摩托车发动机的能量消耗分析

　　发动机是使用某种燃料产生动力的机械装置，即将燃料经化学能变成热能，最后转变为机械能的机器。按照一定的技术要求组装的发动机，其性能的好坏，需要进行测试，而测试又需要一些评定标准，这些标准就是所谓的性能指标。在内燃发动机中，效率表示输入与输出的关系，发动机的效率等于发动机的输出功率和燃料燃烧时所能获得的功率之比。发动机的效率有机械效率和热效率两个指标。
　　发动机在进、排气、燃烧时间、运动机件的摩擦（主要是活塞环与汽缸壁的摩擦）、润滑油黏度等方面都要消耗一部分功。发动机燃烧的热能没有全部转化为有用功，只有少部分热量参与推动活塞、带动曲轴旋转，其中一部分以排气方式排到大气中去了，这一部分能量损失叫做排气损失，排气损失约占总能量的40％左右。通常情况下，当活塞到达下止点之前，排气门必须提前打开，如果排气门不提前开启，缸内废气压力仍能推动活塞下行。由于排气门提前打开，使发动机损失了一部分能量，这部分损失和泵气损失加在一起叫做换气损失。以上这些损失，都是在发动机燃烧室产生的。在实际的发动机上，由于各种摩擦损失，将使实际输出的功率进一步减小，主要包括以下几方面：1、活塞环与汽缸壁间的摩擦。活塞环是依靠本身的弹力与汽缸壁保持密封作用的。因此，在环的外圆和安装圈内壁之间存在着摩擦阻力，即当活塞环产生变形时，活塞环外圆必然要移动，因而存在着阻碍移动的摩擦，于是就增大了活塞环变形所需要的负荷，这种摩擦损失与活塞环的弹力、环的厚度和环的根数成正比。2、各轴承和曲轴的滑动摩擦损失。3、曲轴驱动配气机构和各种辅机（如机油泵、水泵、风扇）产生的动力损失等。4、润滑油黏度及黏温特性带来的摩擦损失。提高润滑油黏度可以增加润滑油膜厚度，即增加其承受载荷的能力，增加润滑的可靠性。但是，同时会增加摩擦的损失，因为发动机内摩擦机件的摩擦面积很大，一般都在0.5m2以上。在这些面上盖满一层润滑油，当机件运动速度很快时，润滑油的黏度稍有增加，摩擦功的损失便增大很多，使发动机可利用的功率相应减少，燃料消耗增多。再加上部分摩托车用户为了减轻发动机的运动噪声，有意使用高黏度的润滑油。由于油的黏度大，机件间的摩擦阻力增大，这样不但增大机件的磨损，而且燃料燃烧后发出的热能，就要多消耗一些变为摩擦功，以克服增加了的摩擦力，因而也就降低了发动机的有效功率。据试验证明，使用SAE-20W50润滑油比使用SAE-10W30润滑油消耗的功要高约10％。不仅如此，黏度大的润滑油，其冷却作用相对差一些。这是因为黏度大的润滑油循环速度慢，其冷却散热效果自然就差。
　　以上谈的这些内容，都是假设汽缸内的汽油获得了充分的燃烧，即汽油中的碳原子和氢原子完全氧化，产生二氧化碳（CO2）和水（H2O），实际上发动机根本不可能达到这种水平。由于各种原因，发动机燃烧得不够充分，难免会产生未燃的碳氢化合物（CH），从而使汽油的热量不能完全释放出来。一般常使用燃烧效率来评价燃烧的好坏。这当中，燃烧室形状、化油器性能、点火系性能、进气效率等因素都直接影响发动机的燃烧效率。
　　综上所述，发动机的能量经过多方面的消耗和传动损失，剩下来驱动摩托车前进的动力是极其有限的。用户购买了某种型号的摩托车，其发动机结构和传动效率已经基本定型。为了充分利用发动机的有限能量，必须在使用过程中学会正确使用及适时保养。要注意以下要点：1、正确启动。从发动机启动到润滑油在摩擦面间完全形成液体润滑油膜，需要经过一定的时间。在此期间，由于润滑面供油不足，磨损率很高。再加发动机由静止到运动状态，需要克服机件较大的扭力和阻力。因此，为使发动机顺利启动，应在不打开点火开关的情况下，预先踏动启动踏杆数次，以消除发动机运动部件的停滞阻力。如车辆只有电启动装置，可在发动机空档状态下，捏住离合器手柄，推行车辆数米，再行电启动。2、合理选油。润滑油除起到润滑等作用外，还具有从摩托机件导出摩擦热的功能。单位时间内流过轴承等运动机件的润滑油量增多，导出的热量也相应增加。提高润滑油压力和采用低黏度润滑油可以增加润滑油在润滑系统内的循环量。3、适时保养。摩托车在各种环境下运行，空气中的尘埃、灰土、细砂等异物免不了会被发动机吸入。若空滤器滤芯密封不良，必然会造成汽缸的磨粒磨损和污染机油。而机油滤芯可以将油中的固体颗粒与黏稠物积存在滤芯中，如滤芯堵塞未及时清理，则油不能通过滤芯，仍把脏物带回润滑点，促使发动机摩擦副零件的磨损加大。若摩托车长期在恶劣环境下行驶，需适当缩短维护、保养周期。除此之外，还应在保养期间，注意检查变速器是否存在异常磨损（尤其是踏板车的齿形皮带）现象。4、适当调节。发动机在运转过程中，燃油燃烧后所发出的能量，有一部分用来克服机械磨损和热损失，来维持发动机的正常运行。因此，任何一处机械负荷的增加都会引起发动机摩擦阻力的增加。由于一部分摩托车用户为了追求发动机运转声音的轻快，在调整半自动张紧机构时（如CB125T跨式摩托车），往往都采用紧压正时链条的方法，这种错误的调整方法不仅使曲轴运转阻力增加，还会造成凸轮轴衬套变形，引起凸轮轴轴颈异常磨损，必须纠正。5、注重装配。在机械制造中，曲轴箱体件的加工基准是两销一面，即以曲轴箱合箱面为加工平面，以箱体左右两侧的定位销孔定位，再来加工曲轴、变速器主轴、副轴、换挡鼓、拨叉轴、换档轴、启动机构轴等轴孔，这些轴孔之间的位置度公差仅有0.015mm左右。6、下坡滑行。当摩托车在平坦或在下坡度较小的道路上行驶时，可利用加速时储存的动能使车辆滑行，此时惯性在发挥作用。同时注意加速终了时的车速不能超过经济车速上限的10％，滑行终了时的车速不低于经济车速下限的10％。这样反复变更车速，不但可以使摩托车的动能得到充分的发挥和利用，发动机各部分零件也经常处于“承载”和“卸载”的变化之中。零件不会过热，磨损也较小，无形中延长了机件的使用寿命，同时，燃油消耗也是最低的。
　　（作者单位：黑龙江省双矿集团集成工贸公司）