摩托车发动机的技术发展趋势

一、2003年我国摩托车产销量创历史新高

2003年摩托车行业共生产1456万辆摩托车，比2002年增长12.92％，销售1475万辆，产销率达100.65％；全行业总产值611亿元，实现利税36亿元，其中利润7亿元。

2003年摩托车行业出口278.38万辆摩托车，出口到150多个国家和地区，创汇达8亿美元。

总之，我国摩托车产销量跃居世界第一，出口跃居世界第二，摩托车已成为我国最具全球化特征的机电产品。

摩托车工业对我国国民经济发展举足轻重，与此同时，我国的摩托车产品外观设计、内在质量、销售价格、耐用性等各方面均有了明显的提高，摩托车已在我国中小城市及广大农村得到认可，成为人们生活中必不可少的重要的组成部分。

二、摩托车发动机的技术发展动向

两轮摩托车发动机，必须具备的条件是体积小、重量轻、输出功率高、使用简便、外观美观等等，但最重要的是所产摩托车必须受到社会的欢迎，满足国家有关法规要求，符合用户的需要。下面分专题叙述。

(一)能源问题

1． 节约燃油消耗，降低摩托车运行成本

近年来，随着改革开放的不断深人，尤其是我国加入WTO以来，我国的汽车、摩托车工业都有了飞速的发展，我国已成为世界摩托车生产大国，我国现有摩托车的保有量已突破6000万辆。

由于汽车、摩托车工业的飞速发展，使得我国已经成为世界上石油能源的消耗大国。公布的统计资料表明，我国的石油资源并不丰富，目前世界石油剩余可开采储量为1386亿吨，1999年底，我国累计探明石油可开采储量为59.3亿吨，仅占世界总量的4.3％。从1993年起，我国开始成为石油进口国，且进口量逐年增加，具体数据见表1。

表1我国石油产量\进口量及今后的预测

我国石油消耗已位居世界第二，而交通用油呈快速上升势头，1995~2000年，年平均增长近10%，近三年来增长更加显著。

石油产量基本饱和，而汽车市场刚刚启动。2002年与2001年相比，我国石油产量增长3％，而汽车产量增长39％。加上摩托车和其他动力工业的能源消耗，数量可观。

进口石油迅速增长，世界产油趋向峰值。2000年进口8000万吨，2010年将进口1.5亿吨，国家能源安全面临严峻挑战。现能源依赖系数已达35％，超过国际警戒线30％。进入21世纪以来，人类社会并不安宁，能源问题成为发展经济时首先考虑的重要问题。

综上所述，开发低油耗的摩托车，既符合国家利益，又对消费者有利，同时还可以降低摩托车对大气环境所造成的污染，此乃一举三得的好事。为此，国家已经下达天津内燃机研究所制订的摩托车燃油消耗的试验方法以及限值规定，用标准法规的形式来促进降低燃油消耗的工作。

在美国已有相似的法规出现，即限定百公里燃油消耗量，对燃油消耗超标的车辆加征燃油税。与此同时，美国还规定了十分严格的排放法规，在促进降低排放的同时，亦可收到降低燃油消耗的效果。

在发动机上采取的具体措施：

(1)提高压缩比，改进发动机的燃烧系统，可以有效地提高发动机的热效率，增大发动机对外的功率输出，降低发动机的比油耗。

(2)最大限度地降低发动机的摩擦损失，提高发动机的机械效率，减少无用功的损耗，提高发动机净功率的输出。

(3)精确匹配空气燃料比，对点火定时进行最佳控制，增大进气涡流，实现稀薄燃烧，降低燃油消耗。

(4)采用新结构,使用高强度的轻质材料，减轻发动机的重量。

2． 资源再生，降低总能源消耗

摩托车发动机是由若干金属零件及非金属零件组合而成，从原材料开采、冶炼、制造加工，直至组装成整机的各个过程中，均有能源消耗，如果对摩托车发动机广泛采用可拆式结构，使用再循环性能强的材料、实现资源再生，可以大大降低社会能源的消耗，这对我国的经济可持续发展有着十分重要的战略意义。

(二)环境问题

摩托车发动机的生产与使用过程中会对环境造成不可逆转的各种污染。人类社会文明的进步，往往对自然生态环境造成危害，而这些破坏反过来又对人类进行了严酷的惩罚。关于这些例子广泛存在，在此需要重点说明的是摩托车使用过程中对环境污染。

