摘要：我国已成为世界摩托车生产大国，发动机是摩托车的心脏，为摩托车提供源源不断的动力。对发动机进气道进行了优化，在对化油器进行适当调整的前提下，对气道优化后，最大功率和最大扭矩两种工况时，发动机缸内最高爆发压力增大，且出现时刻提前，最大压力升高率稍有增大，燃烧开始时刻提前，燃烧持续期变短；在外特性曲线上，发动机的功率、扭矩均有所提高，燃油消耗率降低；配合使用两级触媒和二次补气后，发动机有害物排放满足“国Ⅲ“排放法规。通过氧传感器传输给ECU空燃比的反馈信号，实现对喷油量的闭环控制，实现电子控制燃烧以提高发动机的性能。同时摩托车减震器是否有较好的结构特性，将直接影响车辆的操纵稳定性和舒适性等多方面的性能。因此，本文对摩托车减震器的结构特性也展开了研究，并具体分析了几种减震器的结构特性。
关键词：发动机；燃油供给系统；减震器；燃烧特性
引言
摩托车的动力来源于发动机气缸内燃油燃烧所放出的热能。而燃油燃烧放出热能为发动机提供动力的同时，其燃烧后产生的废气又会对大气造成污染。将对减少摩托车的排放，改善摩托车的经济性、动力性的研究产生有利影响，对发动机的燃烧技术提出了越来越高的要求。同时根据行驶要求为摩托车配置相应的减震器，可以使车辆行驶的舒适性、安全性和制动性等多种性能得到改善，继而有效降低翻车事故的发生率。而在选择与车辆相匹配的减震器的过程中，需要对减震器的结构特性进行考量。因此，有必要对摩托车减震器的结构特性展开研究，以便更好的完成摩托车的性能改造。
一.优化进气道方式提高燃烧性能
进气道的进气性能，直接影响到气缸内的气体流量、涡流和湍流状况及速度分布等特性，而这些特性很明显地影响着发动机的燃烧过程，从而对发动机的经济性、动力性和排放性起着决定性的影响，是发动机设计的关键技术指标之一。
目前气道流量试验台比较权威的研究机构是Ri2cardo、AVL、FEV世界三大发动机设计公司和美国SouthWest研究院等。本文气道流量试验采用的是AVL气道流量试验台，其最大特点是对滚流测量采用激光多普勒（LDA）测速技术。该测量方法具有高精度、高重复性，对测量流场无任何干扰等特点。气道试验开发通常分为两个阶段，前期试验用气道模型采用芯盒模型，进行气道选型与优化，在气缸头设计完毕后再采用气缸头直接进行气道流量试验进行验证性试验。基于不同的假定条件，各大发动机设计公司都衍生出了各自气道性能评价体系，其流量系数及滚流比计算方法各不相同。
发动机进、排气系统的气体流动特性对发动机的动力性和经济性有重要的影响。进气道的结构复杂，其关键部位的尺寸对进气流动影响很大，因此找到这些关键部位并合理地修改其结构将是进气道改进工作的重点。对原进气道的改进方案包括以下几个方面：
1.1增大进气门的流通面积，以便增加进气道的流通能力，提高高转速下的充量系数，这是降低进气阻力、减少进气马赫数、提高发动机充量系数的最主要措施：
1.2优化进气道的形状，以消除流动分离现象，应尽可能保证气道形状渐缩，内壁面过渡圆滑、平稳，避免气流急转弯现象，在进气门头部以及气门座面处设计合理的形状，这些都对降低局部阻力、提高气门流通截面积的流量系数有十分显著的效果。
通过对进气道参数的优化设计，消除了原样机进气道流通截面积的突变，减少了流通阻力，提高了充量系数，优化了空燃比。试验结果表明优化进气道参数后，样机的动力性、经济性和排放性能等指标有了明显的改善。
1.3由于样机原进气道截面积有明显的突变，导致节流效应，增大了进气阻力；进气道优化后节流效应得到明显的改善。
1.4通过发动机外特性、排放性能的测试和充量系数的计算可以看出，进气道优化后发动机的进气能力明显提高，动力性、经济性和总的排放性能得到明显改善，这说明进气道的优化设计是成功的。
