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          【萬和城】摩托車發動機比較全面的知識你知道多少?

          來源:未知   日期:2020-04-18 20:53
          摩托車都會騎,但這些四沖程摩托車知識你肯定不完全了解,眾所周知,發動機是摩托車的心臟,當你準備換新車,肯定是會討論發動機,因為發動機作為摩托車重量最重的組件,它的

           

          摩托車都會騎,但這些四沖程摩托車知識你肯定不完全了解,眾所周知,發動機是摩托車的心臟,當你準備換新車,肯定是會討論發動機,因為發動機作為摩托車重量最重的組件,它的重量和重心都會直接影響駕乘者的操控樂趣,直接影響駕乘者操控樂趣的關鍵是發動機的布局,萬和城小編下面就拿四沖程發動機氣缸的排列方式及優缺點來討論。

          四沖程發動機的名稱來自于一個循環的4個沖程,即進氣、壓縮、做功、排氣。其中,進氣沖程是發動機運轉的前提和基礎——汽缸里吸入了多少油氣混合物,決定了有多少能源可以燃燒,在同等情況下,汽缸如果能夠吸到更多的空氣,意味著可以燃燒更多的油氣混合物、做更多的功,從而提高發動機輸出功率,正所謂“吃得多、干得多”,但是這并不容易,因為進氣門的開閉時間非常短,特別是高轉速大功率發動機,留給空氣進入的時間更是短得不可思議。

          比如,現代摩托車發動機轉速達到10000r/min很常見,概略來說,進氣時間只有0.003s!正因如此,百年來人們持續研究,研發出各種裝置,讓發動機呼吸得更多、更深、更順暢,目的就是榨取更強的動力!

          (1)單氣缸

            單氣缸是所有發動機的基本起點,也是發明摩托車發動機時采用的排列方式,不同型式的發動機都是由不同數量的單缸布置而成。由于曲軸需要旋轉兩周才會燃燒做功一次,因此工作的流暢感不佳,駕駛者會很清楚地感受到氣缸內的活塞上下運動的振動。從表面上看,在性能上是缺點,但在主觀情感上有的車迷卻偏愛這種感受。 

          優點:價格便宜、造型簡單、風阻和外形尺寸小。由于曲柄軸長度較短和發動機寬度窄,氣缸低,有利于發動機傾斜轉向,為駕乘者提供輕快的乘騎感受。此外,單缸發動機還比多缸發動機較省油。

          缺點:燃燒效率會隨著燃燒室容積的增大而不斷下降。加上排氣量越大,發動機活塞越大,其重量也隨之增加,造成轉速不能設計過高,限制了大功率的輸出。單缸發動機常見于小排量(一般不大于125ml)摩托車或以輕巧為上的各種車款。

          (2)并列(平行)雙缸

            簡單來說,并列雙缸發動機可以想象為把兩個單氣缸發動機連接在一個180º的曲軸上。當一個活塞在上止點時,另一個活塞則在下止點位置(少數發動機如本田CD250除外)。由于兩氣缸活塞上下運動慣性差不多,可以互相抵消,因此運動零件引起的震蕩較單缸少。

          優點:在同一排量條件下,燃燒速率較單氣缸發動機為好,發動機部件的重量和體積均細小,有利于作較高轉速的功率發揮,化油器和進氣管的布局也較簡單。

          缺點:由于氣缸數的增加,相應的曲軸、氣缸、活塞、活塞環、活塞銷等零件數量就會增加。此外,像化油器、氣缸蓋、曲軸、進排氣系統等專用零件的結構要比單缸機更加復雜,這無疑使得雙缸機的制造成本會大大高于單缸機,而且由于零件數量的增加,會導致發動機的故障點增多,再加上增加了調整雙缸機的平衡,因此使用維護也更復雜。

          (3)V型雙缸

            氣缸呈V型布置的發動機,可以從簡單的V2發動機說起。不同的氣缸V型夾角,可使發動機產生很大的變化。夾角越小,工作越不流暢,這也是美式巡航車營造強烈節奏感的源頭。

          優點:使對向布置的連桿都裝在同一個曲柄銷上,減少了曲軸的長度,有利于減小發動機體積并使之輕量化,營造輕巧的轉向特性。V2發動機的工作順暢程度一般以90º夾角最為流暢,所以高性能的V型發動機跑車多以90º夾角布置。因為在V型夾角的開闊空間里可以放置化油器等附件,利用V型氣缸不同軸向運轉動作來相互抵消因活塞上下運動而產生的振動,這對于轉速在10000r/min以上的發動機,此方案特佳。

          缺點:制造較為昂貴、結構比較復雜。雖然化油器或電子燃油噴射系統可以放在V2的夾角中,但后排氣缸的排氣、排氣系統的布置和散熱效果都是V型發動機常見的問題。如果把V型夾角做成70º~75º時,和90º夾角相反,發動機便發出“噠、噠、噠”有規律的振動聲,這種振動能一直傳遞到騎手的身體。美國名車哈利V型雙缸摩托車就是這樣,當夾角只有42º時,排氣聲更使人感到像馬蹄聲一樣,這就是哈利迷們如癡如醉的哈利聲浪。

