四沖程摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的種類和特點(diǎn)

四沖程摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的種類和特點(diǎn)

眾所周知，發(fā)動(dòng)機(jī)是摩托車的心臟。當(dāng)您討論一輛摩托車的性能時(shí)，話題一定會(huì)討論到發(fā)動(dòng)機(jī)。這是因?yàn)槿藗冊(cè)隈{乘摩托車的過程中，始終以肉體直接感受到發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)、熱力和排氣聲音。發(fā)動(dòng)機(jī)作為摩托車重量最重的組件，它的重量和重心都會(huì)直接影響駕乘者的操控樂趣。其實(shí)，直接影響駕乘者操控樂趣的關(guān)鍵是發(fā)動(dòng)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(gè)敏感的成本造價(jià)問題。本文擬就四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的排列方式和優(yōu)缺點(diǎn)，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(dòng)機(jī)的基本起點(diǎn)，也是發(fā)明摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)采用的排列方式。不同型式的發(fā)動(dòng)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(huì)燃燒做功一次，因此工作的流暢感不佳，駕駛者會(huì)很清楚地感受到氣缸內(nèi)的活塞上下運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)。從表面上看，在性能上是缺點(diǎn)，但在主觀情感上有的車迷卻偏愛這種感受。

　　優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格便宜、造型簡(jiǎn)單、風(fēng)阻和外形尺寸小。由于曲柄軸長(zhǎng)度較短和發(fā)動(dòng)機(jī)寬度窄，氣缸低，有利于發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)還比多缸發(fā)動(dòng)機(jī)較省油。

　　缺點(diǎn)：燃燒效率會(huì)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(dòng)機(jī)活塞越大，其重量也隨之增加，造成轉(zhuǎn)速不能設(shè)計(jì)過高，限制了大功率的輸出。單缸發(fā)動(dòng)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(jiǎn)單來說，并列雙缸發(fā)動(dòng)機(jī)可以想象為把兩個(gè)單氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)連接在一個(gè)180o的曲軸上。當(dāng)一個(gè)活塞在上止點(diǎn)時(shí)，另一個(gè)活塞則在下止點(diǎn)位置(少數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)如本田CD250除外)。由于兩氣缸活塞上下運(yùn)動(dòng)慣性差不多，可以互相抵消，因此運(yùn)動(dòng)零件引起的震蕩較單缸少。

　　優(yōu)點(diǎn)：在同一排量條件下，燃燒速率較單氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)為好，發(fā)動(dòng)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(jiǎn)單。

　　缺點(diǎn)：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(huì)增加。此外，像化油器、氣缸蓋、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(huì)大大高于單缸機(jī)，而且由于零件數(shù)量的增加，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的故障點(diǎn)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(dòng)機(jī)，可以從簡(jiǎn)單的V2發(fā)動(dòng)機(jī)說起。不同的氣缸V型夾角，可使發(fā)動(dòng)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(yíng)造強(qiáng)烈節(jié)奏感的源頭。

　　優(yōu)點(diǎn)：使對(duì)向布置的連桿都裝在同一個(gè)曲柄銷上，減少了曲軸的長(zhǎng)度，有利于減小發(fā)動(dòng)機(jī)體積并使之輕量化，營(yíng)造輕巧的轉(zhuǎn)向特性。V2發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)跑車多以90o夾角布置。因?yàn)樵赩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(dòng)作來相互抵消因活塞上下運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的振動(dòng)，這對(duì)于轉(zhuǎn)速在10000r/min以上的發(fā)動(dòng)機(jī)，此方案特佳。

缺點(diǎn)：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(dòng)機(jī)常見的問題。如果把V型夾角做成70o~75o時(shí)，和90o夾角相反，發(fā)動(dòng)機(jī)便發(fā)出“噠、噠、噠”有規(guī)律的振動(dòng)聲，這種振動(dòng)能一直傳遞到騎手的身體。美國(guó)名車哈利V型雙缸摩托車就是這樣，當(dāng)夾角只有42o時(shí)，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。