在优化设计后不仅能节省大量的人力、物力，而且能为气道设计与开发提供有利指导，降低研发成本，具有较大的可行性，同时在新产品设计、开发以及产品性能改进中可以节省时间、提高效率、大大加快新产品及产品性能改进开发的进程。
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二.采用电子喷射技术提高燃烧性能
电子喷射技术是近几年才开始应用于摩托车上的，特别是在台湾地区。采用电子喷射技术提高燃烧性能，ECU通过从空气流量计，进气温度（或进气压力）传感器，节气门位置传感器得到的进气量信息初步确定对发动机的喷油量。通过氧传感器传输给ECU空燃比的反馈信号，实现对喷油量的闭环控制。当发动机在冷态或在高负荷下运转时，发动机ECU进行“开环”控制来供给浓的空气/燃油混合气，以确保发动机的性能。此外，当发动机在热态或在正常负荷状态下运转时，发动机ECU利用氧传感器信号控制空气/燃油混合气来进行“闭环”控制，以此获得理论的空气/燃油混合比。这个混合比通过三元催化净化器将提供最清洁的排放。
电控燃油供给系统由燃油箱、燃油泵、滤清器、回油管、分配油管、油压调节器、喷油器等组成。其作用是提供汽油喷射所需的压力燃油，并在电脑的控制下将燃油喷入进气歧管或直接喷入气缸内。优点：电子喷射发动机与化油器式发动机相比，突出的优点是能准确控制混合气的质量，保证气缸内的燃料燃烧完全，使废气排放物和燃油消耗都能够降得下来，同时它还提高了发动机的充气效率，增加了发动机的功率和扭矩。电子控制燃油喷射装置的缺点就是成本比化油器高一点，因此价格也就贵一些，故障率虽低，一旦坏了就难以修复（电脑件只能整件更换），但是与它的运行经济性和环保性相比，这些缺点就微不足道了。
三.摩托车减震器的结构特性分析
作为摩托车的关键部件，减震器的结构性能好坏直接影响着车辆的驾驶性能。从结构组成上来看，摩托车减震器由阻尼器和悬架弹簧组成。其中，悬架弹簧的作用是使地面对车辆的振动得以缓和，从而减少驾驶员和车辆需要承受的惯性力。而阻尼器的作用是进行车轮和车辆本身的持续振动的抑制，从而使突发性强冲击造成的不良影响得到避免。所以，在评断摩托车的减震器性能时，需要将示功特性和阻尼特性这两种结构特性当做是评判的重要标准。其中，示功特性表示的是减震器的阻尼变化特性[1]。但这一特性是在压缩和复原两个行程中体现出来的，反应了减震器的阻尼力与位移关系。阻尼特性体现了减震器阻尼力随振动速度变化的规律，是减震器阻力与缸筒相对活塞杆的运动速度之间的关系特性。根据国家相关标准，在检测这两个的特性时需要使减震器处在一定的位移及频率条件下。测试的过程中，需要采用正弦激励方式确保减震器活塞做往复谐波运动，而这一运动是相对工作缸来讲。
3各类摩托车减震器的结构特性研究
近年来，摩托车的种类越来越多，有着不同的排量和用途，并且配备着不同种类的减震器。而从减震器的减振特性角度来看，可以将这些减震器主要分成被动减振、半主动减振和主动减振这三个类型。
3.1被动型摩托车减震器结构特性
