淺析摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能提高技術(shù)方法
中國摩托車網(wǎng) 俠名 摩托車維修 2007-12-18
| 一、發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力損失 1、發(fā)動(dòng)機(jī)效率在熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程中．存在一個(gè)輸入與輸出的關(guān)系。即發(fā)動(dòng)機(jī)效率。發(fā)動(dòng)機(jī)效率等于發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率和燃料燃燒所能獲得的功率之比。主要包括機(jī)械效率和熱效率兩個(gè)指標(biāo)。其中機(jī)械效率等于有效功率與指示功率(發(fā)動(dòng)機(jī)在燃燒過程中燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的功率)之比。一般摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率為0.8～0.9。而熱效率是指可燃混合氣燃燒后用于作功的那部分熱量與所能產(chǎn)生的總熱量之比。一般摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率為0.20～0.25。 2、發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力是如何損失的若汽油與空氣的混合氣按照空燃比(可燃混合氣中空氣與汽油的質(zhì)量之比)A/F=14.7：1或過量空氣系數(shù)(燃燒1kg燃料實(shí)際供給的空氣質(zhì)量與完全燃燒1kg燃料所需的理論空氣質(zhì)量之比)α=1來完全燃燒，那么燃燒所產(chǎn)生的熱量，其中一部分在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣行程中進(jìn)入大氣。這部分損失稱為排氣損失。約占總能量的40％左右。另一部分熱量由發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)散發(fā)到大氣中．這部分損失稱為冷卻損失，約占總能量的20％左右。僅有40％左右的剩余熱量用來作功，亦即理論上的熱效率。而發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際熱效率很低，一般四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)約為20％一25％。即使是高性能發(fā)動(dòng)機(jī)，其熱效率也不到30％。這是因?yàn)椋旱谝唬ν熊嚢l(fā)動(dòng)機(jī)隨工況不同，對(duì)可燃混合氣的成份要求也不同，所以可燃混合氣不可能按照理論上的空燃比A/D＝14.7：1或過量空氣系數(shù)α=1來完全燃燒．也就使可燃混合氣燃燒不充分，熱量不能完全得到釋放，其中，未能完全燃燒的燃料約占5％左右。第二。發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中的各種摩擦損失約占總能量的5％～8％。主要包括①活塞環(huán)與氣缸壁之間的摩擦損失。②各軸承與曲軸之間的滑動(dòng)摩擦損失。③曲軸驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)及各種輔助機(jī)構(gòu)如機(jī)油泵、水泵、風(fēng)扇等產(chǎn)生的動(dòng)力損失。④克服潤滑油黏度及黏溫特性所帶來的摩擦損失。根據(jù)測(cè)試統(tǒng)計(jì)，在以上機(jī)械摩擦中：活塞約占25％、活塞環(huán)約占19％、傳動(dòng)系約占2215％、曲軸約占5％、閥系約占6％、連桿軸承約占10％、曲軸大小軸瓦約占12.5％。而且摩擦損失會(huì)隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高而增大，轉(zhuǎn)速越高。摩擦損失越快。二、提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能的途徑 1、減少摩擦損失。提高發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部潤滑性能 (1)合理設(shè)置潤滑方式根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦部位的不同。設(shè)置使用不同的潤滑方式。如主軸頸、連桿軸承、凸輪軸的頸口等部位使用壓力潤滑方式：氣缸壁、活塞、活塞銷、凸輪等部位采用飛濺潤滑方式：水泵軸承、發(fā)電機(jī)和啟動(dòng)電機(jī)軸承、冷卻風(fēng)扇軸承等則采用油脂潤滑方式。 (2)選擇性能良好的潤滑部件并合理設(shè)置潤滑油道。 (3)根據(jù)不同地區(qū)和氣溫差異選用質(zhì)量性能良好的潤滑油及潤滑脂。 (4)對(duì)影響摩擦損失較大的零部件。如氣缸套和活塞環(huán)等采用金屬陶瓷等新型材料。并進(jìn)行精磨合。能使摩擦阻力降低80％左右。經(jīng)過以上改進(jìn)。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能可提高5％～15％。 2、減少熱損失。改善發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒條件 (1)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比就是壓縮前氣缸中氣體的最大容積與壓縮后的最小容積之比。壓縮比愈大。在壓縮行程終了時(shí)，混合氣的壓力和溫度愈高，燃燒速度(Tempo)加快，因而發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率也愈大，動(dòng)力性能自然更好。但是壓縮比過大。反而會(huì)出現(xiàn)爆燃或表面點(diǎn)火等不正常燃燒現(xiàn)象。爆燃是燃燒室內(nèi)末端混合氣在火焰前鋒未到達(dá)前自燃。產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)新的火焰核心．引發(fā)爆炸式的燃燒反應(yīng)。不僅會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)過熱。功率下降。嚴(yán)重時(shí)還可能損壞發(fā)動(dòng)機(jī)零部件；而表面點(diǎn)火是氣缸內(nèi)混合氣被燃燒室內(nèi)熾熱表戈熾熱點(diǎn)所點(diǎn)燃，形成的不正常燃燒。也會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的損壞等不良后果。加之為了提高壓縮比，通常使用更高辛烷值的汽油。又會(huì)增加摩托車使用成本。所以發(fā)機(jī)動(dòng)的壓縮比一般控制在6～12之間，不易過高。 (2)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣效率提高進(jìn)排氣效率。進(jìn)入氣缸內(nèi)的新鮮可燃混合氣就愈多，燃燒后的廢氣排放愈干凈．燃燒愈充分．用來作功的熱量也就愈多，動(dòng)力性能也就相應(yīng)得到提高。 a、采用二次進(jìn)氣裝置通過在進(jìn)氣歧管上加裝獨(dú)立的二次進(jìn)氣裝置。