畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）節(jié)能汽車設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)

1、節(jié)能汽車設(shè)計(jì)-發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)1.緒論1.1概述 1.1.1 當(dāng)前世界的能源形勢 能源是世界人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是生產(chǎn)力發(fā)展的主要?jiǎng)恿?。世界?jīng)濟(jì)發(fā)展歷史充分表明：能源的增長速度與gdp同步增長，呈正相關(guān)。戰(zhàn)后5070年代世界費(fèi)本主義經(jīng)濟(jì)大發(fā)展與充足的廉價(jià)能源供給，特別是石油供給密切相關(guān)。為此能源供給引起世界的普遍關(guān)注。能源是人類社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)瓷源。但由于世界能源資源產(chǎn)地與能源消費(fèi)中心相距較遠(yuǎn)，特別是隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、世界人口的尉增和人民生活水平的不斷提高，世界能源需求量持續(xù)增大，由此導(dǎo)致對(duì)能源資源的爭奪日趨激烈、環(huán)境污染加重和環(huán)保壓力加大。由此可以斷定,在未來生活中,節(jié)能減排這個(gè)話

2、題將不會(huì)減弱,相反的,反而會(huì)被越來越多的人所關(guān)注,而節(jié)能減排最終會(huì)成為一個(gè)永久的話題被人們所認(rèn)識(shí)和對(duì)待. 1.1.2節(jié)能汽車概況 節(jié)能汽車指的是低能耗、低污染、新能源、新動(dòng)力汽車。節(jié)能汽車的宗旨就是在滿足需求的前提下盡可能少的耗費(fèi)能源，同時(shí)減少污染氣體的產(chǎn)生。由于能源危機(jī)和環(huán)境問題的日益嚴(yán)重性,越來越多的汽車廠家開始研制節(jié)能型汽車,不僅從汽車整體結(jié)構(gòu)入手,節(jié)能型發(fā)動(dòng)機(jī)的研究更是其中的重中之重。目前世界上的節(jié)能型汽車主要有三種類型，一是純電動(dòng)汽車。二是混合動(dòng)力汽車，三是燃料電池汽車。1.2論文選題的背景及意義自從發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)明產(chǎn)生以來，石油的危機(jī)和溫室氣體的排放問題愈演愈烈，不斷威脅著人類的生存和

3、發(fā)展，越來越多的汽車在給人們帶來方便快捷的同時(shí)也不斷的耗費(fèi)能源和排放廢氣。在世界石油資源的日益衰竭的危機(jī)下，節(jié)能型發(fā)動(dòng)機(jī)的研究成為人類研究的課題。各國政府對(duì)此十分重視，每年都不斷的有更新更好的節(jié)能車型在出現(xiàn)，高效率的節(jié)能車勢必給整個(gè)世界帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。越是排量小，耗油少的車就越是受歡迎，這已成為當(dāng)代汽車設(shè)計(jì)的主流理念。對(duì)于參加節(jié)能競技大賽的車輛而言，賽車需要在一定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定行駛的里程，耗油量最少的車隊(duì)獲勝，即對(duì)車輛的速度，耗油量都有要求。發(fā)動(dòng)機(jī)是為節(jié)能車提供動(dòng)力的裝置，發(fā)動(dòng)機(jī)的改造成功與否，直接影響著比賽的成績。同時(shí)該項(xiàng)比賽集思廣益，利用大眾的智慧來思考發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能改造方案，激起

4、大眾對(duì)節(jié)能的認(rèn)識(shí)和興趣，可以說是一種行之有效的方法，對(duì)于全世界的節(jié)能減排必將產(chǎn)生積極的推動(dòng)作用。 1.3 論文研究的主要內(nèi)容（1）根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，做詳細(xì)的調(diào)研，并在此基礎(chǔ)上確定合理的方案。（2）設(shè)計(jì)合理的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造方案及控制系統(tǒng)方案。（3）對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行必要的運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算，對(duì)汽車的控制系統(tǒng)進(jìn)行探討。 （4）繪制車體的設(shè)計(jì)圖，發(fā)動(dòng)機(jī)的改造方案。（5）部件圖其零件圖。（6）編寫設(shè)計(jì)說明書在發(fā)動(dòng)機(jī)改造方面，我綜合了賽道的條件和比賽要求對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)整，計(jì)劃對(duì)以下部分進(jìn)行改進(jìn)：拆除發(fā)動(dòng)機(jī)不必要的部分，減小發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體積，精調(diào)化油器。2.發(fā)動(dòng)機(jī)2.1發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展簡史 發(fā)動(dòng)機(jī)，又稱為引擎，是一種能夠把

5、一種形式的能轉(zhuǎn)化為另一種更有用的能的機(jī)器，通常是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。發(fā)動(dòng)機(jī)最早誕生在英國, 回顧發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生和發(fā)展的歷史，它經(jīng)歷了外燃機(jī)和內(nèi)燃機(jī)兩個(gè)發(fā)展階段。所謂外燃機(jī)，就是燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)的外部燃燒，發(fā)動(dòng)機(jī)將這種燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能的機(jī)器。內(nèi)燃機(jī)就是燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部燃燒，同時(shí)將這種燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能。18世紀(jì)中葉，瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)標(biāo)志著發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生，蒸汽機(jī)這種外燃機(jī)是當(dāng)時(shí)哪個(gè)時(shí)代最主要的代表。1886年，奔馳一號(hào)的發(fā)明代表著內(nèi)燃機(jī)開始進(jìn)入我們的生活。雖然當(dāng)初的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力小，效率低，但是隨著時(shí)代的發(fā)展，發(fā)送機(jī)也有了巨大的改變，由最初的外燃機(jī)發(fā)展到內(nèi)燃機(jī)，再由1892年發(fā)明化油器而產(chǎn)生的化

