买车要懂发动机：摩托车发动机比较全面的知识

摩托车都会骑，但这些四冲程摩托车知识你肯定不完全了解，众所周知，发动机是摩托车的心脏，当你准备换新车，肯定是会讨论发动机，因为发动机作为摩托车重量最重的组件，它的重量和重心都会直接影响驾乘者的操控乐趣，直接影响驾乘者操控乐趣的关键是发动机的布局，下面就拿四冲程发动机气缸的排列方式及优缺点来讨论。

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四冲程发动机的名称来自于一个循环的4个冲程，即进气、压缩、做功、排气。其中，进气冲程是发动机运转的前提和基础——汽缸里吸入了多少油气混合物，决定了有多少能源可以燃烧，在同等情况下，汽缸如果能够吸到更多的空气，意味着可以燃烧更多的油气混合物、做更多的功，从而提高发动机输出功率，正所谓“吃得多、干得多”，但是这并不容易，因为进气门的开闭时间非常短，特别是高转速大功率发动机，留给空气进入的时间更是短得不可思议。

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比如，现代摩托车发动机转速达到10000r/min很常见，概略来说，进气时间只有0.003s！正因如此，百年来人们持续研究，研发出各种装置，让发动机呼吸得更多、更深、更顺畅，目的就是榨取更强的动力！

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（1）单气缸

单气缸是所有发动机的基本起点，也是发明摩托车发动机时采用的排列方式，不同型式的发动机都是由不同数量的单缸布置而成。由于曲轴需要旋转两周才会燃烧做功一次，因此工作的流畅感不佳，驾驶者会很清楚地感受到气缸内的活塞上下运动的振动。从表面上看，在性能上是缺点，但在主观情感上有的车迷却偏爱这种感受。

优点：价格便宜、造型简单、风阻和外形尺寸小。由于曲柄轴长度较短和发动机宽度窄，气缸低，有利于发动机倾斜转向，为驾乘者提供轻快的乘骑感受。此外，单缸发动机还比多缸发动机较省油。

缺点：燃烧效率会随着燃烧室容积的增大而不断下降。加上排气量越大，发动机活塞越大，其重量也随之增加，造成转速不能设计过高，限制了大功率的输出。单缸发动机常见于小排量(一般不大于125ml)摩托车或以轻巧为上的各种车款。

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（2）并列(平行)双缸

简单来说，并列双缸发动机可以想象为把两个单气缸发动机连接在一个180o的曲轴上。当一个活塞在上止点时，另一个活塞则在下止点位置(少数发动机如本田CD250除外)。由于两气缸活塞上下运动惯性差不多，可以互相抵消，因此运动零件引起的震荡较单缸少。

优点：在同一排量条件下，燃烧速率较单气缸发动机为好，发动机部件的重量和体积均细小，有利于作较高转速的功率发挥，化油器和进气管的布局也较简单。

缺点：由于气缸数的增加，相应的曲轴、气缸、活塞、活塞环、活塞销等零件数量就会增加。此外，像化油器、气缸盖、曲轴、进排气系统等专用零件的结构要比单缸机更加复杂，这无疑使得双缸机的制造成本会大大高于单缸机，而且由于零件数量的增加，会导致发动机的故障点增多，再加上增加了调整双缸机的平衡，因此使用维护也更复杂。

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（3）V型双缸

气缸呈V型布置的发动机，可以从简单的V2发动机说起。不同的气缸V型夹角，可使发动机产生很大的变化。夹角越小，工作越不流畅，这也是美式巡航车营造强烈节奏感的源头。

优点：使对向布置的连杆都装在同一个曲柄销上，减少了曲轴的长度，有利于减小发动机体积并使之轻量化，营造轻巧的转向特性。V2发动机的工作顺畅程度一般以90o夹角最为流畅，所以高性能的V型发动机跑车多以90o夹角布置。因为在V型夹角的开阔空间里可以放置化油器等附件，利用V型气缸不同轴向运转动作来相互抵消因活塞上下运动而产生的振动，这对于转速在10000r/min以上的发动机，此方案特佳。

缺点：制造较为昂贵、结构比较复杂。虽然化油器或电子燃油喷射系统可以放在V2的夹角中，但后排气缸的排气、排气系统的布置和散热效果都是V型发动机常见的问题。如果把V型夹角做成70o~75o时，和90o夹角相反，发动机便发出“哒、哒、哒”有规律的振动声，这种振动能一直传递到骑手的身体。美国名车哈利V型双缸摩托车就是这样，当夹角只有42o时，排气声更使人感到像马蹄声一样，这就是哈利迷们如痴如醉的哈利声浪。