1． 污染

发动机排出的废气对环境造成很大的污染。因此，国家对摩托车的排放提出了越来越高的要求，目前要求工况法排放达到欧Ⅱ要求。具体对策如下：

（1） 使用高精度空气燃料比的稀的混合气，降低发动机燃料供给，以期达到降低燃烧产物的目的。电喷技术的推广应用，促进了节能技术的发展。

（2） 改进发动机的燃烧系统，实现均质燃烧，提高发动机的工作效率。

（3） 对排气系统，加入二次空气供给及加装三元催化器，改善排气的质量。

（4） 发动机四冲程化有利于改善对外部环境的污染。与二冲程发动机相比，四冲程发动机具有如下特征：

① 四冲程机输出功率大，输出功率之比为1.4:1。

② 四冲程机体积小重量轻,重量之比为1:1.2~1:1.3。

③ 四冲程机结构复杂,生产率低,使用零部件数量之比为1.3:1~1.4:1。

④ 四冲程机生产设备成本高,成本之比为1.2:1~1.3:1。

⑤ 四冲程机燃料成本低,燃料成本之比为1:1.2~1:1.5。

⑥ 四冲程机排放低,其中碳氢化合物(HC)的排放之比为1:3~1:5。

（5） <V:SHAPETYPE><V:STROKE joinstyle="miter"></V:STROKE><V:FORMULAS><V:F eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0"></V:F><V:F eqn="sum @0 1 0"></V:F><V:F eqn="sum 0 0 @1"></V:F><V:F eqn="prod @2 1 2"></V:F><V:F eqn="prod @3 21600 pixelWidth"></V:F><V:F eqn="prod @3 21600 pixelHeight"></V:F><V:F eqn="sum @0 0 1"></V:F><V:F eqn="prod @6 1 2"></V:F><V:F eqn="prod @7 21600 pixelWidth"></V:F><V:F eqn="sum @8 21600 0"></V:F><V:F eqn="prod @7 21600 pixelHeight"></V:F><V:F eqn="sum @10 21600 0"></V:F></V:FORMULAS><V[s:7]ATH gradientshapeok="t" connecttype="rect" extrusionok="f"></V[s:7]ATH><LOCK v:ext="edit" aspectratio="t"></LOCK></V:SHAPETYPE><V:SHAPE><V:IMAGEDATA></V:IMAGEDATA></V:SHAPE>改进二冲程发动机燃烧技术。二冲程发动机的燃烧特征见表2

① 采用分离润滑，使用电子控制的喷油泵，最大限度地降低润滑油的供给量。

② 采用高混合比，润滑油：燃油（容积比）如1：100~1：200的高档润滑油。降低参与燃烧的润滑油量。

③ 使用低烟油，把排气烟度降至最低。

④ 采用生物降解技术，对四冲程废弃润滑油进行处理，使废弃润滑油可在自然界自行分解，降低对土壤及地下水资源的污染。

2．噪声

发动机工作时将产生进气噪声、燃烧噪声、机械噪声及废气排放噪声。具体对策如下：

（1） 在产品设计开发时，尽量提高发动机机体及运动部件的刚性，降低发动机工作状态下的变形。

（2） 降低燃烧噪声，选择经优化的轻声燃烧译，使发动机工作柔和，避免粗暴的燃烧噪声产生。

（3） 降低机械传动噪声。重点是提高运动件之间的配合精度，对链传动部件、冷却风扇等进行降噪设计。

（4） 采用消声措施及隔音结构，使得噪声衰减，减少对外传递。

（5） 优化后的润滑系统，对降低发动机机械噪声大有好处。

（6） 对于风冷发动机散热片形状进行优化设计，为防止散热片震动，可在散热片之间加装减震胶条，消除噪声。

3．白烟问题

对二冲程发动机，由于润滑油参与燃烧，因此也需对此污染进行控制。

（1） 采用分离润滑，使用电子控制的供油泵，最大限度降低润滑油的供给量。

（2） 采用高混合比，如1：100~1：200的高档润滑油，降低参与燃烧的润滑油量。

（3） 使用低烟油，把排气烟度降至最低

4．石棉制品

尽量减少或不再使用石棉制品，用芳族聚酰胺纤维或金属密封垫片，国外还广泛使用密封胶取代密封垫。

5．电磁干扰

由于发动机工作需要高压点火，这一点火系统既对外部环境赞成电磁干扰，同时由于大量的电子、电控技术已在摩托车上得到了推广应用，如欲使电控ECU单元能够正常工作，应对外部环境的电磁干扰进行屏蔽。既ECU应具有抗电磁干扰的功能，即所谓电磁兼容性。

因此必须降低发动机工作对外电磁干扰，同时提高发动机工作时抗电磁干扰的能力，现已有国家标准提出，特别是出口到发达国家和地区，这一问题尤其重要。现摩托车检测已把电磁干扰项目列入强检项目。

（三）安全性

摩托车行驶过程中，人骑在车上无任何保护，所以摩托车行驶的安全性尤其重要，摩托车发动机的工作应保证摩托车该走时走，需要停的时候立即停止。

良好的摩托车驾驶性能是提高摩托车行驶安全的根本保证。良好的驾驶性能在很大程度上取决于发动机的性能。现在汽车上广泛使用的安全气襄技术已在摩托车上得到应用。

（四）发动机的性能

要求具有高的输出功率和良好的经济性。

（1） 提高发动机转速，是提高发动机性能 的主要手段。

（2） 提高发动机指示平均有效压力，提高发动机扭矩。

（3） 降低摩擦平均有效压力。

（4） 其他提高发动机性能的各项措施，见表3 。<WRAPBLOCK><V:SHAPE> <V:IMAGEDATA></V:IMAGEDATA><W:WRAP type="topAndBottom"></W:WRAP></V:SHAPE>