6、油器發(fā)動(dòng)機(jī)，再到1967年電噴技術(shù)的出現(xiàn)而產(chǎn)生的電噴發(fā)動(dòng)機(jī)，然后就是近幾年的缸內(nèi)直噴技術(shù)發(fā)展起來的缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)。無一不是發(fā)動(dòng)機(jī)跨時(shí)代的進(jìn)步。2.3 當(dāng)代發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能新技術(shù) 通過查閱資料，當(dāng)代發(fā)動(dòng)機(jī)先進(jìn)技術(shù)主要有以下幾點(diǎn)：一：cbr（可控燃燒速率）技術(shù)。該技術(shù)是通過控制進(jìn)氣氣流的組織形式（渦流和滾流）來改善燃燒，以達(dá)到降低排放，提高燃油經(jīng)濟(jì)性的新技術(shù)。主要有兩種形式蝶閥式和滑板式。優(yōu)點(diǎn)是：1.具有良好的燃油。2.不需要特別的低硫燃油。3.不需要成本較高的高壓燃油系統(tǒng)。4.提高廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)。二：tci（渦輪增壓中冷）技術(shù)。該技術(shù)是利用專門的壓氣機(jī)將氣體在進(jìn)入汽缸前預(yù)先進(jìn)行壓縮，提高進(jìn)氣壓力，從而提

7、高進(jìn)入汽缸的氣體密度，減小體積，由此，單位體積內(nèi)氣體質(zhì)量增加，滿足燃燒需要又可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的體積比功率和重量比功率、提高機(jī)械效率、減少有害廢氣的排放和降低噪聲。增壓方式主要有三種：渦輪增壓、機(jī)械增壓和氣波增壓。tci的優(yōu)點(diǎn)是在不增加排量的基礎(chǔ)上大幅度提高功率和扭矩，同時(shí)提高燃油經(jīng)濟(jì)性和降低尾氣排放。三：dgi（汽油直噴）技術(shù)。該技術(shù)是通過電控系統(tǒng)的控制直接將汽油直接噴射在燃燒室內(nèi)，同通過氣門進(jìn)入的空氣進(jìn)行混合從而形成可燃混合氣進(jìn)行燃燒。優(yōu)點(diǎn)是：1.提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)具有更高的熱效率，燃料熱充分利用。利用該技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力比普通的高40%。2.卓越的燃油經(jīng)濟(jì)性，油耗量低，升功率大。3.

8、能有效降低hc、no和co等有害廢氣污染物的排放。四：vvt（可變氣門）技術(shù)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度不同，所需要的氣門疊開角不同，而通常的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門都是固定的，無法控制氣門的疊開角，為節(jié)省燃油，出現(xiàn)了vvt技術(shù)。該技術(shù)是通過對(duì)某種特定的轉(zhuǎn)速/負(fù)荷運(yùn)行模式進(jìn)行優(yōu)化來降低油耗和有害物質(zhì)的排放。該技術(shù)的運(yùn)用，使得高速功率和低速扭矩有了較大的提高怠速性能更趨于優(yōu)化，解決了常用的固定氣門和節(jié)油之間的矛盾。2.4 我國發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)現(xiàn)狀 我國發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)主要有三種形式：一是企業(yè)自行研發(fā)，主要是一些獨(dú)立的發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)。二是委托或與國外技術(shù)公司合作研發(fā)，主要對(duì)象是自主品牌的整車企業(yè)或者發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)。三是引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)

9、，笑話、吸收和改進(jìn)，主要是一些合資企業(yè)。 我國車用能源消耗日益緊迫，從2000年至今，我國汽車保有量以年均10%以上的速度遞增，車用燃油消費(fèi)占石油消耗的比例逐年增加，2007年末達(dá)到34.12%。我國汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量及可靠性在最近的二十年雖然取得了較大的進(jìn)步，但是發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能減排技術(shù)遠(yuǎn)低于國外先進(jìn)水平，平均油耗高于國外發(fā)動(dòng)機(jī)10%以上。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排技術(shù)的研發(fā)也是國內(nèi)汽車企業(yè)參與國際競爭、走向國際市場的需要。這些緊迫的形勢在逼迫我們加快節(jié)能發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的研發(fā)，但是，在這方面我們國家還存在很多的問題。一：我國汽車及發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)對(duì)節(jié)能汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)還沒有形成有效的開發(fā)模式，相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)積累也較少。

