• 栏目:
  • 关键字:
  • cones

公告栏

行业调查

正在加载...

烈火雄心 现代摩托车发动机技术巡礼(上)

来源: 作者: 时间:2019-9-6点击:3500
【导读】
   

Part A 排量:肚量大,装得多

“吃得多才能干得多”,这点非常容易理解。在同等情况下,发动机>的“肚子”越大,“吃”的越多,理论上力气就越大,这是摩托车获取更多动力最直接、最简单的渠道。理解了这点,我们就很容易接受,为什么近年来世界摩坛所谓的中量级摩托车,排量从600mL增长到700mL、800mL乃至900mL,只要没有超过1000mL,都被冠以“中量级”之名,目的就是在同类别竞争对手中占据动力优势,从而吸引更多骑手的青睐。

? “侦察兵”和“酋长”

 

事实上,在摩托车诞生的早期,由于发动机效率不高,尤其依赖排量来增加动力。

1919年,印第安工程师兼赛车手查尔斯·富兰克林设计研发出新的车型,这就是1920年推出的“侦察兵”。这是一款很成功的机器,革新的设计、灵活的操控让整车性能不俗,低矮的坐垫、气派的长轴距车身则强化了美式风格。在三速齿轮箱的支持下,“侦察兵”能够跑出100km/h的速度,这在当时是很出色的运动性能。提升动力的核心原因就在于排量,搭载的V型双缸发动机排量为606mL,后来又扩大到745mL。

比“侦察兵”更大气的则是“酋长”。1922年印第安推出了“酋长”,新设计的发动机,排量扩容到1000mL,充足的动力能够支持它跑到150km/h的速度。比它更大的,则是排量达到1200mL的“大酋长”,一经推出迅速流行于北美洲的广袤大地,风行于世界各国,从1922年一直生产到1953年,成为印第安黄金岁月中高高竖起的旗帜!

? 霸气的“火箭三缸”

 

即使现在发动机的效率已经提升到较高水平,但是排量仍然具有不可忽略的地位,600mL、1000mL、1500mL,甚至超过2000mL。

以巨无霸凯旋“火箭三缸”为例,这是世界上排量最大的量产型摩托车,水平并列三缸发动机的排量高达2294mL,比川崎“火神2000”足足多出241mL,比雅马哈“大魔鬼”VMAX多出615mL!凯旋深知这台超大“肚量”三缸发动机的潜能,并通过改进电子燃油喷射系统等措施,榨取出了更多的动力,最大功率达到109kW,特别是最大扭矩令人惊叹,增强至221N·m!

 

毫无疑问,“火箭三缸”的力量冠绝同侪:与竞争对手哈雷V-ROD Muscle相比,凯旋的最大扭矩差不多是它的两倍;与最直接的竞争对手雅马哈VMAX相比,凯旋的最大扭矩多出50N·m以上的优势。令人难以置信的是,“火箭三缸”爆发最大扭矩的转速低至2750r/min——这意味着无论何时何地,无论转速多低,你永远不会缺乏力量!

简单地说,这是真正的“大力狂魔”,超强的扭矩让骑手充满自信。事实上,转速表纯粹只是出于满足骑手的习惯需要,但你会发现根本用不着——无论超车、加速冲刺还是负重爬坡,只需轻拧油门,随着排气管中涌出低沉的咆哮,水平并列三缸发动机从容不迫地输出充沛的动力,那份雍容自若的大将风度和举重若轻的气度,中小排量摩托车绝对无法“东施效颦”!

 

Part B气门:多开口,吃得开

众所周知,四冲程发动机名称来自于一个循环的四个冲程,即进气、压缩、做功、排气。

其中,进气冲程是前提和基础——汽缸里吸入了多少油气混合物,决定了有多少能源可以燃烧。在同等情况下,汽缸如果能够吸到更多的空气,意味着可以燃烧更多的油气混合物、做更多的功,从而提高发动机输出功率,正所谓“吃得多干得多”。

但是这并不容易,因为进气门的开闭时间非常短,特别是高转速大功率发动机,留给空气进入的时间更是短得不可思议。比如,现代摩托车发动机达到10000r/min很常见,概略来说,进气时间只有0.003s!

