，凸轮轴按规定的进、排气门开闭角度，定时驱动气门摇臂，摇臂顶开气门，在气门弹簧的作用下气门关闭。
其中张紧板和张紧器的作用是张紧链条，导向板的作用是为链条导向。
链条根据发动机的结构，有套筒滚子链及齿形链。
用此结构的发动机总体布置比较紧凑，零件数目较少，配气机构刚性好，自振频率较高，高速性好。
2．挺杆式顶置配气机构的主要零件有：
上摇臂、气门、气门弹簧、挺杆、下摇臂、下摇臂轴、正式从动齿轮、正式主动齿轮等。
当曲轴转动时，正时主动齿轮驱动正时从动齿轮转动，由于正时从动齿轮上带有凸轮，凸轮在转动中带动下摇臂绕着下摇臂轴往复摆动，在在摆动的过程中带动挺杆向上下往复运动，继而挺杆带动上摇臂绕着上摇臂轴往复摆动。
这样气门在上摇臂和弹簧的共同作用下定时的开气和关闭。
此结构安装调整方便；
但整个结构刚性差，保证不了高速化（中速性能好）。
四、润滑系统
为了保证整个发动机的正常工作，其必需要有良好的润滑系统，四冲程发动机的燃油系统和润滑系统完全分开，大部分都采用压力润滑与飞测润滑相结合的方式，机油靠曲轴箱外部的散热片散热。
也有部分摩托车发动机箱体外部连接有油冷器，如ZS96。
在机油泵的作用下，大部分发动机采用下述润滑方式：
润滑油流向为：
曲轴箱→滤网→机油泵→曲轴箱油道→
→曲轴箱。
其他零部件是靠飞溅润滑的。
润滑油的使用：
大部分地区均采用15W/40或20W/40，东北、西北地区为10W/30或5W/30。
2四冲程发动机工作原理
四冲程发动机主要工作原理是每一个工作循环需要完成进气、压缩、燃烧膨胀、排气四个行程，其中曲轴转动两圈（720°
），活塞在汽缸中往返移动两次。
C100/CG125发动机均为四冲程发动机，
1、进气冲程
活塞从上止点（活塞在汽缸位置的最高点）向下止点（活塞在汽缸位置的最低点）移动，此时进气门开启，排气门关闭。
随着活塞的下行，汽缸容积增大，压力下降，当低于大气压力时，经化油器雾化的新鲜可燃混合气通过进气门被吸入汽缸内。
当活塞到达下止点时，整个汽缸内便充满了新鲜可燃混合气。
为了使新鲜可燃混合充分进入汽缸，进气门总是在上止点前逐渐开启，下止点后快速关闭。
2、压缩冲程
活塞由下止点向上止点移动，此时进气门开始关闭，排气门仍处于关闭状态，随着活塞上行，汽缸容积缩小，可燃混合气受压缩，其压力和温度升高。
当活塞接近上止点时，可燃混合气受到压缩，其压力和温度升高。
当活塞接近上止点时，可燃混合气被火花塞点燃，并开始燃烧。
3、燃烧膨胀冲程
活塞从上止点向下止点移动，此时进、排气均关闭。
在压缩冲程终了，被燃烧的混合气在活塞通过上止点后迅速燃烧膨胀，使燃烧室内的压力和温度急剧升高而产生动力，推动活塞向下移动，推动活塞向下移动，并通过连杆带动曲轴旋转，发动机输出功率。
4、排气冲程
飞轮（磁缸与离合器）的惯性作用使曲轴继续转动，带动活塞由下止点上上止点移动，此时进气门关闭，排气门开启，随着活塞的上移，汽缸内燃烧后的废气不断从排气门排出。
为了使废气充分排出汽缸，排气门总是在下止点前快速开启，上止点后逐渐关闭。
排气冲程直到活塞到达上止点前进气门再度开启、、上止点后排气门关闭为止。
至此，发动机完成一个工作循环。
四冲程发动机曲轴每转动两圈完成一个工作循环，做一次功，如此循环，发动机便可持续运转下去，并不断输出功率
二、传动部分
1C100变速系统的组成、原理和故障分析
1、变速器和离合器
1.1变速器结构和工作原理
C100的变速器为有极变速机构，其变速比是恒定的。
采用机械式齿轮变速器，由左脚踩变速踏板。
由变速拨叉轴向移动来完成变速过程，这种机构虽然比较复杂，但工作可靠，寿命长。
、C100及绝大多数100型发动机采用四档主轴、副轴常啮合式齿轮变速器，主轴上装有离合器及各档位的主动齿轮；
副轴上装有各档位的从动齿轮。
其中主副轴上各装有一个可移动的齿轮，齿轮两端面有凸台式凹槽，可以在花键轴上滑动，这个齿轮在径向还开有环型凹槽，供变档拨叉左右移动时使用
变档拨叉安装在变速鼓上，依靠变速鼓的旋转来实现拨叉的轴向左右移动，从而得到不同齿数的齿轮相结合。