10、二：由于我國汽車發(fā)動(dòng)機(jī)新的節(jié)能減排技術(shù)研發(fā)滯后，每到新的節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施時(shí)，自主品牌企業(yè)不得不依靠國外技術(shù)，并因此支付過多的費(fèi)用。三：對(duì)先進(jìn)、前沿的節(jié)能減排技術(shù)，國內(nèi)企業(yè)由于能力限制，目前只能是模仿。四：政策層面缺少行之有效的支持措施。 為促進(jìn)我國節(jié)能發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)，國家制訂了一系列的政策措施。技術(shù)方面：將節(jié)能與新能源汽車的關(guān)鍵技術(shù)和零部件研發(fā)列入國家科技計(jì)劃，給予重點(diǎn)支持。建立節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，集中力量攻克關(guān)鍵技術(shù)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展建立符合中國實(shí)際的行駛工況以及特定地區(qū)、特定車型的行駛工況，促進(jìn)燃料經(jīng)濟(jì)性水平提高。盡快制定和完善節(jié)能與新能源汽車技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。財(cái)稅方面：國家采取補(bǔ)貼和稅費(fèi)

11、優(yōu)惠政策，推動(dòng)純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車等新能源汽車發(fā)展。建立以汽車燃料經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)的財(cái)稅獎(jiǎng)罰機(jī)制。對(duì)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的汽車產(chǎn)品，納稅人執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的納稅稅率；對(duì)優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)的汽車產(chǎn)品，按等級(jí)調(diào)減納稅稅率；對(duì)低于國家標(biāo)準(zhǔn)的汽車產(chǎn)品，按等級(jí)提高納稅稅率。建立與車輛燃料經(jīng)濟(jì)性掛鉤的懲罰性特別目的稅：對(duì)不達(dá)標(biāo)的車輛給予懲罰性的稅收，在交納了相應(yīng)的罰款后準(zhǔn)予生產(chǎn)和進(jìn)口，以及上牌和注冊使用。建立這種目的稅是為了在不增加國家財(cái)政支出的情況下，很好地解決節(jié)能降耗目標(biāo)實(shí)現(xiàn)與市場需求間的一些難以協(xié)調(diào)的矛盾。3.本田125發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)及改裝 3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體組3.1.1機(jī)體組組成發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體組主要由氣缸蓋、氣缸體、曲軸箱

12、、油底殼和汽缸墊組成的。是發(fā)動(dòng)機(jī)各機(jī)構(gòu)、各系統(tǒng)裝配基體，也是發(fā)動(dòng)機(jī)最主要的部分，其他部分分別是配氣機(jī)構(gòu)、供油系統(tǒng)、活塞連桿桿機(jī)構(gòu)、啟動(dòng)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)組成。 圖3.1.1汽缸體 圖3.1.2活塞連桿機(jī)構(gòu)3.1.2 機(jī)體組改裝操作3.1.2.1氣缸改造（1）對(duì)汽缸蓋上汽缸接觸面進(jìn)行面磨削及研磨，同時(shí)，通過使用薄汽缸墊能提高壓縮比。 （2）優(yōu)化進(jìn)氣岐管的長度，提高慣性吸氣充填效果。 （3）將排氣管直管化并調(diào)節(jié)其長度，提高慣性排氣量。 （4）發(fā)動(dòng)機(jī)油為比賽期間的消耗品，采取自然落下式，卸下既有的潤滑系統(tǒng)減輕重量。 （5）通過研磨吸氣排氣口內(nèi)部，減低供氣排氣摩擦阻力。 （6）由于發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)時(shí)

13、間較少，為保溫可去掉冷卻風(fēng)扇，這樣也可減輕重量。 （7）使用填隙料密封吸氣部的各個(gè)接合部提高氣密性。具體操作是：在汽缸體內(nèi)加焊一個(gè)本田70發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸套。依照汽缸體內(nèi)加焊的汽缸套的長度切除部分汽缸體，加工研磨汽缸體墊片2接觸的汽缸體面。圖3.1.2.1汽缸裝配體3d圖3.1.2.2 曲軸箱改造變速系統(tǒng)是為了獲得不同轉(zhuǎn)速下的不同車速和扭矩。同時(shí)將曲軸連桿活塞的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 離合器是位于變速系統(tǒng)與傳動(dòng)系統(tǒng)之間，起一個(gè)柔和地傳遞動(dòng)力（切斷動(dòng)力）的作用的裝置。變速器就是根據(jù)這一原理來設(shè)計(jì)的：小齒輪（或小帶輪）為主動(dòng)輪傳動(dòng)大齒輪（或大帶輪），則轉(zhuǎn)速降低扭矩增加；大齒輪（或大帶輪）為

14、主動(dòng)輪傳動(dòng)小齒輪（或小帶輪），則轉(zhuǎn)速增高扭矩降低。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增高時(shí)，3個(gè)蹄塊產(chǎn)生離心力，當(dāng)離心力超過拉簧的預(yù)拉力并達(dá)到一定數(shù)值時(shí)（發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增高至2200轉(zhuǎn)以上時(shí)），蹄塊與外沿的摩托盤貼合，產(chǎn)生磨擦力，進(jìn)而構(gòu)成一個(gè)力矩傳遞到變速箱主軸。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降（至1500轉(zhuǎn)時(shí)），蹄塊所產(chǎn)生的離心力不足以克服拉簧拉力，就不能與磨擦盤貼合，離合器就處于分離狀態(tài)，此時(shí)傳遞到后輪的動(dòng)力被切斷。 在變速和傳動(dòng)系統(tǒng)部分，動(dòng)力的傳遞路線是：曲軸-皮帶輪無級(jí)變速-（1次變速傳動(dòng)）-離合器-末級(jí)齒輪組件-（2次減速傳動(dòng)）-后輪輪轂。為了減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的自身重量，我們可以去掉變速齒輪的部分。由于變速箱內(nèi)齒輪變速機(jī)構(gòu)變速過程