正因如此,百年来人们持续研究,研发出各种气门机构,让发动机在很短的时间里“吃”入更多的油气混合物,目的就是榨取更强的动力。

? OHV气门机构

1899年,法国人比歇为了提高发动机转速和功率,率先推出了顶置气门机构(OHV)。在顶置<气门机构中,凸轮轴安装在汽缸的侧面下部,通过较长的推杆把摇臂往上推,再通过摇臂向下压开气门;气门则可以设置在汽缸头上,这样燃烧室可以优化为半球型或楔型,从而提高了发动机的压缩比和热效率,实现高转速、高功率的目的。在提高转速和功率方面,顶置气门机构明显优于侧置气门机构,发动机的转速普遍由1200r/min以下提高到6000r/min,功率获得显著提高。

 

在使用OHV气门机构方面,最典型的莫过于哈雷摩托车了。以新推出的Roadster为例,既没有采用了“双散热”发动机,也没有安装液冷V型双缸,而是一如既往地采用经典的哈雷动力装置,即液冷、顶置气门、45°夹角的Evolution——这台1984年首次问世的V型双缸发动机流行很广,很受骑手欢迎,至今产量已经超过一百万辆!显然,哈雷Sportster家族仍坚守美式巡航车的传统,不肯因为性能而牺牲风格,即使是最新车型Roadster也不例外。

这台V型双缸发动机的排量为1202mL,具有低转速强扭矩的特点,骑手将转速控制在中低转速范围时会感到很实用。这颗Evolution发动机已经进化到最新一代,汽缸头和缸体都采用了铝合金材料,在减轻质量的同时提高了散热能力。借助高性能的凸轮和电子燃油喷射系统,Roadster拥有103N·m的最大扭矩达,此时转速只有区区3750r/min。因此,尽管Roadster净质量达到249kg,但对于这颗强扭矩的Evolution发动机来说完全不在话下,起步加速时显得举重若轻、从容自若!

 

? SOHC气门机构

虽然顶置气门发动机优于侧置气门发动机,但是顶置气门发动机也有自身局限:由凸轮轴通过气门挺杆驱动气门,增加的气门挺杆相应增加了传动损耗。上个世纪60年代起,更加先进的单顶置凸轮轴(SOHC)发动机开始大行其道。SOHC与OHV相比,减少了气门挺杆和相应的传动损耗,可以设计出更高的压缩比和发动机转速,具有动力大、油耗小、易修护的优点。

 

 

以“车坛长青树”SR400为例,自1978年面市以来持续生产和供应,并且一直都得到一帮子骑手的青睐——不多,但也绝对不少!有意思的是,喜欢SR400的,不仅有怀旧情结浓烈的骑手,还有很多80后、90后。换句话说,很多年轻的骑手,都对这款历史比自己年龄大得多的机器感兴趣!

 

它的恒久魅力很大程度上来源于具有达喀尔拉力赛血统的动力装置。这颗液冷SOHC大单缸,排量为399mL,具有朴素简单、皮实可靠、中低转速动力实用的优点。让人吃惊的是,SR400居然配置的是反冲启动。要知道,启动大单缸从来就不是一件容易的事!不过,雅马哈为之配置了减压装置,让启动任务变得轻松:首先,骑手要拉住离合器杆下面的减压杆,然后打开反冲启动杆,并轻轻踩压,将活塞调整至合适的启动位置。如果你经验不够,可通过小视窗观察活塞位置,当活塞指示器出现在视窗时,这就是合适的启动位置。现在,你就可以释放减压杆了,同时让反冲启动杆完全上升回位。这时,请吸上一口气,因为你的机器已经完全处于待命状态了!猛然踩下反冲脚踏杆,毫不犹豫地快速踩到底,再迅速收脚。伴随着“突突突”的震动节奏,这颗历史超过30年的古老机器,刹那间苏醒复活!

 

? DOHC气门机构

与SOHC相比, DOHC利用两条凸轮轴来分别驱动进气门和排气门完成开闭动作。总体来说,DOHC的好处就是可以轻易的改变进排气门的开闭时间,每只气门的惯性质量比较低,因此具有高转速、大功率的特性,但是结构比较复杂,造价成本较高,维护也比较困难,一般来说用于多缸、大排量的高速发动机

 

宝马“大绵羊”C 650 Sport就搭载了液冷、DOHC 8气门的并列双缸发动机,这颗热情澎湃的动力心脏,让这只绵羊外冷内热,胸膛内燃烧着熊熊烈火!这台动力装置燃烧高效,动力损失很少,宝马宣称这是同级别中效能最高的发动机,最大功率达到44kW(7500r/min),最大扭矩63N·m则在6000r/min时爆发,转速红线设置在8500r/min。功率曲线图显示,从转速3000r/min起直到6000r/min,C650 Sport的功率几乎呈直线式快速增加,没有一点懈怠;转速6000至8000r/min,输出功率都维持在40kW以上!

绵羊变成了骏马,C 650Sport实现了更有力的起步加速,从静止加速到100km/h,用时只需7.1秒;尤其是从转速5000r/min起,劲道明显增强,5300r/min~7000r/min之间扭矩维持在50N·m以上,给人意到力到的爽快加速体验!如果直线路段够长,骑手敢将油门拧到底的话,C 650 Sport可以飙出180km/h的极速!