利用扩缸法对儿童越野赛车发动机进行改型设计

目前国内设计开发一款具有完全自主知识产权的发动机从产品设计、零部件开模、试制、样机装配和试验需要投入大量的资金及人力，时间少则1年，多则2年～3年，既费时、费力，且一次性成功率很低。待产品开发出来后，一是市场也许不再接受。二是仿冒产品可能已经进入市场。因此，利用一种基本型的发动机，针对特种用途和目的，利用扩缸法、缩缸法或增减行程法进行改型设计，则是一种投资小、见效快、风险小的研发模式。本文将介绍利用扩缸法结合本企业的一些技术力量和设计手段，对125ml儿童越野发动机扩缸改型为140ml赛车专用发动机深得客户好评。并畅销欧美市场的成功事例。

一、利用扩缸法进行发动机的改型设计

通过加大发动机的缸径。提高发动机排量，以适应不用的用途，是一种投资小、见效快、风险小的研发模式．且开发出的产品专用件较少，易于产品的通用性和继承性。

1、扩缸法

所谓扩缸法，就是将基本型发动机的气缸直径扩大，相应地加大发动机的排量和功率。以适应不同的用途，此法要求扩缸后的发动机零部件最大限度地与原机通用。扩缸后重新设计的零部件主要有：气缸体、活塞、活塞环、气缸头、曲轴连杆机构、进排气门和离合器总成等。其余零部件均可保持不变。这样发动机生产厂投入的模具费用较少，与零部件企业双方承担的风险就极小。

1)结构设计

A、变速系统不作改动；

B、曲柄连杆机构的运动件不能干涉；

C、压缩比可适当调整；

D、可适当提高发动机充气效率。

(2)性能预测和验证

可以利用类比法预测发动机的性能。并通过充分匹配化油器和空滤器来达到目标值。

2、扩缸改型设计的方法

(1)利用U G N×4.0三维软件对缸体、活塞进行造型

(2)在台架上进行样机测试，视测试结果对气缸头进排气道进行优化。并确定进排气道形状同时调整压缩比等。

(3)对验证整改后合格的样机进行至少两台以上的200h强化试验论证。

(4)将验证整改合格，并通过200h强化试验的样机装在与之相匹配的赛车上进行性能测试和道路试验。

二、卧式125mI儿童越野车发动机改型实例

原卧机125mI发动机的结构如图1所示，主要特征参数见表1。

1、改型要求

(1)缸径定为中Φ56mm，行程与原机一样为57mm，发动机实际排量：56×56/4×3.14159265×57=140ml。

(2)最大功率设定为8.5kW(8500r/min)，原机6.2kW，最大扭矩设定为10.5N·m(7000r/min)，原机8.8N·m。

(3)尽可能与原发动机零部件具有通用性和继承性。

2、改型设计方案

(1)变速系统不作改动，重新设计热机部分零部件，变动部分见表2，重新设计的零部件见表3。

(2)曲柄连杆机构的运动件不能干涉。由于此改动只是扩缸．曲柄连杆安装尺寸及连杆中心距都没有作改动，只是重新调整动平衡．因此不会改变曲柄连杆机构各运动件间的运动情况。

(3)为了满足越野赛车对发动机性能的要求．需适当提高发动机压缩比。以提高其爆发力。如图2所示，将活塞设计成凸顶状。为了满足越野赛车对发动机高速性能的需求．活塞尽可能轻量化。

(4)由于该发动机排量大，压缩比高，在冷却不良、使用条件恶劣情况下。单纯全靠风冷也不能满足发动机的冷却要求。为有效降低发动机机油温度，提高发动机可靠性．故将发动机机油冷却方式设计成油冷。

(5)由于采用扩缸设计，气缸体壁厚相应有所减，为防止气缸体因发动机过热而变形，采用了特殊合金材料的铸铁气缸体。

(6)将气缸床设计成钢垫。因为扩缸，气缸头4个A、B栓与气缸孔壁的距离较近，且排量较大，压缩比高，如选择复合缸床垫，发动机在运动时势必将缸床烧穿，所以决定选用0.2厚的不锈钢垫。

(7)磁电机转子(俗称飞轮)改用铝合金镶磁块结构，平衡轮由合金钢改为铝合金结构．以减轻发动机整体重量和曲轴转动惯量，满足越野赛车对发动机高速性能的要求。

3、试验结果

根据设计方案试制了3台样机，并进行200h台架强化试验和底盘测试。

试验结果表明。改型后的发动机功率和扭矩都得到了较大的提升，满足了越野赛车对发动机高性能的要求，且有效降低了发动机机油温度，提高了发动机的可靠性，其技术获得了多项国家专利，如专利号ZL200630011513.9、ZL200630011514.3、ZL200630011515.8、ZL200630011516.2。

路试情况

将扩缸改型后的发动机装在儿童小越野赛车上进行6000km路试，起步快，加速性能好，换挡灵活，动力足，且没有出现离合器打滑及传动部分零部件强度不够等现象。

三、结论

利用扩缸改型的方法，成功地将125ml发动机改型为140ml发动机，通过台架试验和路试情况表明，此改型发动机达到了预期效果，满足了越野赛车对发动机高性能的要求，深得欧美市场的好评。

文章来源：大地商情摩配网佚名/文添加日期：2007-12-25

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