15、復(fù)雜，若由變速箱來變速，會(huì)導(dǎo)致能量的損失。所以，將變速機(jī)構(gòu)直接改為發(fā)動(dòng)機(jī)外部的曲軸動(dòng)力輸出端與節(jié)能車動(dòng)力輪之間的簡單齒輪變速機(jī)構(gòu)。而切去發(fā)動(dòng)機(jī)本身變速機(jī)構(gòu)，同時(shí)還可以減輕車體重量，所以，將變速機(jī)構(gòu)直接改為發(fā)動(dòng)機(jī)外部的曲軸動(dòng)力輸出端與節(jié)能車動(dòng)力輪之間的簡單齒輪變速機(jī)構(gòu)。具體改造方案：首先拆除變速箱內(nèi)部結(jié)構(gòu) ，然后將多余的機(jī)體外殼切除，但要保證曲軸空間。輸出功率固定為4速檔，省略變速器，減輕發(fā)動(dòng)機(jī)本身的重量。為了車輛能夠行駛并發(fā)揮出最高速度，通過與安裝在車輪上的鏈輪齒輪比來控制車速。拆除檔位開關(guān)連接器。焊死檔位開關(guān)連接器在左曲軸箱上的開孔。根據(jù)汽缸體和汽缸頭的長度調(diào)節(jié)雙頭螺栓的長度。圖3.1.2.

16、2曲軸箱3d視圖3.1.2.3 換擋鼓改造圖3.18換擋鼓爆炸視圖表3.1.2換擋鼓零件目錄號(hào)碼零件名稱數(shù)量號(hào)碼零件名稱數(shù)量1右撥叉111變檔臂彈簧12左撥叉112變檔回位彈簧13撥叉軸113回位彈簧銷14變速鼓114檔位開關(guān)帽15定位板組合115檔位開關(guān)彈簧16變速鼓保持架116銷軸(變檔軸搖臂回位彈簧)17壓板組合117墊圈6.1mm18壓板彈簧118滾子3x8.529變速軸組合119滾柱4x10.8510變檔臂組合120螺栓1由于采用多變速齒輪變速，變速箱拆除，換擋鼓已經(jīng)不再需要，所以要拆除換擋及相關(guān)部件。3.2 活塞連桿機(jī)構(gòu)3.2.1 活塞連桿機(jī)構(gòu)簡介活塞連桿機(jī)構(gòu)包括活塞、連桿、帶飛輪

17、齒圈曲軸。此機(jī)構(gòu)將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而給發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力。 混和氣燃燒時(shí)，活塞在氣缸內(nèi)做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，曲軸連桿將活塞的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，曲軸再將動(dòng)力傳遞給變速機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)后輪旋轉(zhuǎn)。曲軸連桿安裝在曲軸箱中。在曲軸箱里，曲軸左面安裝有正時(shí)鏈條，曲軸右面安裝機(jī)油泵總成、磁電機(jī)總成。曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為 正時(shí)鏈條、機(jī)油泵總成、磁電機(jī)總成提供能量。磁電機(jī)總成里面的飛輪（即轉(zhuǎn)子）旋轉(zhuǎn)切割磁力線發(fā)電，機(jī)油泵工作將潤滑油壓到各個(gè)零件表面及缸頭，正時(shí)鏈條驅(qū)動(dòng)氣門打開與關(guān)閉。整個(gè)內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)開始運(yùn)轉(zhuǎn)。3.2.2 曲軸連桿改造由于原發(fā)動(dòng)機(jī)為本田125排量的發(fā)動(dòng)機(jī)，而比賽是動(dòng)力輸出不需要這么大

18、，因而將汽缸換成本田70的汽缸桶及活塞，同時(shí)更換相關(guān)活塞環(huán)套件、活塞銷、活塞銷擋圈等。然后講曲軸內(nèi)的正時(shí)鏈輪去掉。如圖：3.2.2圖3.2.2活塞3d圖3.3發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)3.3.1發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的組成、功能及工作形式配氣機(jī)構(gòu)組成：由氣門組和氣門傳動(dòng)組組成。配氣機(jī)構(gòu)功能：配氣機(jī)構(gòu)是進(jìn)、排氣管道的控制機(jī)構(gòu)，它要按照發(fā)動(dòng)機(jī)的做功次序和每一缸的工作循環(huán)的要求，適時(shí)地開閉進(jìn)、排氣門、向氣缸供給可燃混合氣并及時(shí)排出廢氣。燃燒是內(nèi)燃機(jī)工作的核心，最佳狀態(tài)的燃燒必須要滿足以下兩個(gè)條件：合適的地點(diǎn)、合適的時(shí)間。因此只有當(dāng)油正時(shí)、火正時(shí)通俗些說就是進(jìn)氣、排氣動(dòng)作與火花塞點(diǎn)火的時(shí)間兩者都最佳的時(shí)候，才能使進(jìn)入汽缸