          (4)水平對置雙氣缸

            水平對置的雙氣缸發動機夾角為180º,兩個活塞連桿分別裝在兩個相位角差180º的曲柄銷上,形成一個絕佳的活塞慣性抵消作用。由于兩個活塞猶如拳擊手搏擊般運動,因此,人們都習慣稱這種發動機為Boxer(意譯為拳師)發動機,也稱拳擊手。 

          優點:發動機的重心低,在彎道中的操控穩定性十分優良。由于兩個氣缸橫向延伸,風冷效果顯著,維修也較方便。水平對置雙缸機因其活塞頂正面相對,像兩個拳擊運動員對打一樣,活塞和曲軸的慣性力能被對向布置的兩個氣缸抵消而過到平衡。從力學上,慣性力的一階振動和二階振動都能完全平衡。而且兩個氣缸的點火間隔相等,以上兩點都有助于提高發動機的平穩性,因此,從平衡角度來看,這是一種很好的結構型式。 

          缺點:因這種發動機采用頂置式氣門,所以不能用于高速發動機(如果凸輪軸上置便可用于高速機,但左右各需要一個傳動鏈)。發動機橫向體積巨大,如果不幸發生事故,發動機容易受到結構性傷害,尤其是轉彎時,若車身過分傾斜,氣缸蓋容易擦地損壞機件。

          (5)并列3氣缸

            可以想象,為把3個單氣缸發動機連接在一個120º的曲軸上,它需要糅合單缸和多缸發動機的優點,在重量和運動性能方面提供一個中間的落腳點。

          優點:以并列3氣缸為例,制造成本比V3發動機便宜,隨著電腦加工中心CNC技術的發展,制造標準的120º曲軸已經非常容易。并列3氣缸發動機的性能比并列雙氣缸要好,但重量卻比直列4缸或V4發動機輕許多,成本也低不少。再有,曲柄旋轉的慣性效應較4缸發動機低,能為大排量摩托車提供較為輕快的駕乘感受。

          缺點:發動機的工作流暢仍不及4缸以上的發動機,曲軸相位的準確度也需要技術調校。目前仍沿用3缸發動機的摩托車主要以英國凱旋Triumph為主流,并為其樹立了獨特風格的賣點。

          (6)并列4氣缸

            顧名思義,4氣缸發動機可以說是把4個單氣缸發動機并列在一起。第一和第四活塞平衡了第二和第三活塞的運動慣性,這是250ml以上的街車或跑車最樂意采用的標準布局。

          優點:發動機工作流暢,振動小,排氣聲渾厚連綿。加上發動機部件輕巧,燃燒速率高,有利于高轉速發動機的功率發揮,供油系統和排氣系統的布置也十分方便。況且各氣缸都能夠接觸自然風散熱,不僅可布置水冷系統,采用風冷散熱也可。

          缺點:發動機體積龐大、沉重,結構較為緊密,造價昂貴。曲軸旋轉的慣性效應較高,不利于發動機傾斜轉向,同時,燃油消耗也較高。

          (7)V4氣缸

            V4發動機,簡單來說是把兩臺V2發動機結合在一起而得來的。當然,這種結構在進氣系統和排氣系統的布置上將更為復雜。

          優點:如果將V4氣缸發動機與并列4氣缸作比較,則V4對向布置的兩個氣缸的連桿可以使用同一個曲柄銷,縮短了曲軸長度,大大節省了空間和發動機的重量,軸距也可以設計較短,即使大排量的發動機,其寬度也比直列4氣缸發動機窄,這樣,容許車身有更深的傾斜度。采用V4發動機的車種通常都是高性能的跑車或重型巡航車。

          缺點:發動機的結構緊密復雜,不利于維修保養作業,且價格較為昂貴,不是一般工薪階層易擁有的“寶駒”。

          (8)水平對向6氣缸

            水平對向6氣缸發動機可以想象是三臺Boxer發動機前、中、后排在一起再塞入車架中。在摩托車的世界里屬于極為罕見的品種。這是因為發動機寵大的體積和沉重的重量,非一般摩托車能把它容納。近代仍然采用水平對向6氣缸發動機的摩托車,是廣為人知的本田金翼1800,它裝有全球定位巡航系統等世界最尖端技術的儀器,是所有車迷朝思暮想的超級豪華摩托車。

          優點:發動機運行極為平滑順暢,全區域的功率扭矩輸出都非常出色,很少有其它類型的發動機可以與它抗衡。

          缺點:發動機的體積、重量和寬度都十分地驚人。結構之復雜造價之昂貴,是其它類型的摩托車發動機所望塵莫及的。

          頂置氣門(OHV)

