四沖程摩托車發(fā)動機的種類和特點

眾所周知，發(fā)動機是摩托車的心臟。當您討論一輛摩托車的性能時，話題一定會討論到發(fā)動機。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)動機運動時的振動、熱力和排氣聲音。發(fā)動機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)動機的基本起點，也是發(fā)明摩托車發(fā)動機時采用的排列方式。不同型式的發(fā)動機都是由不同數(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、風阻和外形尺寸小。由于曲柄軸長度較短和發(fā)動機寬度窄，氣缸低，有利于發(fā)動機傾斜轉(zhuǎn)向，為駕乘者提供輕快的乘騎感受。此外，單缸發(fā)動機還比多缸發(fā)動機較省油。

　　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)動機活塞越大，其重量也隨之增加，造成轉(zhuǎn)速不能設計過高，限制了大功率的輸出。單缸發(fā)動機常見于小排量(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)動機可以想象為把兩個單氣缸發(fā)動機連接在一個180o的曲軸上。當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)動機如本田CD250除外)。由于兩氣缸活塞上下運動慣性差不多，可以互相抵消，因此運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)動機為好，發(fā)動機部件的重量和體積均細小，有利于作較高轉(zhuǎn)速的功率發(fā)揮，化油器和進氣管的布局也較簡單。

　　缺點：由于氣缸數(shù)的增加，相應的曲軸、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、曲軸、進排氣系統(tǒng)等專用零件的結(jié)構(gòu)要比單缸機更加復雜，這無疑使得雙缸機的制造成本會大大高于單缸機，而且由于零件數(shù)量的增加，會導致發(fā)動機的故障點增多，再加上增加了調(diào)整雙缸機的平衡，因此使用維護也更復雜。

　　三、V型雙缸

　　氣缸呈V型布置的發(fā)動機，可以從簡單的V2發(fā)動機說起。不同的氣缸V型夾角，可使發(fā)動機產(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烈節(jié)奏感的源頭。

　　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)動機體積并使之輕量化，營造輕巧的轉(zhuǎn)向特性。V2發(fā)動機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型氣缸不同軸向運轉(zhuǎn)動作來相互抵消因活塞上下運動而產(chǎn)生的振動，這對于轉(zhuǎn)速在10000r/min以上的發(fā)動機，此方案特佳。

缺點：制造較為昂貴、結(jié)構(gòu)比較復雜。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。

由于上述特點，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，單缸機肯定不如雙缸機好，特別是在低轉(zhuǎn)速時，單缸發(fā)動機工作不平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速波動大，而且一旦失火，二次燃燒時間間隔較長，很容易使發(fā)動機熄火停機。在相同排量條件下，和雙缸相比，單缸發(fā)動機的運動件慣性力不能互相抵消，因此，單缸機的振動大，特別是高轉(zhuǎn)速時，這個問題表現(xiàn)得尤為突出。此外，在相同排量的條件下，單缸機缸徑較大，燃燒室尺寸大，因此混合氣的燃燒相對較差。當然各運動件的尺寸也較大，譬如活塞、連桿等。這些因素不利于發(fā)動機提高轉(zhuǎn)速，也不利于提高功率。上述這種傾向會隨著發(fā)動機的排量增加而明顯。所以單缸機排量越大，升功率越小，但是單缸機的脈動感卻越強。

　　在摩托車上，發(fā)動機是最重要的裝置，由于單缸機重量輕，結(jié)構(gòu)尺寸小，它的寬度比雙缸機窄，因此單缸機對整車布置十分有利，便于實現(xiàn)整車造型的苗條化。同時，由于單缸機有利于減輕整車的重量，也提高了方向把的靈活性。這是由于單缸機曲軸短而輕，尤其是橫置發(fā)動機，曲軸旋轉(zhuǎn)的陀螺效應阻礙摩托車側(cè)傾轉(zhuǎn)彎，而且曲軸越重轉(zhuǎn)速越高，陀螺效應也越大。在這一點上，單缸機比較好，陀螺效應低，因此，車輛左右側(cè)傾十分輕便，再加上單缸機尺寸短，不會妨礙摩托車的側(cè)傾。此外，單缸機尺寸小，風阻也較小。單缸機的另一個特點是，在同一排量條件下，構(gòu)成單缸機的零部件數(shù)量也較少，且不需要進行左右氣缸的平衡調(diào)整，故障點少。同時，較小的結(jié)構(gòu)又決定了單缸機具有制造和裝配工藝簡單、技術(shù)難度小等特點，因而單缸機制造成本低，使用維護簡便，具有很好的經(jīng)濟性。

　　而雙缸機的結(jié)構(gòu)相比之下就要復雜多了，由于氣缸數(shù)的增加，相應的曲軸、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、曲軸、進排氣系統(tǒng)等專用零件的結(jié)構(gòu)就比單缸機更加復雜，這無疑使得雙缸機的制造成本會大大高于單缸機，而且由于零件數(shù)量的增加，會導致發(fā)動機的故障點增多，再加上還需要增加調(diào)整雙缸機的平衡因此使用維護也更加復雜。事物都是一分為二的，雙缸機也有單缸機不可比擬的優(yōu)勢：雙缸機的活塞、氣缸直徑小，曲軸、飛輪的質(zhì)量也相應要輕，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，雙缸機可以通過提高轉(zhuǎn)速來增加發(fā)動機的最大功率。

　　單缸機在實際使用較多的中低速范圍內(nèi)，其扭矩較大、加速爬坡性能確實優(yōu)于雙缸機，但在噪聲振動方面，由于雙缸機往復運動及回轉(zhuǎn)運動零件的質(zhì)量小，其慣性力相對較小，且發(fā)動機的爆發(fā)次數(shù)是單缸機的數(shù)倍，因此，發(fā)動機扭矩變動幅度小，振動比單缸機小許多，排氣噪聲也明顯低于單缸機，在平坦道路上車速快于單缸機，整車顯得平穩(wěn)順暢。但是，單缸機可以采用特別設計的平衡軸或平衡塊來減少振動，達到與雙缸機的同等效果。從這個意義上說，不能片面地講是單缸機好，還是雙缸機好。