19、的汽油最大限度的燃燒。配氣機(jī)構(gòu)的作用就是完成控制氣門在合適的時(shí)間打開和關(guān)閉。配氣機(jī)構(gòu)形式：按不同的氣門布置方式可分將配氣機(jī)構(gòu)分成側(cè)置式和氣門頂置式。大多數(shù)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是頂置氣門式配氣機(jī)構(gòu)。主要由挺柱、推桿、搖臂、凸輪、氣門和氣門彈簧等零件組成。頂置式配氣機(jī)構(gòu)按凸輪軸的置形式又分成凸輪軸下置式、凸輪軸中置式、凸輪軸上置式；按曲軸和凸輪軸的傳動(dòng)方式能分為齒輪傳動(dòng)式、鏈條傳動(dòng)式和齒形帶式。按照每只氣缸的氣門數(shù)目可以分成兩氣門式和四氣門式兩種。3.3.2 氣門的改造配氣相位：配氣相位就是用環(huán)形圖表示曲軸轉(zhuǎn)角表示的進(jìn)、排氣門的開啟時(shí)刻和開啟延續(xù)時(shí)間，也叫配氣相位圖。為了能使汽缸進(jìn)氣充足，排氣干凈，除

20、了從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)外（如增大進(jìn)、排氣管道），還可以從配氣相位上想點(diǎn)辦法，氣門能否早開晚閉，延長進(jìn)、排氣時(shí)間呢？ 氣門早開晚閉活塞到達(dá)進(jìn)氣下止點(diǎn)時(shí)，由于進(jìn)氣吸力的存在，氣缸內(nèi)氣體壓力仍然低于大氣壓，在大氣壓的作用下仍能進(jìn)氣；另外，此時(shí)進(jìn)氣流還有較大的慣性。由此可見，進(jìn)氣門晚關(guān)可以增加進(jìn)氣量。 進(jìn)氣門早開，可使進(jìn)氣一開始就有一個(gè)較大的通道面積，可增加進(jìn)氣量。在作功行程快要結(jié)束時(shí)，排氣門打開，可以利用作功的余壓使廢氣高速?zèng)_出氣缸，排氣量約占總排量的50%。排氣門早開，雖然會(huì)造成功率的損失，但因氣壓較低，損失并不大，而早開同時(shí)可以減少排氣所消耗的功，又有利于廢氣的排出，所以總功率仍是提高的。進(jìn)氣門早開

21、：增大了進(jìn)氣行程開始時(shí)氣門的開啟高度，減小進(jìn)氣阻力，增加進(jìn)氣量。進(jìn)氣門晚關(guān)：延長了進(jìn)氣時(shí)間，在大氣壓和氣體慣性力的作用下，增加進(jìn)氣量。排氣門早開：借助氣缸內(nèi)的高壓自行排氣，大大減小了排氣阻力，使排氣干凈。排氣門晚關(guān)：延長了排氣時(shí)間，在廢氣壓力和廢氣慣性力的作用下，使排氣干凈。由此在理論上可以得出，氣門的早開晚閉對(duì)于燃料的充分燃燒是有作用的，問題的關(guān)鍵在于如何做到準(zhǔn)確控制氣門的關(guān)閉。 氣門重疊由于進(jìn)氣門早開，排氣門晚關(guān)，勢必造成在同一時(shí)間內(nèi)兩個(gè)氣門同時(shí)開啟。把兩個(gè)氣門同時(shí)開啟時(shí)間相當(dāng)?shù)那S轉(zhuǎn)角叫作氣門重疊角。在這段時(shí)間內(nèi)，可燃混合氣和廢氣在理論上可能會(huì)混合，但是實(shí)際上是不會(huì)的，首先， 進(jìn)、排氣流

22、各自有自己的流動(dòng)方向和流動(dòng)慣性，而重疊時(shí)間又很短，不至于達(dá)到混合的程度，吸入的可燃混合氣不會(huì)隨同廢氣排出，廢氣也不會(huì)經(jīng)進(jìn)氣門倒流入進(jìn)氣管。其次， 進(jìn)氣門附近有降壓作用，有利于進(jìn)氣，廢氣無法從排氣口到達(dá)進(jìn)氣口。氣門的實(shí)際開閉時(shí)刻和延續(xù)時(shí)間的控制實(shí)際進(jìn)氣時(shí)刻和延續(xù)時(shí)間：在排氣行程接近終了時(shí)，活塞到達(dá)上止點(diǎn)前，即曲軸轉(zhuǎn)到離上止點(diǎn)還差一個(gè)角度，進(jìn)氣門便開始開啟，進(jìn)氣行程直到活塞越過下止點(diǎn)后時(shí)，進(jìn)氣門才關(guān)閉。整個(gè)進(jìn)氣過程延續(xù)時(shí)間相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)角180+。- 進(jìn)氣提前角 一般=1030- 進(jìn)氣延遲角 一般=4080所以進(jìn)氣過程曲軸轉(zhuǎn)角為230290實(shí)際排氣時(shí)刻和延續(xù)時(shí)間：同樣，做功行程接近終了時(shí)，活塞在下止

