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速度传奇-摩托车动力进化论

作者:哈罗摩托  2022-5-16 2:31:00

人类发明摩托车的核心诉求是什么?

速度!

超越行走、超越跑步、超越畜力、超越简单机械……

总而言之——跑得更快,跑得更远!

摩托车发明百年来,速度始终是推动摩托车发展的重要驱动力。速度如同汽油,为摩托车发展持续注入能量,使之变得更快、更强、更犀利!

可是,你知道在摩托车速度不断飙升的背后,隐藏了哪些秘密吗?


增强动力——驱动车轮飞速旋转

摩托车为什么能跑?当然就是发动机输出动力驱动车轮旋转,再作用于路面,从而实现向前奔跑。发动机的动力越强,车轮获得的驱动力越多,摩托车就跑得越快。经过百年发展,摩托车的动力心脏已经进化得高度成熟,拥有越来越强的动力,驱动摩托车飞奔疾走,为骑手插上风中飞翔的翅膀!



忍者是川崎高性能机器的代名词,排量最大的超级忍者Ninja ZX-14R,以更强的动力和更猛烈的速度,成为令人敬畏的“公路捕猎者”!

ZX-14R武装了液冷、DOHC16气门的并列四缸发动机,排量高达1441mL。川崎对其进气道和排气道形状做了优化,进气道做了抛光处理,以提高进气速度;安装了高升程凸轮轴,进气和排气升程都达到了9.3mm;与上一代相比,ZX-14R的空气滤清器变得更大,有效面积增加了10%,进气阻力则减少了60%。



凡此种种,主要目的只有一个,那就是让并列四缸发动机的“呼吸”更深、更顺畅,以榨取更强的动力。在DFI电子燃油喷射系统的伺服下,超级忍者爆发出最大功率147.2kW(10000r/min);最大扭矩更是惊人,超过了160N·m!如果在高速时启动强制进气模式,超级忍者性能可以再次飙高,最大功率达到154.5kW(10000r/min)!



至强的动力性能,让超级忍者傲视对手,实现了超强的加速性能,任何时候拧下油门,总有超出你预期的动力!加速时,超级忍者如同公路上掀起的狂飙——据测试,从静止加速到48km/h,只需1.2s;加速到96km/h,只要2.6s;加速到145km/h,用时4.2s;加速到160km/h,用时4.8s……起步加速跑完400米,ZX-14R耗时不到9.5s,终点速度达到245km/h!



空气动力学造型——削减前进的阻力

尽管发动机给予车轮飞速旋转的动力,但是,无情的风就如一堵墙,阻碍速度,阻碍骑手飞奔的激情。而且,速度越快,空气阻力越大,当摩托车速度达到100km/h时,约80%发动机动力用于克服空气阻力!这就是为什么摩托车跑到一定速度后,再增加速度越来越难的原因,因为“道高一尺,魔高一丈”!不过,聪明的工程师总是有办法,他们在强化动力输出之外,还找到另外一个方向,就是通过削减迎风面积等措施,现降低空气阻力来提高速度。



“隼”的传说,发轫于上个世纪90年代的公路速度争霸。

当时,在公路上威风八面、占据统治地位的是川崎ZZR1100。这款神车凭借强悍的加速和暴风骤雨般的速度,成为炙手可热的公路利器,被无数铁杆速度分子拥戴为至高无上的竞速神器!



首先发起挑战的是本田。1997年本田“超级黑鸟”CBR1100 XX傲然登台,拥有120.5 kW(9500r/min)的强大功率,具备令人震惊的超强性能——0~100km/h提速只需2.342s,最高时速达到308.627km/h!“超级黑鸟”不负本田的苦心孤诣,一举打败ZZR1100,成为新一代“公路之王”。



“螳螂捕蝉,黄雀在后”,本田的胜利没有持续多久,因为铃木忽然发力,1999年2月推出了霸气十足的“隼”,迅速掀起新一轮速度争霸赛的风暴。128.63kW(9800r/min)的最大功率、优异的空气动力性能,让“隼”的直线最高速度达到312km/h,干净利索地把“超级黑鸟”挑落马下,一举跃为世界上跑得最快的量产型跑车!强横霸道的动力、暴风骤雨般的速度、卓然一家的造型、特立独行的个性,横空出世的铃木“隼”震惊四座,在公路上引发轩然大波!