C100变速转鼓上装有两个拨叉，分别对主轴和副轴上可移动的齿轮作左右滑动，一个拨叉左右滑动可以完成两个档位，两个拨叉即可完成四个档位的变速。
拨叉的左右移动是依靠变速转鼓外圆表面上的螺旋槽内滑动来完成的。
C100传动比用下式表示：
i=
=
式中i——传动比
n1——主动齿轮转速
n2——从动齿轮转速
z1——主动齿轮的齿数
z2——从动齿轮的齿数
1.2维护保养和故障分析
1.2.1离合器的保养：
离合器保养的主要内容是检查、调整离合器自由行程及分离机构的间隙，若手动离合器到一定周期，还须润滑离合器的钢索，若摩擦片磨损严重，扰曲变形以及离合器弹簧弹性衰减变形等都应进行更换，对于油冷式离合器，要定期更换机油。
对于自动离心式离合器，应定期检查离心蹄块，磨损严整或磨损不均匀则应全部更换。
1.2.2变速器的保养
变速器的保养主要是清洁表面、添加润滑油，发现漏油及时排除等。
定期更换机油，宜在热机状态下进行。
放油时箱体底下应事先准备好接油容器，并当心不要被温度较高的机油烫伤。
机油放完时，最好用煤油或汽油将变速箱内的金属铁屑冲洗干净。
然后加入新机油。
如果更换机油时发现金属铁屑很多，最好将变速箱打开彻底清洗并检查齿轮。
花键、拨叉、变速鼓等配合间隙及磨损情况，若配合间隙过大或齿面磨损严重有损伤等，即应修理或更换，否则变速器运动时会产生严重的异响或变档不灵、跳槽等现象。
1.2.3离合器故障
离合器打滑会使发动机功率不足或发动机过热。
排除方法：
调整离合器行程，避免离合器在半啮合状态下长时间行驶。
检查摩擦片磨损程度并给予更换。
1.2.4变速器传动系统异常响声
传动齿轮过度磨损或损坏，轴承磨损松动，变速拨叉变形或严重磨损，造成齿轮各档位啮合异常，严重时会打坏齿轮。
变速鼓定位锁紧螺栓松动，引起变速鼓串位，影响变档灵活性，严重时变档不到位或脱档。
2、启动机构
2.1启动过程是一个增速过程，都是从起动轴向曲轴增速。
发动机起动瞬时曲轴的转速应不低于100r/min，传动比应不少于6，才能便于起动。
发动机起动之后，起动机构会立即自动回位，不会影响发动机正常运转。
反冲起动机构由起动杆，起动轴端面棘轮，传动齿轮、回位弹簧等组成。
用脚向后踩动起动蹬杆时，断面棘轮在阻尼弹簧的作用下通过螺旋花键与传动齿轮啮合，并通过主副轴一档齿轮副，离合器带动曲轴旋转，使发动机着火起动，发动机起动后，靠端面棘轮和传动齿轮的棘轮机构的棘爪推开端面棘轮，使之脱离啮合。
同时起动杆在回位簧的作用下自动回到初始位置。
2.2电起动和超越离合机构
C100发动机采用了电机起动和反冲起动两种方式并用，使起动更加可靠和方便。
电机起动系统包括起动电机、起动离合器、起动链条等零部件组成。
当按下起动电钮后，起动电机开始旋转，它通过起动链条带动超越离合器旋转，在超越离合器作用下曲轴开始同步旋转，直到发动机着火起动。
超越离合器实际上是一个单向旋转器，它分星轮和链轮两个部分，星轮安装在磁电机转子上，而链轮空套在曲轴上，互不传递扭矩。
星轮和链轮之间通过滚珠、弹簧、线形凹槽来实施单向扭矩传递。
当电机起动时，通过链条、链轮带动星轮旋转。
星轮安装在磁电机转子上。
磁电机转子固定在曲轴上，所以链轮旋转，曲轴旋转，发动机着火起动。
但只要发动机一起动，曲轴的旋转总是高于链轮的转速，滚珠与链轮分离，单向扭矩传递失效，发动机正常运转，起动电机和链轮停止旋转，达到了超越离合器的工作要求。
2CG125摩托车发动机传动系统
1CG125离合器
1、结构：
湿式、多片、摩擦离合器，平时处于结合状态，受分离操纵机构（分离摇臂、分离推杆等）的作用，各摩擦片分离。
其结构由与发动机曲轴相连接的主动部分、与变速机构的从动部分及压力分离机构三大部分组成。
2、工作原理：
离合器主要利用离合器的主动片与从动片之间的摩擦力来传递扭矩及过载打滑，根据驾驶者的要求，达到传递或切断曲轴扭矩的目的。
主动片与从动片之间的正压力由离合器弹簧的弹力产生。
离合器操纵臂处于放松位置时，离合器处于传递动力的结合状态，从曲轴输出的动力由装在右曲轴上的主动齿轮传递给离合器大齿轮及外罩。
此时摩擦片与从动片在摩擦力的作用下一起转动，动力通过从动片传递给变速器；