23、點(diǎn)前排氣門便開始開啟，提前開啟的角度一般為4080，活塞越過下止點(diǎn)后角排氣門關(guān)閉，一般為1030，整個(gè)排氣過程相當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)角180+。- 排氣提前角 一般=4080- 排氣延遲角 一般=1030所以排氣過程曲軸轉(zhuǎn)角為230290氣門重疊角+=2060經(jīng)分析，我們可以看出實(shí)際配氣相位和理論上的配氣相位相差很大，實(shí)際配氣相位，氣門要早開晚關(guān)，主要是為了滿足進(jìn)氣充足，排氣干凈的要求。具體操作步驟：拆除氣門調(diào)整孔蓋配合進(jìn)行氣門進(jìn)行改造。研磨汽缸頭墊接觸面，減小半球形燃燒室容積，增加壓縮比?；鸹ㄈ挠酶唠妷喊捉饁火花塞研磨吸氣排氣口內(nèi)部，減低供氣排氣摩擦阻力其中步驟換用高電壓白金火花塞的目的在于提高點(diǎn)火效

24、率和準(zhǔn)確度。圖3.3.2.1汽缸頭改裝3d圖 與此同時(shí)將氣門和凸輪軸進(jìn)行改裝：拆除氣門搖臂組合及相關(guān)組件，完成氣門改造。依照設(shè)計(jì)圖加工、安裝電子氣門。氣門凸輪軸如圖：圖3.3.2.2氣門凸輪軸3d圖3.4 燃料供給系統(tǒng)3.4.1 燃料系統(tǒng)組成燃料供給系統(tǒng)組成有汽油箱、汽油泵、汽油濾清器、化油器、進(jìn)氣歧管、排氣歧管、排氣消聲器等。它們的作用是向汽缸供入具有一定數(shù)量和濃度的可燃性混合氣，并將燃燒之后的廢氣排出發(fā)動(dòng)機(jī)的裝置。3.4.2 燃料系統(tǒng)改造由于這次比賽是按照行駛固定距離測定燃油消耗，主辦方同意分發(fā)汽油的情況，所以汽油箱要放置在外部且是可視狀態(tài)。因而將原有油箱去除。3.5 點(diǎn)火系統(tǒng) 點(diǎn)火系統(tǒng)包

25、括點(diǎn)火開關(guān)、點(diǎn)火線圈、分電器總成、火花塞等，其作用是產(chǎn)生高壓電火花，點(diǎn)燃汽缸內(nèi)的混合氣。3.5.1 發(fā)動(dòng)機(jī)電氣系統(tǒng) 磁電機(jī)由飛輪組件和定子組成，是給發(fā)動(dòng)機(jī)提供電能的裝置。發(fā)電的原理是密閉導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生電流。飛輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁電機(jī)線圈切割磁力線產(chǎn)生交流電，為全車提供所有用電部件的電能。磁電機(jī)也是點(diǎn)火系統(tǒng)能量的來源也是磁電機(jī)提供的。磁電機(jī)線圈共有三組獨(dú)立的線圈：第一組給cdi點(diǎn)火器中的儲(chǔ)能元件（電容）充電，稱為低壓點(diǎn)火線圈。第二組是給蓄電池充電，給大燈照明，是充電照明線圈。第三組是觸發(fā)線圈，主要控制cdi中電容放電。五羊本田125發(fā)動(dòng)機(jī)采用電容放電點(diǎn)火，英文縮寫。cdi內(nèi)部由一個(gè)構(gòu)造簡單的電路板組

26、成，電路板上有三個(gè)基本元件：一個(gè)電容c、一個(gè)可控硅scr,一個(gè)二級(jí)管d，電路板用環(huán)氧樹脂固封。火花塞放電是通過高壓點(diǎn)火線圈將cdi中輸出的脈沖電壓放大，產(chǎn)生高壓，然后通過高壓線，到高壓帽，使火花塞放電。通常使的火花塞放電電壓要求在8kv以上-13kv。3.5.2 cdi的工作過程： 發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，磁電機(jī)也隨著轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電流，電流通過硅二極管整流向電容器充電，此時(shí)可控硅處于截止?fàn)顟B(tài)，電流無法通過可控硅。當(dāng)脈沖轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到點(diǎn)火位置時(shí)，脈沖發(fā)生器發(fā)出電信號(hào)，這個(gè)電信號(hào)加在可控硅的控制極上，觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，于是電容器的電能通過可控硅進(jìn)入點(diǎn)火線圈。當(dāng)脈沖轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過點(diǎn)火位置時(shí)，脈沖發(fā)生器停止發(fā)出電信號(hào)，可控硅立即

27、截止，點(diǎn)火線圈的電流被斷開，這時(shí)點(diǎn)火線圈就會(huì)立即產(chǎn)生自耦高壓電，使火花塞迸發(fā)火花點(diǎn)火。圖3.5.1磁電機(jī)爆炸視圖表3.5.1磁電機(jī)零件目錄號(hào)碼零件名稱數(shù)量號(hào)碼零件名稱數(shù)量1飛輪15法蘭螺母12mm12定子組合16法蘭面螺母m6x1423磁電機(jī)線夾17螺栓6x2224平墊24x12x2.313.5.3 點(diǎn)火系統(tǒng)改造為減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，拆除磁電機(jī)及其組件，改用外電瓶電源給發(fā)動(dòng)機(jī)供電。3.6 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻和潤滑系統(tǒng)改造給工作中的發(fā)動(dòng)機(jī)散熱，讓發(fā)動(dòng)機(jī)保持最佳的工作溫度。潤滑系由油底殼、機(jī)油集濾器、機(jī)油泵、潤滑油道及油管等組成。潤滑系主要是將潤滑油不斷供給給作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件以減少它們之間的摩擦阻力，減少機(jī)