之所以命名为“隼”,是因为铃木工程师在设计时是受到了这种猛禽的启发,从而设计出空气动力性能象隼一样优异的造型,能够将巨大的风阻降至最低,从而突破速度极限!“隼”的整体轮廓以圆滑弧线为主,前鼻如鹰鸷利嘴般突出,尾部采用驼峰造型,实现了出色的低风阻,不仅强化了隼的运动性能,而且刻画出卓然特立的个性。再加上超强的动力,即使风阻异常强大,但是在“隼”突然加速的时候,这些强大的风阻仿佛突然消失!




偷轻减重提高功率质量比

对于超级跑车来说,功率质量比是很重要的一个指标,反映其在加速方面的潜能。为了实现这个目标,厂家一方面努力提高动力输出,另一方面则努力减轻质量,在发动机、车架和车体上大量运用高性能的轻质材料,以偷轻减重,提升加速性能。



雅马哈最新一代的YZF-R1,大量运用轻质高强度的材料,把体重减轻到179kg,即使油箱加满汽油,整备质量也不超过200kg。轻量化零部件用在发动机上,主要目的是降低惯性质量,提高动力响应和减少功率损耗,包括:发动机连杆采用裂解加工工艺制造,材料为全钛合金,这在量产型摩托车中属于头次使用!与传统的钢质连杆相比,质量减轻了40%,极大降低了惯性!同时,全新设计的曲轴也减轻了20%,这些让发动机响应变得很敏感,特别是高转速区域竞争力十足!同时,进气门采用了轻质高硬度的钛合金材料,让油门响应变得更给力、更爽快,特别是在高转速区域,消除了可能出现的“气门飘浮”状况。



在其他方面的减重,YZF-R1同样不遗余力,比如:采用4—2—1结构的排气系统,同样使用了钛合金材料制造。铝合金三角盒式车架优化了设计,通过4个点把发动机作为强化单元紧紧拥抱,其中上桁架结构的铝合金后摇臂,具有很高的强度,以驾驭YZF-R1高达147kW的强大动力;副车架则采用了镁合金,目标是高强度、轻质量。轮辋则用上了镁合金,让前后轮辋的质量分别减轻了4%和11%,加速、制动更加得心应手。这些轻质高强度的材料,把YZF-R1的体重减轻到179kg。即使油箱加满汽油,YZF-R1整备质量也不超过200kg。



此外,更高版本的YZF-R1M还采用了碳纤维前挡泥板、导流罩等轻质材料,让骏马奔驰起来更加轻盈。难怪,获得过4次AMA职业超级摩托车锦标赛冠军的乔希在试驾之后,评价YZF-R1M“这是我所见过的最逼近赛车的市售跑车!”



发动机电子控制系统——让加速既安全又猛烈

拥有充沛的动力和轻盈的质量,是否意味着很有竞争力的加速性能?不一定如此。因为,具备优异的功率质量比,只能说具备了猛烈加速的基本条件,但是能不能实现这个目标,还得看骑手的操控水平,让后轮牢牢咬住路面,让前轮不要飘起,让发动机动力有效转化为驱动力。考虑到现代摩托车的动力是如此强劲,为了襄助骑手更好地掌控加速,把注意力全部集中到操控上来,很多厂家研发出起步加速系统或者发动机电子控制系统,实现猛烈、有效、安全的起步加速。



