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硬核武器,高性能的V4发动机(上)
2024-01-21 09:46  浏览:538

摩托车进化到性能时代,多缸摩托车成为无法避免的选择。当然,由于摩托车结构紧凑,汽缸并非是越多越好,如果当缸数过多,将直接影响摩托车的操控性能,大大增加复杂程度,同时让成本直线上升。因此,尽管大型豪华旅行摩托车金翼GL1800、宝马K1600GT分别武装了水平对置六缸发动机、并列六缸发动机,动力输出充沛,但是就操控性能来说,明显受到了相当大的限制。

就目前发展水平而言,在各方面取得比较均衡的高性能动力心脏是四缸发动机。就骑手接触最多的车型而言,主要是并列四缸摩托车,如本田“火刃”CBR1000RR、铃木GSX-R1000、川崎ZX-10R、雅马哈YZF-R1、宝马S 1000 RR等,无论是赛场还是市场,无论是赛道还是公路,都如风如火地奔跑着并列四缸摩托车,以至于众多骑手把高性能摩托车与并列四缸摩托车划了等号。

但是,同属于四缸摩托车,对V型四缸发动机(V4)对骑手来说相对没那么熟悉。这颗动力心脏比并列四缸的动力更强、性能更猛!

V4发动机的优势

同汽车赛事中的F1比赛一般,MotoGP作为世界最高级别的道路摩托车比赛,各大车队的竞争进入白炽状态。其中,赛车是个非常重要的因素——车架结构、电子控制、空气动力学性能、轮胎抓地能力等,每个细节都能直接影响到高超骑手的技能发挥。因此各大车队都不遗其力地加大投入,将最先进的理念、技术和材料应用到战车上,希望能够凭借高性能战车,增加夺魁的胜算。

作为核心影响因素的发动机,各大厂家更是予以高度关注。在MotoGP赛场,绝大多数战马都武装了V型四缸动力装置,如KTM赛车队的RC16、本田RC213V、杜卡迪Desmosedici GP、阿普利亚RS-GP等。采用并列四缸作为动力装置的赛车则较少,如雅马哈YZR-M1、铃木GSX-RR、川崎ZX-RR。为何V4发动机如此大行其道?

V型四缸是四缸发动机的一种类型。就汽缸的外形来看,4只汽缸分成两组,前后各一组,从侧面来看构成V型结构,就像是把两颗哈雷的V型双缸在水平方向并列重叠。当然,V4发动机还有一种情况,即4只汽缸分成两组,左右各一组,这种类型称之为横置V4发动机,而前后各一组的结构称之为纵置V4发动机。总体来说,横置V4发动机的摩托车已经很少见,主要用于旅行摩托车,比如本田ST 1300、Motus V4等,因此我们所说的V型四缸主要指纵置V4发动机。

相比于并列四缸发动机,V4发动机凭借独特的结构,拥有诸多优势:

动力更强:V型四缸的曲轴更短,曲轴由3个滑动轴承来支撑,摩擦更少、震动更低,同时V4发动机的泵送损失更低,因此在同等情况下,V4发动机能够爆发更强的动力,这在直线超车、加速出弯等场合具有明显优势。

强度更大:V4发动机的结构很坚固,能够提供比并列四缸发动机更高的刚性和强度。得益于此,在车架结构中,V4发动机可以作为高承载单元,有效帮助分担加速、制动、高速过弯时产生的负荷,因此车架可以设计得很迷你,副车架、后摇臂则可以直接锁到V4发动机上,从而获得轻巧紧凑的车架。

震动更低:如果V4发动机采用90度V型夹角,车辆就拥有理想的初级平衡,抑制震动产生的效果显著。而且,这种结构比并列四缸产生更小的摆动力偶,更短的曲轴刚性更强,因此运行更加稳定。

雄霸赛场的V4战马

从MotoGP夺冠的角度来看,V4战车明显占据上风,从2013到2022的十年期间,驾驶V4战马夺冠的骑手有7位,其中本田6次、杜卡迪1次;驾驶并列四缸赛车夺冠的骑手有3位,其中雅马哈2次,铃木1次。随着时间的推移,竞逐MotoGP的并列四缸赛车越来越少,以2023年赛季为例,竞逐桂冠的22位赛车手中,驾驶V4赛车的有20人,其中,杜卡迪8人、阿普利亚4人、本田4人、KTM 4人、盖斯盖斯4人,而驾驭并列四缸战马的只有雅马哈2人。显而易见,在MotoGP赛场,V型四缸大有一统江湖之势!

Moto GP战马 Honda RC213V

发动机型式:水冷,V型四缸

气门机构:DOHC 16气门

缸径×冲程:81mm×48.5mm

汽缸排量:1000mL

最大功率:超过180kW

净质量:160kg

极速:超过355km/h

尽管近年未曾问鼎冠军,但是谁也无法否认本田战马RC213V的实力——在最近十年赛季中,马奎兹驾驶RC213V夺得6个骑手冠军。这匹战马经由RC211V、RC212V进化而来,集强大的动力和精准的掌控于一身,身经百战且取得辉煌战绩,沉甸甸的奖杯就是实力的最佳证明!

