“电心”进化论，从机械向智能进化的摩托车发动机

现代摩托车的发动机，与原来的概念相比，已经发展得很远很远。实际上，在基本机械概念的基础上，电子智能辅助装置已经全面渗透到发动机各个方面——化油器已经改成电子燃油喷射系统，钢绳油门已经改为电子油门，动力输出模式调节多重动力特性，可变气门正时系统改变发动机性能，牵引力控制系统干涉动力输出……毫不夸张地说，现代摩托车的发动机已经完全发展为不折不扣的“电心”！

1876年，德国人奥托根据德·罗沙的四冲程内燃机工作原理，设计制造了第一台四冲程汽油内燃机，热效率达到14%，后来又提高的20%以上。这项技术被认为是“自瓦特以来人类在动力方面取得的最大成就”。由此而始，四冲程发动机持续发展进化，演变出各种类型，以不同的性能、特点满足不同的摩托车型。总体而言，摩托车发动机可以概括为两个时代，即以提升动力为目标的机械时代以及以精准掌控动力输出为目标的电控时代。

PART A 机械时代

现代摩托车的发动机，动力欠缺早已不再是问题，如阿普利亚超级跑车RSV4，虽然排量只有1000mL，但是峰值功率已经超越了147kW。不过，对于早期的发动机来说，情况远远没有这么乐观，效率较低，因此发明的各种技术，以及新材料运用等，主要是致力于强化发动机的动力输出。

☞ 按气门机构分类

●顶置气门（OHV）发动机

早在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，顶置气门机构优于早先的侧置气门机构，功率获得显著提高。此外，顶置气门发动机很有个性，具有低转速大扭矩的优势，这也是为什么时至今日，哈雷仍然坚持生产技术“落伍”的OHV发动机缘故。

以哈雷Breakout为例，它搭载了经典的美式V型双缸Twin Cam 103B，其中B指的是平衡轴，所配置的反向平衡轴整饬了V型双缸的振动，因此允许刚性安装在车架上，让骑手清晰感知动力心脏的独特韵律。103指的是排量，103立方英寸相当于1690mL。由于采用了哈雷经典的OHV气门机构，再经由ESPFI电子燃油喷射系统伺服，这台V型双缸发动机可以在低转速时爆发令人吃惊的蛮力，最大扭矩高达129 N·m，此时转速只有区区3000r/min。

与OHV双缸相匹配的是6速传动系统。启动、挂挡、加油，随着喉音很重的咆哮，第一挡加速显得冲劲十足，强悍扭矩通过肥硕后胎传给路面，给你强烈的拉拽感；第二挡同样劲道凶猛，将转速拉高到5400r/min时，速度为105 km/h……由于6速齿轮箱配置了所谓的哈雷巡航驱动，因此转入第六挡时，转速降低了数百转，发动机出力显得从容自若。

●顶置凸轮轴（OHC）发动机

20世纪60年代起，顶置凸轮轴（OHC）发动机开始大行其道。OHC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；OHC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，OHC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OHC发动机比OHV发动机的动力大、油耗小、易修护。现代摩托车配置的基本上都是顶置凸轮轴发动机。

比如本田的单缸机器SH300i，搭载的发动机脱胎于著名越野摩托车CRF250，但排量从249mL扩大到279.1mL，进气系统则由单顶置凸轮轴（SOHC）负责。这颗动力心脏最大功率为20kW（8500r/min），最大扭矩是26.5N·m（6000r/min），不但将竞争对手三阳Citycom 300i、Vespa GTS 300 Super、吉雷拉Nexus 300、雅马哈Versity 300等抛在后头，而且直逼400 mL排量的大型踏板车。据测试，器SH300i起步加速到50km/h耗时不到4s，从50km/h加速到80km/h同样不到4s，从静止加速到100km/h只需10.9s，加速性能冠绝同组别的踏板车！