杜卡迪祭出了Panigale V4 R,作为竞逐WSB的全新一代战马。

此前,杜卡迪L2发动机的霸道动力已经让人充分领教,特别是在直线赛道上,那种蛮横的加速能力实在令人敬畏!现在,已经进化到V4的超级战马,动力愈发变得惊人!与标准版Panigale V4相比,这台V4发动机的排量作了收敛,虽然缸径维持81mm不变,但是冲程缩减到48.2mm,相应地排量减少了105mL,降到了998mL。



但是,诡异的是,排量下降的同时,动力反而再次飙高,现在峰值功率窜到了162kW(15250r/min),盖过了所有同级别竞争对手!如果换上高性能天蝎排气系统,这颗动力心脏的峰值功率更是令人咋舌,飙到了172kW(15500r/min),绝对是睥睨群雄!



如此猛烈的动力,如果在起步加速时猛拧油门,那么我们看到的很可能不是破风弹射的加速,而是“人仰马翻”的失控摔车!幸好,杜卡迪素享“电控狂魔”美誉,在旗舰跑车Panigale V4 R上更是不遗余力,标配的发车控制系统(DPL)襄助骑手实现高能且安全的起步加速!DPL提供3阶选择模式,3阶强调安全和稳定,2阶则更加生猛,如果你是速度狂魔,那就应该选择猛烈高效的1阶。骑手只需按下右车把上的专用按钮,即可选择自己想要的发车模式。

快速换挡系统——减少离合时间

常规驾驶摩托车时,如果我们要升挡加速,那么需要操作离合器握杆——踩下换挡杆——再操作离合器握杆——再踩下换挡杆……能不能不要这么繁琐?能不能直接踩下换挡杆?得益于电子技术的快速发展,快速换挡系统已经实现并在高性能跑车上大行其道,让换挡过程更加迅速,实现行云流水、一气呵成的加速性能!



如果说,在2010年之前,在世界超级摩托车锦标赛上最得意的厂家是杜卡迪的话,那么毫不客气地说,2010年以后至今就是川崎了!以骑手冠军为例,2011年至2019年的9个赛季里,杜卡迪只拿到1个冠军,阿普利亚拿了2个,川崎则占了6个!特别是自2015年以来,川崎已经连续5年霸占了WSB赛场的冠军宝座,而且是双料冠军,囊括了骑手冠军和厂家冠军!



动力性能方面,你完全不必担心这位WSB的霸气王者。2019年ZX-10R搭载了液冷、DOHC 16气门的并列四缸发动机,排量为998mL,能够爆发出比过去更加强大的能量,最大扭矩提升到114.9N·m(11200r/min),最大功率则达到了149.3kW(13500r/min),双双超过了2018款车型;而且,当强制进气系统启动后,最大功率还有进一步飙升,最高可达156.8kW(13500r/min),令人倍感振奋!



在毫厘必争的竞技中,任何微小的优化改进,都有可能改变比赛结果。为了襄助骑手更快地换挡、更加集中注意力于操控,川崎工程师优化了ZX-10R的换挡系统。上一代“忍者”,只有在加装了选配的赛车ECU后,才能实现无须离合器的降挡功能,2019年版本则成为了标准装备。这套KQS更加强大,具有双向功能,无论升挡还是降挡,骑手都无须操作离合器即可直接换挡,这让骑手在赛道竞速时如虎添翼倍感便利。KQS同样可以用于公路运动,在转速2500r/min以上时即被激活。



转向阻尼器——强化高速时车把稳定

转向阻尼器也叫转向稳定器。这是一种阻尼装置,用于固定车把意外的摆动、颤抖。我们知道,摩托车特别是高性能的跑车,一般都采用短轴距设计,转向几何设置也比较犀利,目的是获得敏锐的攻弯性能。但是,这种结构带来了副作用,那就是增加了不稳定性。特别是高速飙驰时,当前轮遇到不够平坦的路面,在飘起又落实时,假如前轮方向与前进方向有所偏差,车把就会产生颤抖。转向阻尼器就是控制这些意外的颤抖,让高速飙驰更安全、更舒适。



当骑手们聚在一起谈及大缸径跑车时,常常夹着或多或少的畏惧——这些强悍的机器,听起来令人激动,但是真的跨上坐垫之后,则让人心头颤栗。这些动力彪悍的“烈马”,对骑手提出了苛刻的要求,要想发挥它们的潜力,骑手得有驾驭它们的实力,否则就可能被掀下马鞍!