离合器操纵杆抓紧，使分离推杆带动离合器压盘向内运动，4个弹簧受到压缩，使得摩擦片与从动片之间的压力消失，摩擦片与从动片之间的摩擦力也随之消失，从主动齿轮传来的动力就无法传递给从动片及变速器了。
2CG125变速系统的组成
CG125发动机变速系统为有级变速，除通过主动齿（曲轴上）和离合器从动齿作初级变速外，在变速器上（主副轴）有4个（4档）或5个（5档）前进档，1个空挡，变速器装配在左右箱体之间的腔内，包括主轴组合、副轴组合、换档机构，及档位显示四大部分。
换档机构位由变速鼓及换档轴组成。
2、本工作原理：
通过换档轴转动变速鼓，变速鼓带动拨叉移动，使变速齿轮定于某一所需档位，从而改变曲轴通过离合器传递过来的转速，达到改变车速的目的。
3、CG125启动系统
1、脚起动机构：
1）结构：
脚起动由起动踏板、起动轴、起动齿轮、弹簧，起动过桥齿等组成，通过主副轴、离合器带动曲轴转动达到起动发动机的目的。
2）工作原理：
用脚蹬启动踏板，从发动机右侧看，启动轴逆时针转动，通过弹簧作用，启动齿轮与启动轴的螺旋花键连接，启动齿轮与启动过桥齿轮啮合，带动离合器及曲轴旋转，当曲轴转速达到一定要求，发动机就被启动。
启动后，及时抬起右脚，启动轴在回位弹簧的作用下，启动齿轮回到原位，与启动过桥齿轮脱开啮合。
2、电启动机构：
直流启动电机，启动双联齿轮，超越离合器等组成。
通过超越离合器与磁电机结合，带动曲轴转动，达到启动发动机的目的。
按下电启动开关，接通启动电机电源，启动电机转动，并通过启动双联齿轮减速，将力矩传递给超越离合器（单向器），其与磁电机结合，使磁电机转动，因此带动曲轴旋转，启动发动机。
三、电气部分
1磁电机的功能和我司磁电机的种类
磁电机是摩托车发动机必不可少的一个重要部件，磁电机的工作状态是否正常直接影响发动机能否正常工作。
现代摩托车发动机使用的磁电机型式主要是永磁飞轮外转子无触点磁电机，简称磁电机。
其他型式的磁电机不在我们学习的范围。
1磁电机的功能及作用
磁电机在功能上主要是为两个系统，即发动机的点火系统和摩托车信号照明系统提供能源。
具体有以下作用：
1.确定点火时刻
摩托车发动机是由火花点燃经压缩的混合气来工作的，正确的点火时刻才能充分发挥发动机的效能，点火时刻同发动机的转速、混合比、汽缸压力、温度等多种因数有关。
磁电机转子上的凸台位置和定子上触发器的安装位置同发动机曲柄连杆转角有确定的关系，使发动机在最佳点火时刻发出点火信号。
2.提供点火电能
点燃汽缸内的混合气需要约0.005焦耳，电压10000V以上的电能。
CDI点火的发动机，这个电能是由磁电机提供的，磁电机的点火线圈给点火器充电100～300V，CDI在点火时刻将这个电压对高压包放电，通过高压包将其放大120倍（约10000～40000V）后加在火花塞上以点燃混合气。
3.提供摩托车整车照明及信号系统电能
摩托车的照明包括前照灯、尾灯和仪表灯，它门提供摩托车夜间行驶的照明需要；
摩托车信号系统包括转向灯、制动灯、喇叭等声光信号装置。
用来提供交通信号。
照明系统可以使用交流或直流供电，信号系统只使用直流供电
4.标记配气正时
磁电机上刻有T线，用来标记曲轴上止点的角度位置，以便于调整配气正时。
5.提供平衡转动惯量，使发动机转动变得平稳。
2磁电机的结构
磁电机由定子和转子两大部分组成，见图1C100磁电机和图2CG125磁电机（也可展示实物）。
磁电机定子通常由线圈、支架、传感器、和引出导线束构成，线圈又分为照明线圈，信号线圈，点火充电线圈，有的磁电机只有其中1～2种线圈。
磁电机的转子又称磁缸或飞轮，主要由飞轮，永久磁铁，轴套组成，飞轮上有凸台和刻线，凸台用来确定点火时刻，刻线用来标记正时位置。
3磁电机的工作原理
磁电机有各种功能，但它首先是一个永磁发电机，它是依据电磁感应的原理工作的。
电磁感应是客观存在的一个物理定律，简单地说，就是磁场的变化会产生电能；
电场的变化会产生磁能。
安装在飞轮圆周内的永久磁铁按南极（S）——北极（N）交替方式分布，所产生的磁场力其方向是从北极出发进入定子的某一个极齿，穿过极齿上的线圈从另一个极齿出来指向和进入南极。
