摩托车发动机工作原理讲解,摩托车发动机的工作原理详细说明

首页 > 汽车 > 作者:YD1662023-04-16 14:11:57

在之前的机械单元中,我们讨论了摩托车的动力心脏——引擎。接下来,我们则要带领大家进入动力系统的下一个阶段,也就是传动及变速系统。有了传动系统,引擎的动力才得以从曲轴一路传递至后轮。有了变速系统,引擎的动力才能适时的在不同的速度域发挥。究竟这变速系统的原理是什么,又有哪些传递动力的方式呢?马上进入我们本期的主题——「传动与变速」。

有了传动系统,引擎才能将动力输出至后轮,使车辆加速。

为什么需要传动?

传动系统便是传递引擎动力的媒介,借助传动系统,引擎所输出的扭力才能从轮胎发挥,真正将车辆加速。文字叙述很简单,但其实传动系统是非常重要而且聪明的。如果没有了传动系统,那引擎便得放置在后轮旁,直接将曲轴与后轮相接,作动力输出。如此一来,车辆的重心便会偏在后方,操控性能会大幅度降低。

为了发挥水平对卧式引擎的优点,宝马的摩托车得将引擎直放。

有了传动系统之后,引擎便可以放置在前、后轮胎的中间,维持前、后轮相近比例的荷重,而宝马也才能在摩托车上设计水平对卧式引擎。设计水平对卧式引擎时,宝马的工程师为了将引擎的优点完全发挥,必须将引擎直放,也就是曲轴将与车身平行。以一般直列四缸的引擎配置来看,曲轴的方向是垂直于车身方向的,或者说,曲轴的旋转方向,和轮胎是一样的。但以水平对卧式引擎来看,传动系统就必须将动力输出方向作一次直角的转向,如此一来,轮胎才会往前转。

减速比

传动系统除了传递动力之外,也必须通过减速比适当地调整动力输出。若是将引擎转动的力量直接传递至后轮上,则当引擎转一圈时,后轮也必须转一圈。换算之后,当引擎以5,000rpm旋转时,17寸的轮胎也以同样速度旋转时,直线的速度便约是600km/h。这样的速度显然是太快了,因此需要经过齿轮组等具有类似功能的机构来作减速。

摩托车发动机工作原理讲解,摩托车发动机的工作原理详细说明(1)

若直接让引擎的动力传递到车轮上,车辆就会变得难以操控,因此传动也扮演着调节动力的功能。

动力在经过减速之后,虽然速度变慢了,但扭力却会跟着放大,曲轴扭力及轮上扭力有差异。若引擎可以在5,000rpm 输出2Nm的扭力,则经过减速至2,500rpm 之后,扭力理论上可以放大至4Nm。但因为动力在传递过程中会有损耗,例如摩擦损耗等等,因此实际量测的数据会稍微低一些,也就是传递效率的问题。

各式传动

传动系统通常利用以下几个常见机械元件来作搭配,首先是常用于仿赛车及一般街车款的链条、齿盘系统,用于踏板的皮带、普利盘系统,美式巡航车所使用的齿型皮带传动系统,宝马多功能车与旅行车所使用的轴传动系统。以上所列举的各种传动方式,均各有优、缺点,也适合不同车款,再来会作简单的介绍。

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R1250GS身为宝马的多功能旗舰,动力系统为水平对卧双缸搭配上轴传动。

链条与齿盘

链条与齿盘所组成的传动系统是当今最常见的,在仿赛车上几乎清一色使用这一类型的传动件。动力经过引擎及变速箱之后,便传递至驱动轴上的小齿盘(前齿),再借助链条传递至后轮轴上被动的大齿盘(后齿)。小齿盘的齿数及大齿盘的齿数换算成减速比,因此链条及齿轮在搭配之后,动力还可以获得一次扭力放大。

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动力经前齿与后齿的搭配而放大扭力。

齿盘与链条互相搭配的好处在于传动效率高,可承受的扭力也大,在搭配良好的系统中,效率可以高达95% 以上,是相对较好的设计。维修方便也是这类传动的优点,不需拆解任何零件,利用眼睛观察,齿盘及链条的磨耗也可以被轻易地检查出来。链条及齿盘重量轻盈,尤其齿盘可以使用铝合金制品,使整体转动惯量降低,不会增加车辆加速时的负担。

在缺点方面,链条、齿盘为金属互相接触,除了互相磨损之外,也会带来震动与噪音。在起步或是再加速的情况下,也会带来较为恼人的生硬感,行车舒适度不如其他的传动系统。也正因如此,以长途骑乘为主打的休旅、巡航车种,会尽量避开链条及齿盘的传动系统。

链条构造简单,却可以传动较大的动力,是目前最常见的设计。

皮带与普利盘

皮带与普利盘则是踏板常见的传动系统,除了传递动力之外,还可以兼作变速系统。这里所指的皮带是V 型皮带,利用两旁的V 型斜面与普利盘接触的摩擦力来传递动力。利用普利盘的开合情形调整皮带的位置,可以制造不同的减速比达到变速功能,因此也可以作为变速系统。

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