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（4）水平对置双气缸

水平对置的双气缸发动机夹角为180o，两个活塞连杆分别装在两个相位角差180o的曲柄销上，形成一个绝佳的活塞惯性抵消作用。由于两个活塞犹如拳击手搏击般运动，因此，人们都习惯称这种发动机为Boxer(意译为拳师)发动机，也称拳击手。

优点：发动机的重心低，在弯道中的操控稳定性十分优良。由于两个气缸横向延伸，风冷效果显著，维修也较方便。水平对置双缸机因其活塞顶正面相对，像两个拳击运动员对打一样，活塞和曲轴的惯性力能被对向布置的两个气缸抵消而过到平衡。从力学上，惯性力的一阶振动和二阶振动都能完全平衡。而且两个气缸的点火间隔相等，以上两点都有助于提高发动机的平稳性，因此，从平衡角度来看，这是一种很好的结构型式。

缺点：因这种发动机采用顶置式气门，所以不能用于高速发动机(如果凸轮轴上置便可用于高速机，但左右各需要一个传动链)。发动机横向体积巨大，如果不幸发生事故，发动机容易受到结构性伤害，尤其是转弯时，若车身过分倾斜，气缸盖容易擦地损坏机件。

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（5）并列3气缸

可以想象，为把3个单气缸发动机连接在一个120o的曲轴上，它需要糅合单缸和多缸发动机的优点，在重量和运动性能方面提供一个中间的落脚点。

优点：以并列3气缸为例，制造成本比V3发动机便宜，随着电脑加工中心CNC技术的发展，制造标准的120o曲轴已经非常容易。并列3气缸发动机的性能比并列双气缸要好，但重量却比直列4缸或V4发动机轻许多，成本也低不少。再有，曲柄旋转的惯性效应较4缸发动机低，能为大排量摩托车提供较为轻快的驾乘感受。

缺点：发动机的工作流畅仍不及4缸以上的发动机，曲轴相位的准确度也需要技术调校。目前仍沿用3缸发动机的摩托车主要以英国凯旋Triumph为主流，并为其树立了独特风格的卖点。

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（6）并列4气缸

顾名思义，4气缸发动机可以说是把4个单气缸发动机并列在一起。第一和第四活塞平衡了第二和第三活塞的运动惯性，这是250ml以上的街车或跑车最乐意采用的标准布局。

优点：发动机工作流畅，振动小，排气声浑厚连绵。加上发动机部件轻巧，燃烧速率高，有利于高转速发动机的功率发挥，供油系统和排气系统的布置也十分方便。况且各气缸都能够接触自然风散热，不仅可布置水冷系统，采用风冷散热也可。

缺点：发动机体积庞大、沉重，结构较为紧密，造价昂贵。曲轴旋转的惯性效应较高，不利于发动机倾斜转向，同时，燃油消耗也较高。

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（7）V4气缸

V4发动机，简单来说是把两台V2发动机结合在一起而得来的。当然，这种结构在进气系统和排气系统的布置上将更为复杂。

优点：如果将V4气缸发动机与并列4气缸作比较，则V4对向布置的两个气缸的连杆可以使用同一个曲柄销，缩短了曲轴长度，大大节省了空间和发动机的重量，轴距也可以设计较短，即使大排量的发动机，其宽度也比直列4气缸发动机窄，这样，容许车身有更深的倾斜度。采用V4发动机的车种通常都是高性能的跑车或重型巡航车。

缺点：发动机的结构紧密复杂，不利于维修保养作业，且价格较为昂贵，不是一般工薪阶层易拥有的“宝驹”。

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（8）水平对向6气缸

水平对向6气缸发动机可以想象是三台Boxer发动机前、中、后排在一起再塞入车架中。在摩托车的世界里属于极为罕见的品种。这是因为发动机宠大的体积和沉重的重量，非一般摩托车能把它容纳。近代仍然采用水平对向6气缸发动机的摩托车，是广为人知的本田金翼1800，它装有全球定位巡航系统等世界最尖端技术的仪器，是所有车迷朝思暮想的超级豪华摩托车。

优点：发动机运行极为平滑顺畅，全区域的功率扭矩输出都非常出色，很少有其它类型的发动机可以与它抗衡。

缺点：发动机的体积、重量和宽度都十分地惊人。结构之复杂造价之昂贵，是其它类型的摩托车发动机所望尘莫及的。

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顶置气门（OHV）

1899年，法国人比歇为了提高发动机转速和功率，率先推出了顶置气门机构（OHV）。在顶置气门机构中，凸轮轴安装在汽缸的侧面下部，通过较长的推杆把摇臂往上推，再通过摇臂向下压开气门；气门则可以设置在汽缸头上，这样燃烧室可以优化为半球型或楔型，从而提高了发动机的压缩比和热效率，实现高转速、高功率的目的。