2002年,国际摩联把GP500改成MotoGP并相应地改变竞赛规则,本田战车RC211V应运而生。一经推出,RC211V就大受好评,2003年赛季的菲力普岛分站上,驾驶RC211V的罗西虽然被罚十秒但依然夺冠,最后更以9个分站冠军的优势夺取总冠军,这足以证明RC211V实力之强大!

2006年赛季,本田推出第二代战马RC212V。顾名思义,RC指道路比赛,212指21世纪第2代,V是V型发动机。与RC211V不一样的是,针对新的比赛规则,RC212V将V型五缸发动机改为V型四缸,汽缸排量降到了800mL,以满足新的比赛规则。RC212V延续上一代优秀的战斗基因,取得了不俗战绩。

本田的第三代MotoGP战车就是RC213V,搭载的仍然是V型四缸发动机,汽缸排量为1000mL。我们知道,超级摩托车锦标赛(SBK)所使用的战车是市面上相同型号的商品车,而MotoGP战车则是市面上无法购得的,由赛车队制造或改装,其中的技术涉及许多商业秘密。以RC213V为例,尽管本田推出了仿制MotoGP战车的RC213V-S,但仿制毕竟不是正品,存在着很多差异,比如气门驱动机构,RC213V-S安装的是机械弹簧,但是RC213V则是气动弹簧,这直接导致动力性能和特性不一样,能够实现更快、更高的转速,进而达到更强的峰值功率。据了解,MotoGP 2023年赛季的RC213V的V4发动机,能够爆发超过180kW的最大功率,比仿制赛车RC213V-S足足高出60kW以上!与之相反的则是重量,RC213V-S的净质量已经很轻,只有170kg,而RC213V则通过大量采用碳纤维、钛合金、镁合金等轻质材料,进一步削减了13kg重量!这一增一减,RC213V的战斗性能百尺竿头更进一步!

WSB战马Ducati Panigale V4 R

发动机型式:水冷,V型四缸发动机

气门机构:Desmosedici 16气门

缸径×冲程:81mm×48.4mm

汽缸排量:998mL

最大功率:160.4 kW(15500r/min)

最大扭矩:113N·m(12000r/min)

V4战马不仅在Moto GP赛场上叱咤风云,同时也在世界超级摩托车锦标赛(WSB)赛道追风逐云。2022年WSB的桂冠就归于驾驶V4战马Panigale V4 R的赛车手阿尔瓦罗。

这颗V型四缸发动机采用了81 mm的大缸径,冲程只有48.4mm,缸径冲程比高达1.67,嗜血好战秉性与生俱来!V4发动机内置反向旋转的曲轴,能有效降低陀螺效应、优化操控灵活性,快速转弯时更灵活,出弯时扭矩传递更高效,在直线赛道上更快、更稳定。点火次序采用“双脉冲”,曲柄销相差70°,点火点是0°,90°,290°和380°。由于左侧2只汽缸基本同步点火,右侧2只汽缸也基本同步点火,类似于双缸发动机的2次点火次序,爆发出节奏铿锵、振奋人心的排气声浪。这种200°的点火间隔产生类似“大爆炸”的效果,为骑手提供异常强劲的加速体验,在出弯加速时更加给力!

Panigale V4 R的动力心脏很凶悍,1-5挡最高转速可达16000r/min,第6挡转速红线则为16500r/min!动力性能极为充沛,最大功率达到160.4 kW/15500 r/min,最大扭矩则为113N·m(12000r/min)。如果换上Akrapovič排气系统等赛车套件后,动力再次飙升,最大扭矩达到118N·m(12250r/min),最大功率更是增至174kW(15500r/min)!

车架作了同步改进——Panigale V4 R武装了“前车架”。为了进一步减轻整车重量,杜卡迪工程师挖空心思,从此前的单体车架中进化出前车架,并把V4发动机作为车架强化单元。相对于单体车架,前车架获得了更加精准的刚性,因为抗扭刚性和横向刚性可以分别独立控制,实现了出色的震动吸收和犀利操控效果;相对于传统的边框车架,前车架在保持必需的刚性同时,更紧凑、更简洁、更轻巧!

奥林斯高性能悬挂系统让Panigale V4 R如虎添翼。前端武装的是NPX25/30倒立式前叉,行程比上一代增加了5mm,猛加速时能更有效地襄助Panigale V4 R贴地;内置增压式阻尼系统,有效抑制气穴的产生,为骑手提供精准的前端反馈。后部配置的是TTX36单筒减震器,内置弹簧刚性从105 N·mm降到80 N·mm,这一精细调节,目的是优化入弯前制动时的质量转移,提升抓地力和控制性,让骑手快速过弯更加自信。

未完待续......

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