发动机|“电心”进化论,从机械向智能进化的摩托车发动机(下)


现代摩托车的发动机 , 与原来的概念相比 , 已经发展得很远很远 。 实际上 , 在基本机械概念的基础上 , 电子智能辅助装置已经全面渗透到发动机各个方面——化油器已经改成电子燃油喷射系统 , 钢绳油门已经改为电子油门 , 动力输出模式调节多重动力特性 , 可变气门正时系统改变发动机性能 , 牵引力控制系统干涉动力输出……毫不夸张地说 , 现代摩托车的发动机已经完全发展为不折不扣的“电心”!
1876年 , 德国人奥托根据德·罗沙的四冲程内燃机工作原理 , 设计制造了第一台四冲程汽油内燃机 , 热效率达到14% , 后来又提高的20%以上 。 这项技术被认为是“自瓦特以来人类在动力方面取得的最大成就” 。 由此而始 , 四冲程发动机持续发展进化 , 演变出各种类型 , 以不同的性能、特点满足不同的摩托车型 。 总体而言 , 摩托车发动机可以概括为两个时代 , 即以提升动力为目标的机械时代以及以精准掌控动力输出为目标的电控时代 。
前文阅读: “电心”进化论 , 从机械向智能进化的摩托车发动机(上)
PART B 电控时代
毫无疑问 , 现代摩托车发动机已经发展得越来越先进、越来越精密 , 当前最大的特点 , 就是从以往的机械时代进入了电控时代 。 随着电子油门、动力输出模式、牵引力控制系统、快速换挡系统、发车控制、单轮行驶控制、防翘尾控制、电子巡航等装置的深度介入 , 发动机的运行情况已经与整车运行情况实现了实时交互 , 换句话说 , 借助各类传感器监测、传递来的外界信息 , 经由电控单元处理后 , 已经能够有效反作用于动力装置 , 从而让这颗动力心脏变成不折不扣的“电心” 。
?电子油门
2013年 , 摩托·古兹复活了“加州”这款经典车型 , California 1400 Touring横空出世 。 这是真正的重型巡航车 , 横置V2发动机排量高达1380mL , 能够输出71 kW(6500r/min)的最大功率 , 最大扭矩尤其令人吃惊 , 达到了120N·m , 而此时转速仅有2750r/min!这意味着 , 新“加州”拥有蛮牛般的力气 , 即使“体重”超过300kg , 也完全不在话下!

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雄浑的力量来自于现代技术 。 比亚乔摩托车技术中心主管阿尔贝思安诺认为 , California 1400 Touring是技术最先进的巡航车 。 这得归功于比亚乔集团下属的阿普利亚 。 早在“加州”推出的5年前 , 阿普利亚就率先采用了电子油门 , 如今已经高度成熟 。 “近水楼台先得月” , 同属比亚乔集团的摩托·古兹 , 就是从阿普利亚那里“借”来了电子油门 。 换句话说 , 油门把手已经不再是通过钢丝绳来拉动蝴蝶阀;当骑手拧动油门时 , 发动机电子管理系统综合了油门拧开的角度以及发动机转速、挡位、空气流量、温度等信息 , 瞬间计算出结果 , 然后提供最佳的燃油供应量 。 此举最大的效益 , 是在广泛变化的情况下 , 仍然能够实现比较充分的燃烧 , 降低排放 , 提高效能 。
?动力输出模式
早在2001年 , 阿普利亚就推出了大型探险车ETV1000 Caponord , 它搭载了来自超级摩托车RSV1000的V型双缸发动机 。 阿普利亚最新一代Caponord 1200 , 则具备更强的动力 , 不仅武装了异常强悍的1197mL排量V型双缸发动机 , 而且实现了技术上的整体飞跃 , 跻身最智能、最前卫的大型探险车之列!

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Caponord 1200搭载了强大的V型双缸发动机 , 排量达到1197mL 。 实际上 , 这台动力装置移植自Dorsoduro 1200 , 但是针对探险旅行的定位 , 做了深度改造 , 重点突出低转速时输出更强的扭矩!根据官方公布的数据 , Caponord 1200的最大功率为91.9 kW(8250r/min) , 最大扭矩114.7N·m则在6800r/min爆发 , 分别比Dorsoduro 1200低了450r/min和400r/min , 动力高潮更早来临 。 从2000r/min起 , Caponord 1200就能获得更强韧的牵引力 , 再配上齿轮比较低的传动系统 , 因此净质量达到214kg , 起步加速仍然劲道十足 。

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考虑到探险、旅行时的复杂路况 , 为了襄助骑手更安全、更有效地掌控1197mL排量的V2发动机的动力 , 阿普利亚为Caponord 1200装备了3种动力输出模式:运动模式是完整的动力模式 , 油门响应异常爽快 , 适用于良好路况下的激情驾驶 。 旅行模式同样是全动力模式 , 但是动力输出比较平稳流畅 , 适合旅行、巡航以及日常使用 。 雨天模式则属于动力削减模式 , 输出的最大功率被限制在75kW以内 , 油门响应比较温和 , 目的增强行驶在低抓地力路面时的安全性 。
?牵引力控制系统
凯旋Tiger Explorer造型威猛、动力强大 , 武装了液冷、DOHC 12气门、排量1215mL的并列三缸发动机 , 可在9300r/min时输出最大功率101kW , 比雅马哈XT1200Z、摩托?古兹Stelvio 8V高出20kW以上 , 即使与宝马最新版液冷“拳击手”相比 , 同样占据优势 , 确实值得期待 。 强韧的扭矩对于探险旅行摩托车来说至关重要 , 这点凯旋做得很到位 , 最大扭矩121N·m在7850r/min时就已爆发 , 充足的力量让人底气十足!