          1899年,法國人比歇為了提高發動機轉速和功率,率先推出了頂置氣門機構(OHV)。在頂置氣門機構中,凸輪軸安裝在汽缸的側面下部,通過較長的推桿把搖臂往上推,再通過搖臂向下壓開氣門;氣門則可以設置在汽缸頭上,這樣燃燒室可以優化為半球型或楔型,從而提高了發動機的壓縮比和熱效率,實現高轉速、高功率的目的。

          在提高轉速和功率方面,頂置氣門機構明顯優于側置氣門機構,發動機的轉速普遍由1200r/min以下提高到6000r/min,功率獲得顯著提高,此外頂置氣門發動機還具有低轉速、大扭矩的優勢,且能夠通過調整V型雙缸的夾角以獲得不同的震動節奏和排氣聲浪,具有很強的個性,這也是為什么雖然以后出現了更先進的頂置凸輪軸(OHC)發動機,但是仍有廠家堅持生產技術“落伍”的OHV發動機緣故,這方面最典型的代表就是哈雷摩托車。

          單頂置凸輪軸(SOHC)

          雖然頂置氣門發動機優于側置氣門發動機,但是頂置氣門發動機也有自身局限:由凸輪軸通過氣門挺桿驅動氣門,增加的氣門挺桿相應增加了傳動損耗。上個世紀60年代起,更加先進的單頂置凸輪軸(SOHC)發動機開始大行其道。

          SOHC與OHV相比,最大的不同是:OHV是氣門的位置在凸輪軸上方,凸輪軸利用氣門挺桿驅動氣門;SOHC則是凸輪軸的位置在氣門上方,發動機飛輪通過皮帶或鏈條帶動凸輪軸齒輪,從而實現凸輪軸直接驅動氣門。因此,SOHC比OHV減少了氣門挺桿和相應的傳動損耗,且可以設計出更高的壓縮比和發動機轉速,同等排量下SOHC發動機比OHV發動機的動力大、油耗小、易修護?,F代的單缸摩托車發動機配置的基本上是單頂置凸輪軸。

          雙頂置凸輪軸(DOHC)

          頂置凸輪軸發動機細分為單頂置凸輪軸(SOHC)發動機和雙頂置凸輪軸(DOHC)發動機。SOHC是進氣門和排氣門的開啟、關閉均由同一根凸輪軸來完成開關動作;DOHC則是利用兩條凸輪軸來分別驅動進氣門和排氣門完成開閉動作??傮w來說,DOHC的好處就是可以輕易的改變進排氣門的開閉時間,每只氣門的慣性質量比較低,因此具有高轉速、大功率的特性,但是結構比較復雜,造價成本較高,維護也比較困難,一般來說,多缸、大排量的高速發動機多采用DOHC氣門機構,單缸、小排量的普通發動機多采用SOHC氣門機構。

          機械氣門機構(Desmodromic)

          Desmodromic是杜卡迪招牌式氣門控制機構,其優勢是:絕大多數四沖程發動機都依賴于彈簧來閉合氣門,但隨著發動機轉速的提高,特別是高轉速的賽車型發動機中,彈簧閉合氣門的時間變得很苛刻,從而經常出現氣門無法精確地按照凸輪形狀來運轉的情況,這導致了發動機性能的下降;而Desmodromic氣門系統由于取消了彈簧,改為直接機械閉合氣門,從而實現了發動機全轉速范圍內的精確氣門動作,能夠防止發動機高轉速時出現性能下降的現象。

          可變氣門系統(VTEC)

          VTEC全名是Variable valve Timing & lift Electronic Control system,即可變氣門正時/升程電子控制系統,簡稱可變氣門系統,主要應用于本田中量級V4發動機。當轉速低于設定值時,這臺V型四缸的16只氣門中,只有8只氣門在工作;一旦轉速超過限值,16只氣門全部激活,全力以赴榨取最大動力。VTEC兼具2氣門和4氣門發動機之特長,在中低轉速時輸出強韌扭矩,同時降低了油耗;高轉速時則酣暢淋漓地輸送充沛動力。

          渦輪增壓(Turbocharged)

          發動機上的增壓器,其實是一種強制進氣的裝置。在不改變排量的前提下,安裝了增壓器的發動機,比起自然吸氣的發動機,能在相同的時間內,讓汽缸填充更多的油氣混合物,因此效率更高、動力更強。

          常見的增壓器有兩種,除了上述的機械增壓器之外,另一種則是渦輪增壓器。兩種增壓器的核心區別,在于它們的驅動力來源不同。機械增壓器的工作動力來自于發動機,而渦輪增壓器則是借助排氣管的高速氣流來驅動渦輪。

          機械增壓(Supercharged)

          所謂機械增壓,就是在發動機上安裝了迷你空氣壓縮機,提高供應給發動機的空氣壓力或密度。這一做法,讓發動機在進氣時獲得更多的氧氣,可以燃燒更多的油氣混合物、做更多的功,從而提高發動機的功率。機械增壓器的驅動力來自于發動機的曲軸,連接方式可能是皮帶、齒輪、鏈條或軸等方式。

           


           
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