但是,骑手的这些畏惧和颤栗,在“火刃”身上不存在,因为CBR1000RR不仅动力强悍,而且操控性能善解人意。

动力方面令人震惊——最新一代“火刃”CBR1000RR-R是本田有史以来最强劲的量产型超级跑车,最大功率达到了惊人的160kW!2020年CBR1000RR-R实施了“强心术”,彻底改造了动力心脏。这台全新的并列四缸发动机,排量为999.9 mL。与上一代的998mL相比,尽管排量的变化微不足道,但是这颗作了强化处理的动力心脏,变得比历史上任何时候都要劲爆——最大扭矩为113N·m(12500r/min),最大功率飙升到160kW(14500r/min),比上一代足足多出19kW,增长了13.5%!



但是你不用太担心,因为“火刃”仍然保留了令人称道的操控特性。比如升级了悬挂系统,前轮安装的是奥林斯第二代智能电控NPX前叉,与上一代CBR1000RR SP相比,新的前叉增加了压缩阻尼系统,阻尼器内的气穴现象降至极低程度,提供更加均匀稳定的阻尼力。标配的电子转向阻尼器,不仅能感知车把偏转的速度,而且把车速作为设置参数,综合之后相应调节阻尼,不但保证了高速时的准确操控,而且兼顾了低速时的灵活转向。



车体定风翼——增加飙驰时车体稳定

众所周知,以前超级跑车主要关注三大类,即发动机、底盘和电子系统,但是近年来,空气动力学在提升性能方面得到越来越多的关注,目的是在高速时获得更多的下压力,防止猛加速时前轮抬起,允许骑手在出弯时采用更暴烈的加速方式。实事求是地说,此前的GP500或MotoGP赛车已经出现过定风翼,只是没有被摆在很重要位置或真正引起关注。但是现在,空气动力学让超级跑车实现了性能的实质提升,在每个出弯加速时都获得更强、更有效的下压力!


早在前几年,阿普利亚超级跑车RSV4就突破了147kW的限制关卡,激情澎湃的V4发动机爆发出惊人的加速能量。但是,2018年杜卡迪全新推出了Panigale V4,采用了81mm×53.5mm的缸径和冲程,这样排量就达到了1103mL。既然杜卡迪这样玩,阿普利亚就以其人之道还以其人之身,2019年迅速将排量999mL的V4发动机升级到1077mL,这就是RSV4 Factory!扩大排量的效果立竿见影——这颗液冷,DOHC 16气门的动力心脏,爆发出异常强劲的能量,最大功率飙升至159.6kW(13200r/min),最大扭矩则为122N·m(11000r/min)!



由于V4动力显著增强,因此阿普利亚修改了铝合金双梁车架,结构和质量分配都作了重新设计。通过车架的精细调整,强悍的V4发动机被安装在车架中很低位置,再次强化了质量集中化程度;采用了较长的后摇臂,以获得更好的牵引,同时抑制猛烈加速时前轮飘起的迹象。同时,拖曳距修改为103.8mm ,后倾角设置在24.5°,轴距则是1439mm,再配上高规格的奥林斯悬挂系统,为骑手提供精准爽快的操控响应。



特别值得一提的是,为了强化高速疾驰时的稳定操控, 2019年RSV4 1100 Factory就在导流罩上设计了定风翼,成为首款装有定风翼的市售超级跑车!阿普利亚声称,RSV4 1100 Factory的定风翼借鉴了MotoGP赛车RS-GP,不仅襄助实现更猛烈的加速,而且优化了猛烈制动时的车体稳定!

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