当转子同曲柄连杆一起转动时，极齿交替接近南极和北极，因此线圈中的磁力方向和大小将连续不断地交替变化，线圈中就感应出电来，而且旋转（磁力变换）越快，发出的电力越强。
4磁电机的性能和技术要求
4.1磁电机的性能
磁电机的性能是指磁电机满足其功能要求的特性，主要有电气特性和机械特性。
磁电机的电气特性包括负载功率特性，点火性能及绝缘强度。
磁电机的机械特性包括磁电机的机械强度和运转平稳性
（A）磁电机的空载特性
（B）磁电机的负载特性
（C）磁电机的点火充电特性
（D）磁电机的触发特性
4.2磁电机技术要求
a）信号照明供电功率的要求。
通常排量大的摩托车用电功率也较大，使用较大的电瓶和功率较大的磁电机。
举例如表1
b）对连续点火性能的要求及对点火充电电压的要求
为了保证发动机在整个转速范围内可靠工作，要求磁电机具从低速到高速都能提供可靠的点火能量。
如表2
表1磁电机的功率
排量
70以下
70～125
125～250
250以上
电瓶容量AH
4～5
5～7
7～9
≥9
起动电机功率W
200～250
250～400
400～550
≥450
前照灯功率W
2×
15
≥2×
25
35
＞2×
磁电机功率W
50～70
70～120
120～200
180～300
表2连续发火性能
发动机排量
＜50
50～150
＞150
3三针极距
5
6
7
CDI（点火线圈）
≤500～最高转速
≤350～最高转速
TDI（直流电感式）
------
--------
DC-CDI（直流CDI）
≤200～最高转速
波形进角的二冲程磁电机
最低连续点火转速450r/min
表3CDI电容充电峰值电压
转速
r/min
电压Vpp
CDI
DC-CDI
350
＞90
200V±
30V
350～10000
＜400
10000
＞120
另外，磁电机供电的点火方式（CDI点火方式），对于1.5μF/400V电容，每360°
点火一次时，充电峰值电压应符合表3的规定的。
C）对触发点火正时性和可靠性的要求
磁电机适配标准点火器，点火角度应符产品的技术条件的规定，角度误差≤±
2°
，同时规定每转点火次数，不容许多火或丢火。
D）对电气绝缘性能及对温升的要求的要求
磁电机照明线圈匝间耐压值不底于500V，CDI充电线圈耐压值不底于1000V。
E）对运转平稳性的要求
磁电机转子的转动惯量和动平衡有明确的规定动平衡，如：
a）转子直径小于112的动平衡不大于10gcm.
b）转子直径大于112的动平衡不大于15gcm。
F）另外，根据磁电机工作条件，技术标准还对磁电机的机械强度、耐油耐温耐振、装配和密封性、耐久性都提出了明确的要求
5磁电机的技术状态
为了使同一型号的发动机满足不同型号摩托车成车设计的要求，必须使磁电机、发动机和整车在电气上做到相互匹配，因此发展出不同的技术状态，它们之间不能简单互换使用。
因此，我们要学会区别技术状态不同的发动机。
5.1磁电机的分类及辨认
现有磁电机可以从不同角度去区分，例如：
a）二冲程/四冲程
2冲程每缸每转1周点火2次，4冲程每周每缸点火1次。
4冲程机都有触发器，2冲程机没有（铃木）或装在磁钢内（雅马哈）。
b）定角点火和进角点火，
进角点火比定角点火更为合理。
定角点火磁电机飞轮上的凸台是φ5左右圆形，进角点火凸台较长，通常在10mm上。
进角点火的磁电机应配用进角点火器，`使用定角点火器可能导致怠速工作不良。
c）交流点火（CDI），直流点火（DC-CDI），以及电感储能式点火（PEI）
上面3种点火方式各不相同，不能混用。
它们区别如下：
交流点火是指由磁电机提供电源的电容放电式点火器，简称CDI。
因此，磁电机定子上必然有CDI充电线圈及黑/红线，该充电线圈有4500～6500匝以上，在350转/分时就能产生100V以上的充电电压，配合CDI进行工作。
DC-CDI是直流点火器，使用直流馈电——7～18V整流电或12V电瓶。
直流CDI比普通CDI不同，它在点火器
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