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淺談四沖程摩托車發(fā)動機(jī)的種類和特點一

vidsb.com 來源：機(jī)械專家網(wǎng) 作者：俠名類別：摩托車維修時間：2009-4-9 1

眾所周知，發(fā)動機(jī)是摩托車的心臟。當(dāng)您討論一輛摩托車的性能時，話題一定會討論到發(fā)動機(jī)。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(fā)動機(jī)運(yùn)動時的振動、熱力和排氣聲音。發(fā)動機(jī)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(guān)鍵是發(fā)動機(jī)的布局，各式各樣的氣缸布局使無數(shù)車迷為之傾倒，這是汽車所望塵莫及的。當(dāng)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(fā)動機(jī)氣缸的排列方式和優(yōu)缺點，以及大家普遍關(guān)心的一些熱門話題展開討論。一、單氣缸單氣缸是所有發(fā)動機(jī)的基本起點，也是發(fā)明摩托車發(fā)動機(jī)時采用的排列方式。不同型式的發(fā)動機(jī)都是由不同數(shù)量的單缸布置而成。由于曲軸需要旋轉(zhuǎn)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(nèi)的活塞上下運(yùn)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(yōu)點：價格便宜、造型簡單、風(fēng)阻和外形尺寸小。由于曲柄軸長度較短和發(fā)動機(jī)寬度窄，氣缸低，有利于發(fā)動機(jī)傾斜轉(zhuǎn)向，為駕乘者提供輕快的乘騎感受。此外，單缸發(fā)動機(jī)還比多缸發(fā)動機(jī)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(fā)動機(jī)活塞越大，其重量也隨之增加，造成轉(zhuǎn)速不能設(shè)計過高，限制了大功率的輸出。單缸發(fā)動機(jī)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(fā)動機(jī)可以想象為把兩個單氣缸發(fā)動機(jī)連接在一個180o的曲軸上。當(dāng)一個活塞在上止點時，另一個活塞則在下止點位置(少數(shù)發(fā)動機(jī)如本田CD250除外)。由于兩氣缸活塞上下運(yùn)動慣性差不多，可以互相抵消，因此運(yùn)動零件引起的震蕩較單缸少。優(yōu)點：在同一排量條件下，燃燒速率較單氣缸發(fā)動機(jī)為好，發(fā)動機(jī)部件的重量和體積均細(xì)小，有利于作較高轉(zhuǎn)速的功率發(fā)揮，化油器和進(jìn)氣管的布局也較簡單。缺點：由于氣缸數(shù)的增加，相應(yīng)的曲軸、氣缸、活塞、活塞環(huán)、活塞銷等零件數(shù)量就會增加。此外，像化油器、氣缸蓋(Guy)、曲軸、進(jìn)排氣系統(tǒng)等專用零件的結(jié)構(gòu)要比單缸機(jī)更加復(fù)雜，這無疑使得雙缸機(jī)的制造成本會大大高于單缸機(jī)，而且由于零件數(shù)量的增加，會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)的故障點增多，再加上增加了調(diào)整雙缸機(jī)的平衡，因此使用維護(hù)也更復(fù)雜。三、V型雙缸氣缸呈V型布置的發(fā)動機(jī)，可以從簡單的V2發(fā)動機(jī)說起。不同的氣缸V型夾角，可使發(fā)動機(jī)產(chǎn)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(qiáng)烈節(jié)奏(Ritmo)感的源頭。優(yōu)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(fā)動機(jī)體積并使之輕量化，營造輕巧的轉(zhuǎn)向特性。V2發(fā)動機(jī)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(fā)動機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)動作來相互抵消因活塞上下運(yùn)動而產(chǎn)生的振動，這對于轉(zhuǎn)速在10000r/min以上的發(fā)動機(jī)，此方案特佳。缺點：制造較為昂貴、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。雖然化油器或電子燃油噴射系統(tǒng)可以放在V2的夾角中，但后排氣缸的排氣、排氣系統(tǒng)的布置和散熱效果都是V型發(fā)動機(jī)常見的問題。如果把V型夾角做成70o~75o時，和90o夾角相反，發(fā)動機(jī)便發(fā)出“噠、噠、噠”有規(guī)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(dāng)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?nèi)绨V如醉的哈利聲浪。四、水平對置雙氣缸水平對置的雙氣缸發(fā)動機(jī)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(yùn)動，因此，人們都習(xí)慣稱這種發(fā)動機(jī)為Boxer(意譯為拳師)發(fā)動機(jī)，也稱拳擊手。優(yōu)點：發(fā)動機(jī)的重心低，在彎道中的操控穩(wěn)定性十分優(yōu)良。由于兩個氣缸橫向延伸，風(fēng)冷效果顯著，維修也較方便。水平對置雙缸機(jī)因其活塞頂正面相對，像兩個拳擊運(yùn)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(xué)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(fā)動機(jī)的平穩(wěn)性，因此，從平衡角度來看，這是一種很好的結(jié)構(gòu)型式。缺點：因這種發(fā)動機(jī)采用頂置式氣門，所以不能用于高速(High Speed)發(fā)動機(jī)(如果凸輪軸上置便可用于高速(High Speed)機(jī)，但左右各需要一個傳動鏈)。發(fā)動機(jī)橫向體積巨大，如果不幸發(fā)生事故，發(fā)動機(jī)容易受到結(jié)構(gòu)性傷害，尤其是轉(zhuǎn)彎時，若車身過分傾斜，氣缸蓋(Guy)容易擦地?fù)p壞機(jī)件。對Boxer發(fā)動機(jī)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(fā)動機(jī)。倘若您騎在寶馬(BMW)車上，會發(fā)現(xiàn)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(chǎn)的長江CJ750跨斗式摩托車就是采用這種水平對置雙缸機(jī)。總而言之，裝用水平對置雙缸發(fā)動機(jī)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(fā)動機(jī)連接在一個120o的曲軸上，它需要糅合單缸和多缸發(fā)動機(jī)的優(yōu)點，在重量和運(yùn)動性能方面提供一個中間的落腳點。優(yōu)點：以并列3氣缸為例，制造成本比V3發(fā)動機(jī)便宜，隨著電腦加工中心CNC技術(shù)的發(fā)展，制造標(biāo)準(zhǔn)的120o曲軸已經(jīng)非常容易。并列3氣缸發(fā)動機(jī)的性能比并列雙氣缸要好，但重量卻比直列4缸或V4發(fā)動機(jī)輕許多，成本也低不少。再有，曲柄旋轉(zhuǎn)的慣性效應(yīng)較4缸發(fā)動機(jī)低，能為大排量摩托車提供較為輕快的駕乘感受。缺點：發(fā)動機(jī)的工作流暢仍不及4缸以上的發(fā)動機(jī)，曲軸相位的準(zhǔn)確度也需要技術(shù)調(diào)校。目前仍沿用3缸發(fā)動機(jī)的摩托車主要以英國凱旋(Triumph)Triumph為主流，并為其樹立了獨(dú)特風(fēng)格的賣點。