28、件磨損，冷卻部分摩擦零件，還能達(dá)到清洗摩擦表面的作用。四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的潤滑，采用的是壓力與飛濺相結(jié)合的方式。機(jī)油泵將曲軸箱中的機(jī)油加壓后，輸送到曲軸、凸輪軸、軸承等高速高負(fù)荷的零件表面。在氣缸、氣缸頭中，有相關(guān)的油道以通過潤滑油。對(duì)于難于實(shí)現(xiàn)壓力潤滑的部位，則利用曲軸、齒輪等旋轉(zhuǎn)飛濺起來的、或者是重力下落的機(jī)油來潤滑，如氣缸壁、正時(shí)齒輪等。由于大量的齒輪、軸被拆除，機(jī)油泵作用變小，因此可以拆除機(jī)油泵來減輕發(fā)動(dòng)機(jī)重量。圖3.1.5油泵3d圖3.7發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)電啟動(dòng)機(jī)構(gòu) 圖3.8.1啟動(dòng)繼電器 圖3.8.2啟動(dòng)電機(jī) 電啟動(dòng)機(jī)構(gòu)由啟動(dòng)開關(guān)、啟動(dòng)繼電器、啟動(dòng)電機(jī)、單向啟動(dòng)離合器、蓄電池組成。它的工作過

29、程是：用鑰匙將電鎖開關(guān)轉(zhuǎn)至on的位置，蓄電池電源接通，按下啟動(dòng)開關(guān)-啟動(dòng)繼電器工作（觸點(diǎn)回路接通）-啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)（齒輪軸旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)齒輪組合）-單向啟動(dòng)離合器動(dòng)作-磁電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)-曲軸旋轉(zhuǎn)-活塞上下運(yùn)動(dòng)壓縮-點(diǎn)火成功。3.8發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)人工動(dòng)力啟動(dòng)機(jī)構(gòu)（反沖啟動(dòng)軸）圖3.8.1反沖啟動(dòng)軸組爆炸視圖表3.8.1反沖啟動(dòng)軸組零件目錄號(hào)碼零件名稱數(shù)量號(hào)碼零件名稱數(shù)量1反起啟動(dòng)齒輪17反沖起動(dòng)回位彈簧12反起啟動(dòng)棘輪18襯套13反沖起動(dòng)軸19墊圈25x20.2x114彈簧保持架110止推墊圈15.5mm15襯套111卡環(huán)20mm26彈簧112腳啟動(dòng)組件1 由于需要減輕發(fā)動(dòng)機(jī)整體質(zhì)量，因而完全采用電啟動(dòng)

30、，拆除腳啟動(dòng)裝置及拆除反沖啟動(dòng)軸的相關(guān)零部件。圖2.1.5大賽提供五羊本田125cc發(fā)動(dòng)機(jī)圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖4.節(jié)能汽車發(fā)動(dòng)機(jī)改裝相關(guān)計(jì)算4.1發(fā)動(dòng)機(jī)的熱計(jì)算4.1.1 換氣過程計(jì)算：進(jìn)氣終點(diǎn)的壓力值為pa = 0.85p0 = 85kpa進(jìn)氣終點(diǎn)溫度 充氣效率4.1.2 燃料燃燒化學(xué)計(jì)算過程燃燒1kg 燃料所需的理論空氣量空氣/kg燃料燃料燃燒前工質(zhì)的摩爾數(shù)：燃料燃燒后工質(zhì)的摩爾數(shù)：理論分子更變系數(shù)：實(shí)際分子更變系數(shù)：汽油發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)每小時(shí)的吸氣量：在標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)下的空氣比重：所以汽油機(jī)的吸氣量為：設(shè)油耗比 則汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油量為：故過量空氣系數(shù)4.1.3 汽油壓縮過程計(jì)算汽油壓縮過程中任意點(diǎn)的壓力

31、為：（式中vcx 為任意點(diǎn)的氣缸容積）汽油壓縮終點(diǎn)壓力：汽油壓縮終點(diǎn)溫度：4.1.4 汽油燃燒過程計(jì)算由于汽油不完全燃燒而損失的熱量為：汽油機(jī)的燃燒方程為：由查燃燒產(chǎn)物平均定壓摩爾比熱表，可得：壓力升高比值最高爆發(fā)壓力4.1.5 膨脹過程計(jì)算已知vbx為任意點(diǎn)的汽缸容積則膨脹過程中氣缸內(nèi)任意點(diǎn)的壓力為：膨脹終點(diǎn)壓力為：膨脹終點(diǎn)溫度4.1.6 技術(shù)指標(biāo)計(jì)算理論平均指示壓力實(shí)際平均指示壓力指示功率指示熱效率指示比油耗平均有效壓力為有效熱效率為有效功率有效耗油比為4.1.7已知條件：氣缸直徑：d = 47mm活塞行程：s = 44.1mm氣缸數(shù)：i = 1排量：iv h = 72 ml壓縮比： =

32、11曲柄半徑與連桿長度比：r l = 22.05/102.2最大轉(zhuǎn)速：n=10500r/min （曲軸轉(zhuǎn)速）最大功率：n e = 19kw （曲軸輸出功率）最大扭矩：me max = 19 nm最大扭矩對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速：nmemax = 5500500r/min標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)：p0 = 100kpa ；t0 = 298k混合氣體燃料平均重量成份：c = 0.855; h = 0.145; mt = 115燃料低熱值：hu = 44100 kj/kg（燃料）4.1.8額定工況計(jì)算用系數(shù)及參數(shù)的選擇過量空氣系數(shù)： = 0.82 進(jìn)氣溫升：t = 4 殘余廢氣系數(shù)：r = 0.04殘余廢氣溫度：t r = 9

