利用擴缸法對兒童車發動機進行改型設計

www.sail-shipping.com 來源：中國摩托車網作者：俠名類別：摩托車維修時間：2007-12-18

目前國內設計開發一款具有完全自主知識產權的發動機從產品設計、零部件開模、試制、樣機裝配和試驗需要投入大量的資金及人力，時間少則1年，多則2年～3年，既費時、費力，且一次性成功率很低。待產品開發出來后，一是市場(Rialto)也許不再接受。二是仿冒產品可能已經進入市場(Rialto)。因此，利用一種基本型的發動機，針對特種用途和目的，利用擴缸法、縮缸法或增減行程法進行改型設計，則是一種投資小、見效快、風險小的研發模式。本文將介紹利用擴缸法結合本企業的一些技術力量和設計手段，對125ml兒童越野發動機擴缸改型為140ml賽車專用發動機深得客戶好評。并暢銷歐美市場(Rialto)的成功事例。一、利用擴缸法進行發動機的改型設計通過加大發動機的缸徑。提高發動機排量，以適應不用的用途，是一種投資小、見效快、風險小的研發模式．且開發出的產品專用件較少，易于產品的通用性和繼承性。 1、擴缸法所謂擴缸法，就是將基本型發動機的氣缸直徑擴大，相應地加大發動機的排量和功率。以適應不同的用途，此法要求擴缸后的發動機零部件最大限度地與原機通用。擴缸后重新設計的零部件主要有：氣缸體、活塞、活塞環、氣缸頭、曲軸連桿機構、進排氣門和離合器總成等。其余零部件均可保持不變。這樣發動機生產廠投入的模具費用較少，與零部件企業雙方承擔的風險就極小。 1)結構設計 A、變速系統不作改動； B、曲柄連桿機構的運動件不能干涉； C、壓縮比可適當調整； D、可適當提高發動機充氣效率。 (2)性能預測和驗證可以利用類比法預測發動機的性能。并通過充分匹配化油器和空濾器來達到目標值。 2、擴缸改型設計的方法 (1)利用U G N×4.0三維軟件對缸體、活塞進行造型 (2)在臺架上進行樣機測試，視測試結果對氣缸頭進排氣道進行優化。并確定進排氣道形狀同時調整壓縮比等。 (3)對驗證整改后合格的樣機進行至少兩臺以上的200h強化試驗論證。 (4)將驗證整改合格，并通過200h強化試驗的樣機裝在與之相匹配的賽車上進行性能測試和道路(Strada)試驗。二、臥式125mI兒童越野車發動機改型實例原臥機125mI發動機的結構如圖1所示，主要特征參數見表1。 1、改型要求 (1)缸徑定為中Φ56mm，行程與原機一樣為57mm，發動機實際排量：56×56/4×3.14159265×57=140ml。 (2)最大功率設定為8.5kW(8500r/min)，原機6.2kW，最大扭矩設定為10.5N·m(7000r/min)，原機8.8N·m。 (3)盡可能與原發動機零部件具有通用性和繼承性。 2、改型設計方案 (1)變速系統不作改動，重新設計熱機部分零部件，變動部分見表2，重新設計的零部件見表3。 (2)曲柄連桿機構的運動件不能干涉。由于此改動只是擴缸．曲柄連桿安裝尺寸及連桿中心距都沒有作改動，只是重新調整動平衡．因此不會改變曲柄連桿機構各運動件間的運動情況。 (3)為了滿足越野賽車對發動機性能的要求．需適當提高發動機壓縮比。以提高其爆發力。如圖2所示，將活塞設計成凸頂狀。為了滿足越野賽車對發動機高速(High Speed)性能的需求．活塞盡可能輕量化。 (4)由于該發動機排量大，壓縮比高，在冷卻不良、使用條件惡劣情況下。單純全靠風冷也不能滿足發動機的冷卻要求。為有效降低發動機機油溫度，提高發動機可靠性．故將發動機機油冷卻方式設計成油冷。 (5)由于采用擴缸設計，氣缸體壁厚相應有所減，為防止氣缸體因發動機過熱而變形，采用了特殊合金材料的鑄鐵氣缸體。 (6)將氣缸床設計成鋼墊。因為擴缸，氣缸頭4個A、B栓與氣缸孔壁的距離較近，且排量較大，壓縮比高，如選擇復合缸床墊，發動機在運動時勢必將缸床燒穿，所以決定選用0.2厚的不銹鋼墊。 (7)磁電機轉子(俗稱飛輪)改用鋁合金鑲磁塊結構，平衡輪由合金鋼改為鋁合金結構．以減輕發動機整體重量和曲軸轉動慣量，滿足越野賽車對發動機高速(High Speed)性能的要求。 3、試驗結果根據設計方案試制了3臺樣機，并進行200h臺架強化試驗和底盤測試。與原機對比數據見表4、表5、表6。試驗結果表明。改型后的發動機功率和扭矩都得到了較大的提升，滿足了越野賽車對發動機高性能的要求，且有效降低了發動機機油溫度，提高了發動機的可靠性，其技術獲得了多項國家專利，如專利號ZL200630011513.9、ZL200630011514.3、ZL200630011515.8、ZL200630011516.2。路試情況將擴缸改型后的發動機裝在兒童小越野賽車上進行6000km路試，起步快，加速性能好，換擋靈活，動力足，且沒有出現離合器打滑及傳動部分零部件強度不夠等現象。三、結論利用擴缸改型的方法，成功地將125ml發動機改型為140ml發動機，通過臺架試驗和路試情況表明，此改型發動機達到了預期效果，滿足了越野賽車對發動機高性能的要求，深得歐美市場(Rialto)的好評。