代表世界公路摩托車最高水平的比賽被稱為MotoGP。MotoGP與超級摩托車錦標賽(WSBK)不同,電子使用的特制賽車在市面上買不到。后者在市面上擁有相應(yīng)的量產(chǎn)型摩托車,如YZF-R1、ZX-10R、CBR1000RR等,其中的技術(shù)涉及很多商業(yè)秘密。
以本田MotoGP賽車RC213V為例,盡管本田推出了市售版RC213V-S,但仿制畢竟不是正品,還存在著很多差異,比如氣門驅(qū)動機構(gòu),RC213V-S安裝的機械彈簧,但是RC213V用的則是氣動彈簧,這直接導(dǎo)致動力性能和特性不一樣,實現(xiàn)了更快、更高的轉(zhuǎn)速,從而榨取出更強的峰值功率。據(jù)了解,最新版RC213V的V4發(fā)動機,能夠爆發(fā)超過180kW的最大功率,比仿制賽車RC213V-S足足高出60kW以上!與之相反的則是質(zhì)量,RC213V-S的凈質(zhì)量相對來說已經(jīng)很輕,只有170kg,而RC213V則通過大量采用碳纖維、鈦合金、鎂合金等輕質(zhì)材料,進一步削減了13kg質(zhì)量。這樣一增一減,RC213V的戰(zhàn)斗性能百尺竿頭更進一步!代表摩托車最高技術(shù)水平的MotoGP戰(zhàn)馬,當前主要分為兩大陣營,即與本田、杜卡迪等為代表的V型四缸發(fā)動機陣列和與雅馬哈、鈴木等為代表的并列四缸發(fā)動機陣列。
在當前最高級別的MotoGP比賽中,可以說是分成兩大陣營,即V4與L4的較量。
截至2019年賽季結(jié)束之前舉行的50場比賽中,搭載了V4發(fā)動機的MotoGP賽車攫取了44場勝利,勝率高達88%;在這50場比賽創(chuàng)下的極速中,V4賽車拿下了47個極速紀錄,占比高達94%。通過數(shù)據(jù)分析,可見無論是勝率還是極速,搭載了V4發(fā)動機的賽車都占據(jù)了絕對優(yōu)勢!
這應(yīng)該如何作出解釋?如果V4賽車與搭載了并列四缸發(fā)動機的賽車數(shù)值相近,我們可以用騎手的水平來解釋;但如果這種差距是明顯的、難以跨越的,那么原因除了騎手之外,我們就還要從賽車技術(shù)方面來分析了。直接大膽的猜測,就是V4發(fā)動機的動力是否比并列四缸發(fā)動機更猛些?如果確實如此,那么在同等的排量下,V4發(fā)動機輸出更猛的動力是如何實現(xiàn)的?
我們也無須賣關(guān)子,先給出直接答案,再來細說原因。
是的,簡單來說,在同等排量的前提下,V4發(fā)動機輸出的動力確實比并列四缸多一些。讓我們簡單比較一下2019年賽季的戰(zhàn)馬就清楚了。
雅馬哈一直堅持采用并列四缸,2019年賽季戰(zhàn)馬YZR-M1搭載了液冷、DOHC 16氣門的并列四缸發(fā)動機,排量為1000mL。根據(jù)官方公布的數(shù)據(jù),這顆動力心臟能夠爆發(fā)超過176kW的最大功率,而整車質(zhì)量只有區(qū)區(qū)157kg,具備了優(yōu)秀的功率質(zhì)量比。鈴木賽車隊的戰(zhàn)馬GSX-RR,同樣搭載了1000mL的并列四缸發(fā)動機,最大功率超過176kW,可以跑出極速340km/h。
盡管雅馬哈、鈴木已經(jīng)很優(yōu)秀了,但是搭載了V4發(fā)動機的本田和杜卡迪更勝一籌。早在2006年賽季,本田就推出新二代戰(zhàn)馬RC212V,其中V指的是V型四缸發(fā)動機。后續(xù)推出的第三代戰(zhàn)車就是RC213V,搭載的仍然是V4發(fā)動機,排量提高到1000mL。2019年賽季, RC213V搭載的V4發(fā)動機排量為1000mL,但是最大功率超過了180kW!同樣搭載了V4發(fā)動機的杜卡迪賽車則更猛,最大功率超過了186kW,比征戰(zhàn)世界超級摩托車錦標賽的Panigale V4 R至少高出20kW以上,能夠驅(qū)動Desmosedici GP19能夠跑出350km/h以上的極速!
因此,就結(jié)果而言,在1000mL的MotoGP戰(zhàn)馬中,V4發(fā)動機輸出的動力確實比并列四缸發(fā)動機更多一些。這是如何實現(xiàn)的呢?
主要原因歸功于曲軸——由于結(jié)構(gòu)不同,V4發(fā)動機的曲軸比并列四缸更短,因此更硬、更強。另外,緊接連桿的大頭軸頸產(chǎn)生的擺動力偶更少些,震動相對較少;更加理想的是,如果V4發(fā)動機采用90度夾角,那么會實現(xiàn)理想的初級震動平衡。簡而言之,更強的曲軸,更少的震動,更好的平衡,這些優(yōu)點允許設(shè)計師對V4發(fā)動機作強化設(shè)計,榨取更高的轉(zhuǎn)速和更多的功率!
V4發(fā)動機輸出更強動力的另一個原因,是因為無效損耗更低。由于V4發(fā)動機只需要配置3個主軸承,而并列四缸發(fā)動機至少需要5個主軸承,因此比較而言摩擦損耗更少。發(fā)動機都有泵送損失,1000mL發(fā)動機在轉(zhuǎn)速18000r/min時,空氣流量達到每秒300L,將空氣吸入發(fā)動機、完成燃燒后又推出發(fā)動機的動力損耗不可避免,但是得益于V4發(fā)動機的曲軸箱結(jié)構(gòu),能比并列四缸發(fā)動機的曲軸箱更好地處理氣流,因此同樣減少了泵送損失功率。
而且,如果V型四缸采用90°夾角布局,那么將具備更多的先天優(yōu)勢。杜卡迪的MotoGP賽車從2003年賽季就采用這一夾角,本田則從2012年賽季起采用。這種結(jié)構(gòu)允許工程師選用廣泛的不均衡點火次序,諸如“大爆炸點火”、“長爆炸點火”等,從而為不同駕駛風格的騎手,找到最佳匹配的動力輸出特性。這也是為什么在采用V4發(fā)動機的賽車中,杜卡迪、本田、阿普利亞現(xiàn)在都不用更緊湊的夾角,而統(tǒng)一采用90°夾角的緣故。
當然,V4發(fā)動機存在自身的不足。賽車普遍傾向于采用短軸距,目的是實現(xiàn)更爽快的轉(zhuǎn)向響應(yīng),但是V型四缸的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致尺寸偏長,這讓車架設(shè)計師感到頭疼。另外,V4發(fā)動機的后缸占據(jù)很多空間,而且會產(chǎn)生大量的熱,會對其他零部件造成影響,因此對車架、空氣室、排氣系統(tǒng)和油箱等設(shè)計和安裝提出更高要求,避免受到影響。
在賽車領(lǐng)域,沒有任何技術(shù)方案是完美的,無論是車架設(shè)置還是電子智能輔助裝置,無論是V4發(fā)動機還是并列四缸發(fā)動機,都是綜合衡量考慮的結(jié)果。你作出了選擇,然后就最大化地利用優(yōu)勢,同時盡量避開它的不足。
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