33、30k 膨脹多變指數(shù)：n2 = 1.23壓縮多變指數(shù)：n = 1.32 示功圖豐滿系數(shù)：i = 0.94熱量利用系數(shù)：z = 0. 90 傳動(dòng)效率：i = 0.92機(jī)械效率：m = 0.804.2 發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力計(jì)算4.2.1已知條件：氣缸直徑：d = 47mm活塞行程：s = 44.1mm氣缸數(shù)：i = 1排量：iv = 72 ml/h壓縮比： = 11曲柄半徑與連桿長度比：r l = 22.05/102.2曲軸最大轉(zhuǎn)速：n =10500r/min曲軸輸出最大功率：n e = 19kw 缸內(nèi)氣體作用力pg(見熱計(jì)算）4.2.2氣缸運(yùn)動(dòng)速度 加速度活塞位移（如圖所示）設(shè)活塞處于上止點(diǎn)時(shí)，活塞銷中心

34、處于x 坐標(biāo)原點(diǎn)，則簡化后可得：活塞運(yùn)動(dòng)速度為：活塞的運(yùn)動(dòng)的平均速度為：活塞運(yùn)動(dòng)的最大速度為：活塞的加速度當(dāng)時(shí)，最大加速度為：4.2.3 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的質(zhì)量換算連桿組的質(zhì)量換算：用雙質(zhì)量替代系統(tǒng)對(duì)連桿組的質(zhì)量進(jìn)行換算，即用兩個(gè)假想的集中于連桿大小頭中心的質(zhì)量代替連桿組實(shí)際的分布質(zhì)量，根據(jù)實(shí)測，可得出如下結(jié)果：連桿的總質(zhì)量其中分配在小頭上作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量其中分配在大頭上作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量連桿大頭軸瓦質(zhì)量作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞組總質(zhì)量曲軸旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的總質(zhì)量連桿組大頭的質(zhì)量4.2.4 曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的慣性力活塞面積：往復(fù)慣性力pj：離心慣性力：曲拐不平衡質(zhì)量產(chǎn)生的離心慣性力：離心慣

35、性力之和pr4.3發(fā)動(dòng)機(jī)主要零部件強(qiáng)度校核4.3.1曲軸強(qiáng)度計(jì)算曲軸已知數(shù)據(jù)如圖所示，對(duì)曲軸各部分進(jìn)行受力分析如圖所示：圖中，kb 為各曲柄不平衡重的離心力，其值為：cm 為曲柄銷、連桿軸瓦、連桿大頭的離心力合力：額定工況下，曲拐受最大切向力時(shí)由動(dòng)力計(jì)算可知，曲拐受到的最大切向力為：曲柄銷f1引起的彎曲應(yīng)力k1引起的彎曲應(yīng)力t1 引起的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力合成應(yīng)力額定工況下，曲拐受最大法向力時(shí) 由動(dòng)力計(jì)算可知，曲拐受到的最大法向力當(dāng)=360時(shí)，pra=5850.2kpa，即3引起軸瓦支承反力曲柄銷圓角度處的支反力為：曲柄銷由f1 引起的彎曲應(yīng)力：由k1 引起的彎曲應(yīng)力：由t1 引起的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：合成應(yīng)力：結(jié)

36、論： 在工作室中，通過這次比賽，我充分了解了本田125發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造及工作原理，并對(duì)當(dāng)前社會(huì)上的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排技術(shù)有了一個(gè)大概的認(rèn)識(shí)。這次發(fā)動(dòng)機(jī)的改裝，我們將發(fā)動(dòng)機(jī)的排量由125ml改裝成70ml，將耗油量降低50%，同時(shí)將齒輪箱、磁電機(jī)組、機(jī)油泵等拆除，減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)的整體質(zhì)量30%，進(jìn)而減少燃油消耗。改裝前首先進(jìn)行相關(guān)零件的的強(qiáng)度校核，在滿足需求的情況下進(jìn)行改裝，改裝后的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在設(shè)計(jì)的車體上做成樣車，并進(jìn)行了試跑，試跑成功并且燃油消耗減少證明我們的改裝是成功的。雖然發(fā)動(dòng)機(jī)的改裝滿足了我們最初的設(shè)計(jì)要求，齒輪箱的拆除成功的減輕了整體的質(zhì)量，但是還有很多缺點(diǎn)。首先是在設(shè)計(jì)的車上沒有安裝差速器，齒輪箱的拆除，對(duì)于車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)會(huì)造成較大的摩擦和轉(zhuǎn)彎時(shí)平衡掌握不好的弊端。還有就是拆除冷卻系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)不能長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)。這是值得我們思考和研究的的地方。 這次發(fā)動(dòng)機(jī)改裝設(shè)計(jì)，是我在老師和學(xué)長的的知道下總結(jié)完成的，?？梢酝瓿晌业漠厴I(yè)設(shè)計(jì)。通過這次整體的設(shè)計(jì)，讓我對(duì)大學(xué)四年所學(xué)的只是得到