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來談談摩托車的核心——引擎 第2集

作者:佚名 時間:2019/11/22 10:36:56
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在上一集的動力之心系列文章當中,我們了解了馬力與扭力的定義。今天我們則要了解各式車款之中,動力部分除了看排氣量之外,引擎的型式也決定了輸出的特性,這里所指的引擎型式是汽缸的數目及各汽缸相互的排列方式。常可以聽到,直列四缸引擎是著重于高轉的馬力輸出、而V型雙缸則強調中低轉速域的扭力輸出,也有人說三缸引擎為兩者之間的平衡。追根究柢,則得要從引擎的運作開始講起。


就算排氣量相同,引擎缸數的不同也會導致引擎有不同的特性。

假設面前有三顆引擎,排氣量同樣為600c.c.,但引擎分別采單缸設計、雙缸設計及四缸設計。那么這三顆引擎的「每個汽缸」排氣量便分別為600c.c.、300c.c.及150c.c.,由于單個缸排氣量的差異,也造成三顆引擎的活塞大小有所不同,單顆600c.c.的活塞自然是150c.c.活塞的好幾倍大,質量上也重了許多。當三顆引擎在運作時,小的活塞在先天上便有體重輕盈的優勢,能夠適應較高轉速的運轉。

從汽缸數及各缸的排氣量開始,了解引擎的動力特性。

除了以上先天的因素之外,以四行程引擎來說,曲軸旋轉兩圈,引擎才會爆炸一次,輸出動力。四缸及雙缸的引擎相對于單缸引擎便有分散爆炸點的優點,當單缸車在曲軸轉了兩圈才能爆炸一次時,多缸車可以支配不同汽缸在不同時機輸出動力,也因此可以采用慣量較小的飛輪,引擎轉速也可以提升地更快。同時,這也是多缸引擎震動較小的原因之一,而單缸或是雙缸的引擎便會有較大的引擎震動。

各式引擎

單缸引擎

單缸引擎不像直列雙缸有著兩顆活塞,得以互相抵消上下作動的力道,單缸引擎運轉時會有較大的震動,必須依靠平衡軸的設計來抵銷并減輕震動。原廠在設定動力輸出時,常強調低轉的充足扭力,如KTM 690 SMC R;然而這并不代表單缸引擎不能以高轉速來壓榨馬力,輕檔小跑SUZUKI GSX-R150就是個很好的例子,在10,500rpm時可爆發出19.2ps的最大馬力。

來自SUZUKI GSX-R150的水冷單缸引擎,采用高轉的設定。

V型雙缸

一般V型雙缸車的著重于中低轉速的強大扭力,如SUZUKI V-STROM 1000,早在4,000rpm時便可輸出10.3kgm的最大扭力;然而,V型雙缸在經過特殊調校之后,也能在高轉速有著不錯的馬力表現,如DUCATI 1299 Superleggera在11,000rpm時可爆發出215hp最大馬力。

來自DUCATI 1299 Superleggera的水冷V2引擎。

水平雙缸

由于引擎采水平放置,使整車重心降低;不過制造成本較高,以及超出車身許多的缸頭在某些情況下會造成騎士騎乘上的不便。動力輸出方面,則常具備強勁的低轉扭力及獨特的排氣浪聲,如BMW多功能車旗艦R1250 GS


來自BMW R1250車系的水平對臥雙缸引擎。

直列四缸

一般采兩活塞同上、同下,每個活塞分別輪流進行著「進、壓、爆、排」的行程,爆炸平均分布,因此震動抑制較佳。常見于仿賽車種及超級跑車,通常注重于高轉馬力的調校,例如:YAMAHA YZF-R6 118.4ps的最大馬力得到14,500 rpm才可全數爆發。然而,經過不同的調教,在一些專注中低轉速的街車上,直四引擎也能不需拉至高轉速域就可爆發出強勁的扭力,如KAWASAKI Z1000在7,300rpm時可爆發出11.3kgm的最大扭力。

來自WSBK奪冠銘駒KAWASAKI ZX-10RR的直四引擎。

直列三缸

以同樣的排氣量而言,三缸車的引擎特性恰巧介于雙缸車及四缸車間。具有飽滿的扭力,在高轉速也有充足的馬力。與其他多缸引擎不同的是,市面上大部分的三缸引擎,點火角度都是采用每240度點火一次的設計。

