凸輪升程是什麼意思?
氣門重疊角對不同車型有哪些影響?
較大的前伸角和拖曳距對應于怎樣操控性能?
跑車和旅行車的人機三角設置有什麼不同?
整備質量、淨質量、有效載荷、總質量分别指的是什麼?
……
概念和操控,
參數和性能,
它們之間存在怎麼樣的密切關聯?
摩托車是機器,是工業産品,強調數據量化,用各種概念、參數來定義、描述性能,如前伸角、拖曳距、軸距、人機三角、淨質量和整備質量、氣門重疊角、凸輪升程、功率、扭矩……但是,摩托車又是騎手座駕,需要給騎手更豐富的反饋信息、更多的體驗,而那些數據過于生硬,過于冰冷,讓人難以理解。到底,摩托車的這些概念用來描述什麼功能?這些參數指标又與怎樣的性能對應?讓我們通過“以車說法”,探尋摩托車重要概念和參數背後的故事。
凸輪升程
在發動機中,凸輪軸的主要功能就是開啟和關閉氣門。由于氣門運動規律直接關系到發動機的動力性能和輸出特性,因此凸輪軸對于發動機的重要性不言而喻。其中,凸輪升程是凸輪軸的關鍵部件,指的是相對凸輪軸中心來說最高點與最低點的距離差。作個形象比喻,凸輪升程就像是大門開度:大門開度越大,方便人流進出的能力就越強;同理,凸輪升程越高,油氣混合物進入發動機、廢氣排出發動機的能力也越強。
寶馬R 1250 GS是靈活運用凸輪升程的典型案例。從上一代R 1200 GS到最新一代R 1250 GS,從名字變化我們就可以看出,“拳擊手”又長個子了。的确,這台液冷、DOHC 8氣門的水平對置雙缸發動機,缸徑和沖程從之前的101 mm×73mm,修改為102.5 mm×76 mm。相應地,排量也是水漲船高,達到了1254mL,比上一代多出了84mL。令人吃驚的是,盡管排量的增長,對于這位魁偉的“拳擊手”來說,隻是增加了些零頭,但是提升動力的效果卻超出預期:最大功率增加到100kW(7750r/min),多出了8kW;最大扭矩的變化更是顯著,達到了143N·m(6250r/min),增長了18N·m!
顯而易見,這是不尋常的投入産出比。事實上,排量的些微增長隻是表面情況,真正讓這位“拳擊手”變得更加生龍活虎、精力暴漲的,更大程度上要歸功于“秘密武器”的使用——寶馬摩托車首次引入的可變凸輪技術。這位“拳擊手”依然采用雙頂置凸輪機構。但是如果你仔細觀察,就會發現内藏玄機,即每隻進氣門由2隻凸輪來伺服!當轉速較低時,由升程較小的凸輪伺服,目的是強調充分燃燒,提高燃油經濟效率。而且,此時動力輸出比較均衡平順,易于精細掌控,适合慢速通過複雜地帶。當轉速較高時,則由較大升程的凸輪伺服,目的是榨取強勁的動力,實現猛烈的加速,适合高速疾馳。
寶馬聲稱,可變凸輪技術實現了多個優點,不僅把“拳擊手”的怠速降低了100r/min,而且能夠在全轉速範圍内,增強的動力輸出。在轉速低至2000r/min時,這顆水平對置雙缸發動機已經能夠爆發110N·m的強勁扭矩;從轉速2000r/min到8250r/min,輸出的扭矩都在110N·m以上;在3500r/min到7750r/min之間,更是維持在120N·m的高出力狀态!因此,無論低速通過複雜地帶高速飙馳在陽關大道,無論是攜帶朋友出遊還是滿負辎重,R 1250 GS都顯得更加給力,讓騎手充滿自信地開啟探險征程!同樣讓人高興的是,盡管新一代“拳擊手”排量更大,出力更多,但是油耗反而下降了4 % ,實現了既要跑得快又要吃得少!
氣門重疊角
我們知道,四沖程發動機每個完整的工作循環包括四個行程,分别是進氣、壓縮、做功、排氣。其中,進氣沖程時進氣門打開、排氣門關閉,油氣混合物進入汽缸;排氣沖程時進氣門關閉、排氣門打開,燃燒後的廢氣排出汽缸外。理想狀态下,進氣門和排氣門依次開閉,即不會産生同時開啟的情況。但是在發動機實際工作中,進氣門和排氣門的開啟有一定的交叉,這種交叉程度通常曲軸轉角來表示,這就是氣門重疊角。一般來說,高轉速發動機對氣門重疊角的要求較高,越是高轉速大功率發動機,氣門重疊角越大。
我們來看看氣門重疊角的案例Monster 1200。杜卡迪怪獸(Monster)自1993年面市以來,就以裸露的NK造型、強烈的個性特征、敏捷的操控和舒适的乘騎,成為萬千騎手競相追逐的駿馬。2020年,杜卡迪推出了更酷、更勁的Monster 1200,以更滂沛的動力輸出、更靈活的運動身手、更冷峻的個性造型,在公路上掀起黑色風暴!
Monster 1200擁有兇猛的動力,移植了來自杜卡迪超級跑車1198的動力裝置。這台L型雙缸發動機采用了106mm×67.9mm的缸徑和沖程,排量為1198mL。當然,由于定位不同,杜卡迪工程師對Monster 1200的動力心髒作了深度改造,核心之一就是調整氣門重疊角。由于超級跑車1198定位于競技,要求做到高轉速大功率,因此采用了41°的氣門重疊角,充分擠榨L2發動機的每分潛能,最大功率達到125kW(9750 r/min),最大扭矩則為131.4N·m(8000r/min),足以與來自日本的并列四缸超級跑車一争雄長。Monster 1200的主要陣地是公路行駛而不是賽道,考慮到超級跑車1198的動力過于偏激,
為了提高動力的友善性,杜卡迪工程師減少了發動機的氣門重疊角,從之前的41°降低到11°。相應地,峰值動力有所下降,最大功率和最大扭矩分别為108kW(9250r/min)和124N·m(7750r/min)。降低氣門重疊角的發動機雖然略微減少了峰值動力,但是讓全轉速範圍内運轉更流暢、中段轉速動力更豐沛,讓街道、公路行駛得心應手。同時,杜卡迪工程師還作了同步改進,如燃油噴咀的位置從之前的噴向相對較冷的進氣道壁,改為直接噴向相對較熱的進氣門,此舉增強了燃油的霧化效果;引進了雙火花塞點火,在更短的時間内實現了充分燃燒;在排氣系統内置了電控閥門,能根據自動調節開啟角度,從而在全轉速範圍内優化了排氣壓力等。因此,Monster 1200的動力心髒繼承了超級跑車血統,同時針對NK街車定位做了優化調整,通過減少氣門重疊角等措施,突出強勁實用的扭矩,進一步增強了公路行駛的樂趣。
未完待續......
,