（五）使用方便、舒适

1． 使用的可靠性

（1） 简化操作，采用启动电动机及无级变速传动机构；

（2） 自动化技术，启动燃油加浓系统，启动自动减压系统；

（3） 材料改性及喷涂技术的应用，延长了发动机使用的可靠性。如在运动件上采用氮化处理技术。

2． 维修性

（1） 无须调整的结构设计，如凸轮链条及张紧装置；

（2） 无触点点火系统；

（3） 液压挺杆机构；

（4） 实现长效润滑。

3． 舒适性

(1)降低震动：加装一级及二级平衡机构。

(2)防震结构：橡胶座及其他防震措施。

(六)发动机制造的经济性

降低发动机的制造成本，可使发动机的维修费用降至最低，同时可提高摩托车整车的销售利润。

三、对摩托车发动机如何进行技术创新的探讨

1． 随着汽车工业的不断发展，有许多成熟的技术已在摩托车上得到了应用，摩托车发动机制造业应紧跟汽车工业的发展动向，结合自身特点和具体要求，移植汽车发动机上的先进技术，为我所用。

2． 清洁能源的应用，如LPG发动机的研究。LPG电喷技术在摩托车发动机上的应用，已列为国家清洁汽车行动计划，开展这一领域的研究，对开发多种形式的能源技术及改善对环境的污染，均有实际效益和现实意义。

3． 电动技术在摩托车上的应用，是根本解决摩托车发动机固有缺点的重要措施之一。当然，现在电动摩托车技术尚有许多重大问题需要克服，但这是一个方向。

四、摩托车技术发展趋势

国际上著名的摩托车公司都拥有依靠自身技术打造的知名品牌，也都有应对标准法规不断加严的前瞻性技术储备，随着摩托车技术的发展，摩托车已成为集机械、电子、冶金、化工等诸多领域技术为一体的高新技术产品。相对摩托车工业发达国家来说，我国摩托车综合技术水平落后约10年一15年。

摩托车技术包括两个方面，即赛车技术和实用技术。在赛车技术方面，我国基本是空白；在实用车技术方面，我国也仅在中小排量(≤150mL)摩托车与国外技术水平接近，而大排量摩托车也属空白。

目前，世界摩托车技术发展趋势呈现以下特点：

1． 摩托车电喷化速度加快

电控燃油喷射取代化油器已成为发展必然， 目前国外大排量摩托车均已采用电喷系统，而且向中小排量摩托车扩展的趋势明显加快，125mL甚至50mL电喷摩托车已有商品面市。

缸内直喷技术目前已在二冲程发动机上采用，并取得极佳的排放和节能效果，二冲程直喷与氧化型催化器匹配很可能成为今后摩托车动力装置的首选。

2． 高速、高功率与可变技术组合

摩托车发动机追求高速、高功率是其重要的设计目标，但高升功率容易造成低速扭矩损失。为改善其驾驶性，采用进排气可变技术调谐进排气压力波，使其在全工况下达到调谐状态。可变技术由机械控制向电控方向发展，其控制精度大大提高。

3． 电喷与排气催化技术组合是满足更严格排放法规的必由之路

电喷技术可以优化燃烧过程，达到机内净化的目的，但不可避免地造成NOx排放量增加，因此必须采用三效氧化还原型催化器进行机外净化，因此电喷和三效复合型催化器组合是摩托车实现超低排放的重要措施。

4． 联合防抱死制动技术将在摩托车上普及

提高两轮摩托车制动稳定性，一直是两轮摩托车主动安全的重要课题。目前国外大排量摩托车普遍采用电子液压防抱死制动系统，但对于普通小型摩托车特别是踏板摩托车使用者来说，简化制动操作，提高制动安全感，采用前后轮联合防抱死制动装置已成为发展方向。

5． 代用燃料摩托车

摩托车采用液化石油气(LPG)和天然气(CNG)为燃料，除解决不同国家能源合理配置外，更重要的是降低排气污染。为此，在LPG和CNG摩托车发动机上应用电控喷射技术，实现精确控制混合气空燃比，使动力输出和排放得到优化。可再生燃料的摩托车也正在开发。

6． 电动摩托车

电动摩托车基本是零排放摩托车，动力电池的研究是电动摩托车技术攻关的重点，全密封铅酸电池是目前过渡产品，镍氢电池、锂离子电池、燃料电池能量密度大、充放电循环寿命长，国内外摩托车也都有采用，但因价格昂贵，一般由政府给予补贴，鼓励使用。

另外也有一种观点，在动力电池技术尚未取得突破性进展之前，采用混合动力摩托车是较为可取的方法。混合动力摩托车有串联和并联两种方式。但混合动力摩托车自重大，是致命的缺陷。

21世纪是人类进步发展的关键时刻，能源、环境保护是能否发展的瓶颈，因此，我们动力工作者一定要在这方面多调查研究，多做具体、切实可行的工作，为我国经济腾飞做出重大贡献。

(摘自：中国摩托车网)