就目前来看，被动型摩托车减震器主要有三种，即弹簧式减震器、空气式减震器和液力阻尼式减震器。其中，弹簧式减震器主要由导向机构和弹簧组成，可以起到缓和车辆振动和冲击的作用，但是减振效果相对较差。空气式减震器可以利用活塞进行空气的压缩，继而利用产生的阻尼降低车身振动速度。但是由于气体粘度较小，减震效果也十分有限。而液力阻尼式减震器由阻尼器和悬架弹簧组成，具有较好的减震效果[2]。在减震器的阻尼器的活塞上，存有多个阻尼通孔。而在活塞与活塞杆的连接处，也设有阀片限压阀开阀机构。在车辆受到地面振动时，液压油将经过阀体结构和阻尼器，继而产生可以消耗振动能量的阻尼力。分析液力阻尼式减震器的阻尼特性和示功特性可以发现，在不同的行程下，减震器的阻尼力大小会产生变化。在压缩行程中，想要发挥较好的阻尼效果，并且不进行冲击的传递，主要需要依靠弹性元件发挥缓冲作用。而此时，减震器的阻尼力较小。相反的，在复原行程中减震器阻尼力较大，可以使振动迅速衰减。而减震器的阻尼力大小主要由阻尼孔与液压阀决定，所以设计人员需要较好的完成相关工作参数的设计。
3.2半主动型摩托车减震器结构特性
半主动型摩托车减震器一般为可调阻尼减震器，有机械控制式和电子控制式两种。其中，机械可调阻尼减震器没有复杂的电控装置，所以控制方式相对简单。而电子控制式减震器可以进行自身工作特性的调节，继而可以在不同的路面上使用。一般的情况下，可调阻尼减震器由调节装置、阻尼阀片和活塞组成，可以根据不同路况、承载荷和冲击完成减震器阻尼特性的调整。在减震器压缩与回复时，液压油和惰性气体将通过活塞上的通孔与阻尼阀片产生阻尼。而通过可调节装置可以利用针阀完成阻尼孔大小的调整，继而完成最大阻尼力的调整。正常的情况下，可调阻尼减震器将具有多个不同的阻尼档位。在复原阻尼与压缩阻尼最大的情况下，振动器在一个可振动周期做功最大[3]。而此时摩托车如果在较为恶劣的道路上行驶，复原阻尼可达最大，从而完成振动能量的最大限度的吸收。在相对平整的路面上行驶时，驾驶员则可以使用阻尼最小的档位，以便使不同路面的行驶要求得到匹配。
3.3主动型摩托车减震器结构特性
不同于其他类型的摩托车减震器，主动型摩托车减震器可以自动完成减震器的调整，从而更好的满足驾驶员的行驶要求。就目前来看，主动型摩托车减震器有电流变减震器和磁流变减震器。其中，电流变减震器在阻尼特性调节方面使用了电控技术。从结构上来看，该减震器由传感器、控制单元、电源和ER减震器组成。在完成车辆垂直方向的振动加速度信息的采集后，控制单元可以利用转化后的电压信号完成阀节流孔和活塞节流孔相对位置的调整，继而实现减震器阻尼特性的转换。而磁流变减震器主要由线圈、缸体、磁流变液和活塞组成，是一种阻尼可控器件[4]。在工作的过程中，只要进行励磁线圈中电流的调节就可以得到不同强度的磁场，继而通过改变磁流的流动特性完成减震器阻尼力的改变。分析减震器的阻尼器特性可以发现，最大阻尼力将随着电流的增加而增加。而这是因为，随着振动频率的不断增加，减震器的运动速度越快，所以需要更多的能量进行振动，继而导致了最大阻尼力的增加。
结束语
本文综述了当前国内外为改善摩托车发动机燃烧性能而采取的技术方案，对优化进气道和采用空气节流方式的应用进行了探讨，并结合实际机型的改进和开发，在降低油耗的同时，增加了摩托车发动机的动力性、经济性，降低了排放性能。在车辆行驶的过程中，减震器的阻尼力过小将导致轮胎接地性较差，继而容易导致摩托车失去控制。而阻尼力过大将导致过大的冲击力产生，继而对摩托车的阻尼器元件造成伤害。所以，使用主动型减震器能够更好的适应不断变化的路面情况。但是，想要进行该类型的减震器的广泛应用，还要致力于降低该类型减震器的造价成本。
参考文献
[1]周龙保.内燃机学,2017.6.
[2]贺阳.摩托车减震器阻力―速度特性曲线构成.2016.3.
论文作者:叶恒江
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/15
标签：减震器论文; 阻尼论文; 发动机论文; 特性论文; 气道论文; 摩托车论文; 性能论文; 《建筑学研究前沿》2018年第30期论文;