在提高转速和功率方面，顶置气门机构明显优于侧置气门机构，发动机的转速普遍由1200r/min以下提高到6000r/min，功率获得显著提高，此外顶置气门发动机还具有低转速、大扭矩的优势，且能够通过调整V型双缸的夹角以获得不同的震动节奏和排气声浪，具有很强的个性，这也是为什么虽然以后出现了更先进的顶置凸轮轴（OHC）发动机，但是仍有厂家坚持生产技术“落伍”的OHV发动机缘故，这方面最典型的代表就是哈雷摩托车。

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单顶置凸轮轴（SOHC）

虽然顶置气门发动机优于侧置气门发动机，但是顶置气门发动机也有自身局限：由凸轮轴通过气门挺杆驱动气门，增加的气门挺杆相应增加了传动损耗。上个世纪60年代起，更加先进的单顶置凸轮轴（SOHC）发动机开始大行其道。

SOHC与OHV相比，最大的不同是：OHV是气门的位置在凸轮轴上方，凸轮轴利用气门挺杆驱动气门；SOHC则是凸轮轴的位置在气门上方，发动机飞轮通过皮带或链条带动凸轮轴齿轮，从而实现凸轮轴直接驱动气门。因此，SOHC比OHV减少了气门挺杆和相应的传动损耗，且可以设计出更高的压缩比和发动机转速，同等排量下SOHC发动机比OHV发动机的动力大、油耗小、易修护。现代的单缸摩托车发动机配置的基本上是单顶置凸轮轴。

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双顶置凸轮轴（DOHC）

顶置凸轮轴发动机细分为单顶置凸轮轴（SOHC）发动机和双顶置凸轮轴（DOHC）发动机。SOHC是进气门和排气门的开启、关闭均由同一根凸轮轴来完成开关动作；DOHC则是利用两条凸轮轴来分别驱动进气门和排气门完成开闭动作。总体来说，DOHC的好处就是可以轻易的改变进排气门的开闭时间，每只气门的惯性质量比较低，因此具有高转速、大功率的特性，但是结构比较复杂，造价成本较高，维护也比较困难，一般来说，多缸、大排量的高速发动机多采用DOHC气门机构，单缸、小排量的普通发动机多采用SOHC气门机构。

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机械气门机构（Desmodromic）

Desmodromic是杜卡迪招牌式气门控制机构，其优势是：绝大多数四冲程发动机都依赖于弹簧来闭合气门，但随着发动机转速的提高，特别是高转速的赛车型发动机中，弹簧闭合气门的时间变得很苛刻，从而经常出现气门无法精确地按照凸轮形状来运转的情况，这导致了发动机性能的下降；而Desmodromic气门系统由于取消了弹簧，改为直接机械闭合气门，从而实现了发动机全转速范围内的精确气门动作，能够防止发动机高转速时出现性能下降的现象。

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可变气门系统（VTEC）

VTEC全名是Variable valve Timing & lift Electronic Control system，即可变气门正时/升程电子控制系统，简称可变气门系统，主要应用于本田中量级V4发动机。当转速低于设定值时，这台V型四缸的16只气门中，只有8只气门在工作；一旦转速超过限值，16只气门全部激活，全力以赴榨取最大动力。VTEC兼具2气门和4气门发动机之特长，在中低转速时输出强韧扭矩，同时降低了油耗；高转速时则酣畅淋漓地输送充沛动力。

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涡轮增压（Turbocharged）

发动机上的增压器，其实是一种强制进气的装置。在不改变排量的前提下，安装了增压器的发动机，比起自然吸气的发动机，能在相同的时间内，让汽缸填充更多的油气混合物，因此效率更高、动力更强。

常见的增压器有两种，除了上述的机械增压器之外，另一种则是涡轮增压器。两种增压器的核心区别，在于它们的驱动力来源不同。机械增压器的工作动力来自于发动机，而涡轮增压器则是借助排气管的高速气流来驱动涡轮。

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机械增压（Supercharged）

所谓机械增压，就是在发动机上安装了迷你空气压缩机，提高供应给发动机的空气压力或密度。这一做法，让发动机在进气时获得更多的氧气，可以燃烧更多的油气混合物、做更多的功，从而提高发动机的功率。机械增压器的驱动力来自于发动机的曲轴，连接方式可能是皮带、齿轮、链条或轴等方式。