由于上述特點(diǎn)，單缸摩托車給人一種沖勁和節(jié)奏感。而從工作圓滑角度來看，單缸機(jī)肯定不如雙缸機(jī)好，特別是在低轉(zhuǎn)速時(shí)，單缸發(fā)動(dòng)機(jī)工作不平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速波動(dòng)大，而且一旦失火，二次燃燒時(shí)間間隔較長(zhǎng)，很容易使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火停機(jī)。在相同排量條件下，和雙缸相比，單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)件慣性力不能互相抵消，因此，單缸機(jī)的振動(dòng)大，特別是高轉(zhuǎn)速時(shí)，這個(gè)問題表現(xiàn)得尤為突出。此外，在相同排量的條件下，單缸機(jī)缸徑較大，燃燒室尺寸大，因此混合氣的燃燒相對(duì)較差。當(dāng)然各運(yùn)動(dòng)件的尺寸也較大，譬如活塞、連桿等。這些因素不利于發(fā)動(dòng)機(jī)提高轉(zhuǎn)速，也不利于提高功率。上述這種傾向會(huì)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的排量增加而明顯。所以單缸機(jī)排量越大，升功率越小，但是單缸機(jī)的脈動(dòng)感卻越強(qiáng)。

　　在摩托車上，發(fā)動(dòng)機(jī)是最重要的裝置，由于單缸機(jī)重量輕，結(jié)構(gòu)尺寸小，它的寬度比雙缸機(jī)窄，因此單缸機(jī)對(duì)整車布置十分有利，便于實(shí)現(xiàn)整車造型的苗條化。同時(shí)，由于單缸機(jī)有利于減輕整車的重量，也提高了方向把的靈活性。這是由于單缸機(jī)曲軸短而輕，尤其是橫置發(fā)動(dòng)機(jī)，曲軸旋轉(zhuǎn)的陀螺效應(yīng)阻礙摩托車側(cè)傾轉(zhuǎn)彎，而且曲軸越重轉(zhuǎn)速越高，陀螺效應(yīng)也越大。在這一點(diǎn)上，單缸機(jī)比較好，陀螺效應(yīng)低，因此，車輛左右側(cè)傾十分輕便，再加上單缸機(jī)尺寸短，不會(huì)妨礙摩托車的側(cè)傾。此外，單缸機(jī)尺寸小，風(fēng)阻也較小。單缸機(jī)的另一個(gè)特點(diǎn)是，在同一排量條件下，構(gòu)成單缸機(jī)的零部件數(shù)量也較少，且不需要進(jìn)行左右氣缸的平衡調(diào)整，故障點(diǎn)少。同時(shí)，較小的結(jié)構(gòu)又決定了單缸機(jī)具有制造和裝配工藝簡(jiǎn)單、技術(shù)難度小等特點(diǎn)，因而單缸機(jī)制造成本低，使用維護(hù)簡(jiǎn)便，具有很好的經(jīng)濟(jì)性。

　　而雙缸機(jī)的結(jié)構(gòu)相比之下就要復(fù)雜多了，由于氣缸數(shù)的增加，相應(yīng)的曲軸、活塞、活塞環(huán)、活塞銷等零件數(shù)量就會(huì)增加。此外，像化油器、氣缸蓋、曲軸、進(jìn)排氣系統(tǒng)等專用零件的結(jié)構(gòu)就比單缸機(jī)更加復(fù)雜，這無疑使得雙缸機(jī)的制造成本會(huì)大大高于單缸機(jī)，而且由于零件數(shù)量的增加，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的故障點(diǎn)增多，再加上還需要增加調(diào)整雙缸機(jī)的平衡因此使用維護(hù)也更加復(fù)雜。事物都是一分為二的，雙缸機(jī)也有單缸機(jī)不可比擬的優(yōu)勢(shì)：雙缸機(jī)的活塞、氣缸直徑小，曲軸、飛輪的質(zhì)量也相應(yīng)要輕，活塞的行程短，因此即便是在活塞保持相同線性速度的情況下，雙缸機(jī)可以通過提高轉(zhuǎn)速來增加發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率。

　　單缸機(jī)在實(shí)際使用較多的中低速范圍內(nèi)，其扭矩較大、加速爬坡性能確實(shí)優(yōu)于雙缸機(jī)，但在噪聲振動(dòng)方面，由于雙缸機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)及回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)零件的質(zhì)量小，其慣性力相對(duì)較小，且發(fā)動(dòng)機(jī)的爆發(fā)次數(shù)是單缸機(jī)的數(shù)倍，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩變動(dòng)幅度小，振動(dòng)比單缸機(jī)小許多，排氣噪聲也明顯低于單缸機(jī)，在平坦道路上車速快于單缸機(jī)，整車顯得平穩(wěn)順暢。但是，單缸機(jī)可以采用特別設(shè)計(jì)的平衡軸或平衡塊來減少振動(dòng)，達(dá)到與雙缸機(jī)的同等效果。從這個(gè)意義上說，不能片面地講是單缸機(jī)好，還是雙缸機(jī)好。