在TRIUMPH中量級車系中廣泛運用的765cc三缸引擎。

進氣與供油

為了應付日漸嚴苛的環保法規,供油科技進入數位化的時代,以提高供油精準度、降低污染,機械式的化油器供油方式幾乎只存在于老車之上,現在市售的摩托車多采用電子噴射供油系統。從負責控制進氣量的節氣閥,吸入新鮮空氣,采用鋼索控制或由電子油門以電子訊號控制節氣閥的開度,此舉主要是為了控制引擎轉速及動力輸出大小。若引擎為電子噴射供油,則有電子噴油嘴,在新鮮空氣即將進入汽缸時,將霧化的汽油直接噴入空氣中,成為均勻的油氣。

凸輪軸

凸輪軸控制了引擎的進氣及排氣,型式上分為雙凸輪軸(兩支凸輪軸分別啟動進氣閥門及排氣閥門)的設計,或是單凸輪軸(一支凸輪軸同時推動進氣閥門及排氣閥門)的設計。依照引擎動力輸出的需求,凸輪軸可以設定汽門開啟的時機、開啟的時間長短及開啟的深度,在配合供油及點火設定之后,便可以打造出不同的引擎動力輸出曲線。

凸輪軸可以設定汽門開啟的時機、時間長短及開啟的深度,在配合供油及點火設定之后,便可以打造引擎的動力輸出曲線。

正時鏈條、皮帶

不論是利用鏈條或是皮帶,兩者均具備同樣的功能:驅使凸輪軸運作。雖然凸輪軸是控制汽門的啟閉,但仍須仰賴引擎正時鏈條提供轉動的力量及正確的旋轉速度及歸零點。若是內鏈斷裂或是松脫失效,則汽門無法按照原本的規劃設計正常開啟,則會產生引擎失效,甚至引擎活塞撞擊汽門的狀況。

曲軸由正時鏈條驅動凸輪軸。

汽門

四行程引擎的最重要四個步驟:進氣、壓縮、爆炸、排氣便是由進氣門及排氣門的相互搭配,執行開啟及關閉的動作來完成的。汽門受到凸輪軸的驅動而開啟,也隨著凸輪軸的松壓而關閉。除此之外,當汽門關閉后,還必須承受油氣爆炸的壓力及高熱。新一代的汽門技術將熔點低的金屬灌入汽門內部,當受熱融化時,便可將熱量帶至較冷的另一端,幫助散熱。

進氣、壓縮、爆炸、排氣便是由進氣門及排氣門的相互搭配,執行開啟及關閉的動作來完成的。

活塞

引擎之中,活塞承受了爆炸壓力,受到壓力之后,活塞會將力量傳遞至活塞連桿。除了在爆炸行程中承受壓力之外,活塞也以負壓在進氣行程中抽入新鮮空氣,并壓縮空氣。簡單地說,雖然汽門是作開關的動作,而真正使四個行程運作的,卻可歸功于活塞活塞除了接受爆炸壓力之外,也要能承受爆炸的高溫,否則活塞穿孔、燒等常見的引擎故障將有可能出


活塞除了接受爆炸壓力之外,也要能承受爆炸的高溫。

汽缸

引擎的汽缸與活塞互相搭配,兩者的精度必須經過嚴格的加工把關,并在組裝時尋找最適當的搭配,才能發揮最佳性能。引擎活塞會以活塞環與汽缸直接接觸,增加氣密度,同時也帶有油槽,帶入機油以增加潤滑。

汽缸與活塞必須有著良好的搭配,才能發揮最佳性能。

曲軸

在引擎的四大行程之中,活塞動作是屬于直線上的來回運動,將活塞的直線運動轉為旋轉運動的關鍵元件便是曲軸曲軸的設計關系到整個引擎是否能順暢運轉,設計時必須嚴加考慮重量配置,否則在運轉時會產生極大的震動。

曲軸的設計與活塞運行的順序相關。

排氣

新鮮的油氣進入引擎燃燒、輸出動力之后,最后便由排氣門進入排氣管送出。排氣系統的設計影響了引擎的運作效率,若是排氣系統阻塞,則會使過多的剩余氣體殘留于汽缸之內,影響下一次的燃燒效率。排氣系統也影響了引擎的廢氣排放及噪音值,使用改裝排氣管便會對污染排放有所改變。

排氣系統也影響了引擎的廢氣排放及噪音值,使用改裝排氣管便會對污染排放有所改變。



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關鍵字:單缸 雙缸 引擎

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