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鉴于并列三缸的强劲动力 , 为了让骑手在驾驶时更安全 , 凯旋为Tiger Explorer武装了牵引力控制系统(TC) 。 简单来说 , 安装在前后轮的速度传感器会实时比较速度差异 , 一旦监测到后轮打滑的信号 , 立马通过调整动力装置的点火时间、减少乃至切断燃油供应 , 以减少发动机输出的动力 , 直至打滑得到修复 , 才恢复正常动力输出 。 此举增加了骑手过弯和通行复杂路况时的安全系数 。
?可变气门正时系统
川崎运动旅行车1400 GTR引以为傲的 , 当然是排量高达1352 mL的发动机 , 这台来自于“超级忍者”ZX-14的动力心脏是排量最大的并列四缸 , 114kW(8800 r/min)最大功率和136N·m(6200 r/min)最大扭矩明显压过竞争对手;即使是法国版的动力输出刻意予以限制 , 最大功率和扭矩仍然分别有78.2kW(8000 r/min)和121N·m(4500r/min) 。

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当然 , 1400 GTR的发动机绝非抄袭“超级忍者” 。 对照运动-旅行的定位 , 川崎工程师进行了二次设计 , 最核心的就是可变气门正时系统(VVT) , 能在发动机不同转速范围内 , 优化最合适的气门开启、关闭时间 , 以提高燃烧效率 , 实现低转速时扭矩丰沛、高转速时功率酣畅的目标 。 具体实现过程是:进气凸轮轴的尾端装配了可变正时驱动装置 。 来自发动机机油泵的低压机油 , 被机油控制阀(OCV)调节方向后进入可变正时驱动装置的腔内 , 驱动进气凸轮轴在0°~23.8°范围内偏转;具体偏转角度的数值 , 则由32位的电控单元ECU综合比较曲柄位置、凸轮轴位置、扼流阀开度和扼流阀传感器、水温等信息后 , 计算出最佳的实时进气门正时 , 再发出指令让OCV阀驱动进气凸轮轴偏转到相应角度 , 从而实现相应的进气提前或延迟 。
?可变长度进气道
对于动力至上的疯狂分子来说 , VMAX绝对不会让他们失望 , 进化V型四缸发动机爆发的动力会让他们心花怒放 。 与上一代相比 , VMAX的V4发动机能够爆发出最大功率147.2 kW(9000r/min) , 最大扭矩则达到166.8 N·m(6500r/min) , 分别高出44kW和49N·m , 可谓是突飞猛进!

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雅马哈上一代“大魔鬼”让人津津乐道的 , 是V-Boost进气感应系统 。 这是一种通过强行向发动机灌入大量的油气混合物以增大发动机功率的可变进气系统:4只化油器分为两组 , 每组化油器与发动机连接管道之间有一个横向连接的管道 , 管道中间是一只蝴蝶阀 。 在低转速时 , 每只化油器各自向一只汽缸供应油气混合物;当发动机转速一旦达到6000r/min , 4只化油器以两倍的速度全力工作 , 同时蝴蝶阀打开 , 每组化油器(2只)轮流向前、后缸供应油气混合物 , 即相当于每只汽缸由2只化油器伺服 , 因此可以得到两倍的油气混合物 , 显著提高发动机的性能 。 为了保留类似V-Boost的特性 , VMAX采用了雅马哈芯片控制进气系统(YmL-I) , 当发动机转速达到6650r/min时 , 伺服电机将进气管的长度从150mm压缩到54mm , 从而让油气混合物更快速地进入汽缸 , 以显著提高V4发动机在6650r/min后的动力输出!
编后语
已经进入“电控时代”的摩托车发动机优势不言而喻:通过电子智能辅助装置 , 襄助骑手更有效地利用动力 , 更深入地掌控摩托车 , 实现更安全的驾驶 。 换句话说 , 是帮助骑手跑得既快速又安全且舒适 。
【发动机|“电心”进化论,从机械向智能进化的摩托车发动机(下)】不过 , 特别需要提醒的是 , 任何时候 , 都不要忘记电子智能辅助装置不能取代骑手操控车辆 , 这些只是辅助装置 , 只是帮助骑手 , 但是绝不能喧宾夺主 , 骑手千万不要因此疏忽大意、调以轻心 , 须知自己的安全必须由自己掌控!