淺談四沖程摩托車發動機的種類和特點一

www.guilinhy.com 來源：機械專家網作者：俠名類別：摩托車維修時間：2009-4-9 1

眾所周知，發動機是摩托車的心臟。當您討論一輛摩托車的性能時，話題一定會討論到發動機。這是因為人們在駕乘摩托車的過程中，始終以肉體直接感受到發動機運動時的振動、熱力和排氣聲音。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。其實，直接影響駕乘者操控樂趣的關鍵是發動機的布局，各式各樣的氣缸布局使無數車迷為之傾倒，這是汽車所望塵莫及的。當然，這里還存在一個敏感的成本造價問題。本文擬就四沖程發動機氣缸的排列方式和優缺點，以及大家普遍關心的一些熱門話題展開討論。一、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。二、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(Guy)、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。三、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(Ritmo)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。四、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(High Speed)發動機(如果凸輪軸上置便可用于高速(High Speed)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(Guy)容易擦地損壞機件。對Boxer發動機最為津津樂道的是寶馬(BMW)摩托車，除了各代F650和C-1系列之外，幾乎所有寶馬(BMW)摩托車仍然使用這種發動機。倘若您騎在寶馬(BMW)車上，會發現左右兩氣缸中心線并不在一條線上，而是前后錯開一定的距離，氣缸下的左右踏板也是前后錯開的。我國早期生產的長江CJ750跨斗式摩托車就是采用這種水平對置雙缸機。總而言之，裝用水平對置雙缸發動機的摩托車，是在高速(High Speed)路上做長途旅行(Journey)最適宜的車型。五、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)Triumph為主流，并為其樹立了獨特風格的賣點。