增加單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入氣缸內(nèi)的空氣量．減少進(jìn)氣阻力。提高充氣效率，使燃燒更充分，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力亦會(huì)顯著提高。 b、采用多氣門進(jìn)排氣門的增多．提高了進(jìn)排氣面積和高速(High Speed)氣流的流量，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣效率也得到提高。且采用多氣門后，每個(gè)氣門的體積減小，重量減輕，其運(yùn)動(dòng)慣量小也利于高速(High Speed)運(yùn)動(dòng)。所以發(fā)動(dòng)機(jī)采用多氣門機(jī)構(gòu)可提高進(jìn)氣效率和動(dòng)力。多氣門主要針對(duì)高速(High Speed)時(shí)的進(jìn)排氣效率，但低速時(shí)其進(jìn)排氣效率反而有所降低．故對(duì)于多氣門應(yīng)視情況來設(shè)定。 c、改進(jìn)進(jìn)排氣門行程氣門行程的改變會(huì)改變進(jìn)排氣面積．亦能提高進(jìn)排氣效率。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低速時(shí)，采用較小的氣門行程即減少了進(jìn)氣面積，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)低速時(shí)進(jìn)排氣效率；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高速(High Speed)時(shí)。采用較大的氣門行程即增大了進(jìn)氣面積，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)高速(High Speed)時(shí)進(jìn)氣效率。 d、改變配氣相位發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣門根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)。打開或關(guān)閉時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為配氣相位。配氣相位的準(zhǔn)確與否對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能有很大影響。如果配氣相位不準(zhǔn)確，會(huì)導(dǎo)致進(jìn)氣不充分，排氣不順暢，影響混合氣的形成品質(zhì)，造成燃燒不完全，使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力下降。由于廢氣和新鮮空氣在運(yùn)動(dòng)中的慣性，使進(jìn)排氣有一定的遲滯期。為了使氣缸內(nèi)的廢氣排除得更干凈，新鮮空氣進(jìn)入更充分．需要進(jìn)排氣門有一個(gè)同時(shí)開啟的時(shí)刻．即氣門重疊角。也就是配氣相位。所以發(fā)動(dòng)機(jī)低速時(shí)使用較小的氣門重疊角．反之則使用較大的氣門重疊角。這樣就可以提高進(jìn)排氣效率。提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性。 (3)改善點(diǎn)火提前角發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和可燃混合氣的燃燒速度(Tempo)，造成可燃混合氣點(diǎn)燃時(shí)必須有一定的點(diǎn)火提前角(點(diǎn)火時(shí)，曲軸的曲拐所在位置與壓縮行程終了活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)的曲拐位置之間的夾角)，否則高溫高壓的氣體在氣缸內(nèi)不能得到比較完全的膨脹。熱能不能有效利用。損失增大．影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性。所以應(yīng)嚴(yán)格控制點(diǎn)火提前角。(1)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)：負(fù)荷加大，產(chǎn)生爆燃的傾向增大，應(yīng)適當(dāng)減小點(diǎn)火提前角；負(fù)荷減小則應(yīng)加大點(diǎn)火提前角。②當(dāng)節(jié)氣門開度一定時(shí)：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增高，適當(dāng)加大點(diǎn)火提前角，反之則適當(dāng)減小點(diǎn)火提前角。 (4)使用汽油噴射系統(tǒng)汽油噴射系統(tǒng)能夠精確地計(jì)量可燃混合氣濃度，并能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況隨時(shí)修正，實(shí)現(xiàn)均勻點(diǎn)噴。使空燃比經(jīng)常保持在A/F=14.7：1或過量空氣系數(shù)α=1的最佳區(qū)域內(nèi)，混合氣燃燒充分，減少熱損失。使用汽油噴射系統(tǒng)。可使發(fā)動(dòng)機(jī)功率提高15％～20％。三、案例針對(duì)在國內(nèi)市場(Rialto)經(jīng)久不衰的鈴木GSl25摩托車，2003年經(jīng)過動(dòng)力升級(jí)后。其低速功率和扭矩提高了10％左右，能瞬間爆發(fā)強(qiáng)勁動(dòng)力，最高時(shí)速達(dá)到100krn以上，爬坡能力更加卓越。其動(dòng)力升級(jí)主要采取了以下改進(jìn)： 1、采用全新雙橢圓燃燒室。形成獨(dú)特的燃料雙渦流現(xiàn)象，大大提高了混合氣體的燃燒效率。將更多的燃料更徹底地轉(zhuǎn)化成動(dòng)力。 2、改變了凸輪軸的形狀曲線．變更進(jìn)排氣門的開啟幅度和發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣定時(shí)。增加進(jìn)氣量。提高熱量利用率，增加中低速性能及爬坡載重能力。 3、輕量化活塞和氣門部件大大降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)阻力和功率損耗，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的有效輸出功率。 4、采用日本MlKUNI新型化油器．縮短了混合氣體的通過距離，使油門響應(yīng)更快捷。提速更快。 5、采用最新數(shù)字點(diǎn)火系統(tǒng)。智能控制。確保點(diǎn)火更精確、燃燒更充分。通過對(duì)改善前后的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行200小時(shí)耐久試驗(yàn)對(duì)比可知：改善后其動(dòng)力性能提高了10％。結(jié)束語摩托車良好的動(dòng)力性能會(huì)帶給騎行者舒暢的心境，如果工廠采取適當(dāng)?shù)氖侄�。在提高摩托車�?dòng)力性能上卓有成效，就一定會(huì)使消費(fèi)者滿意。但這個(gè)課題仍需眾多研發(fā)者為之不斷探索。 |
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