●双顶置凸轮轴（OHC）发动机

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，一般用于多缸、大排量的高速发动机。

1970年，川崎启动了Z1研发项目 (研发代号T103)，虽然动力装置与抢先一步推出的本田CB750相同，都是并列四缸四冲程发动机，但是排量扩大到903mL；更令人吃惊的是，不同于CB750的SOHC气门机构，Z1配置了当时罕见的DOHC气门机构，实现了从低转速到高转速范围内的高性能输出。这是川崎第一次尝试在量产型摩托车上采用DOHC气门机构，当时国际范围内采用DOHC气门机构的量产型摩托车同样属于凤毛麟角。这项当时流行于GP大奖赛的赛车技术，让Z1获得惊人的动力，可以突破200km/h的最高速度，成为当时红极一时的超级摩托车。

☞ 按冷却方式分类

●风冷发动机

所谓风冷发动机，其实就是没有冷却系统的发动机，依靠驾驶时的自然风吹过发动机表面带走热量。为了增加与风接触的散热面积，汽缸表面增加了散热片以提高散热能力。风冷发动机的优势是结构简单，制造成本廉价，质量轻巧。不足之处是不适合做高转速大功率的强化型发动机，此外在交通拥挤的城市也容易出现发动机过热现象。

比如雅马哈复古单缸机器SR400，与高智能化、高性能化的现代摩托车主流背道而驰，搭载的是SOHC 2气门的大单缸发动机。这颗风冷大单缸精心设计了大型散热片，以及银光闪闪的曲轴箱；为了满足排放标准而装备的电子燃油喷射系统，刻意安装在单缸发动机之后，给人似曾相识的化油器感觉。尤其让人吃惊的是，SR400居然配置的是反冲启动——要知道，启动大单缸从来就不是一件容易的事！不过，雅马哈在汽缸顶部右侧设计了小视窗，在左把手上安装了减压阀，再加上新的电子燃油喷射系统之襄助，骑手就能轻松启动399mL的大单缸了。

●油冷发动机

油冷方式最典型的代表就是“铃木高级冷却系统”（SACS），铃木“盗匪”家族大多数成员的发动机都搭载了SACS。所谓“铃木高级冷却系统”，其实就是风冷/油冷双重混合冷却方式。通常高性能发动机均采用液冷方式冷却，但液冷系统机构繁复，不但增加了发动机的重量和维护成本，而且售价水涨船高；但是如果只采用简单的风冷方式，那么又将导致高性能发动机散热困难，特别在交通挤塞的城市更是会让发动机“发高烧”。SACS系统较好地平衡了风冷和液冷的优点，发动机内置兼顾润滑任务和冷却性能的高压机油泵，能将润滑油输送到汽缸头部，并由喷嘴高压喷射至发动机的最热部位，让冷机油带走发动机的热量；同时，已经吸收热量的热机油则继续循环，并通过外置的冷却器得到冷却。这种简单而巧妙的“铃木高级冷却系统”，能够很好地维持“盗匪”并列四缸发动机工作时的“体温”，并将整车成本降到合理范围。

●液冷发动机

由于大排量、高转速、大功率的高性能发动机对散热提出更高要求，风冷方式已经无法满足，这时出现了液冷发动机。液冷发动机配置了散热器，用于吸收、散发发动机的热量。当发动机开始工作时，冷却水通过水泵的驱动流经发动机缸体，吸收并带走热量，然后通过散热片降温后流回，再次经水泵驱动流经发动机缸体，如是循环不已。液冷发动机可以有效防止发动机过热，维持理想、稳定的工作温度，有利于动力输出和延长发动机寿命，缺点是结构复杂，体积较大，造价较高，一般用于大排量、高转速的运动摩托车和豪华旅行摩托车等。

比如宝马R 1200 GS，此前“拳击手”发动机一直采用油冷+风冷的散热形式，但是动力性能在液冷发动机竞争对手面前显得力不从心。为此，新一代将之前的油冷改为液冷，以更高效的散热系统，为强化动力输出的“拳击手”维持良好工作温度。在此前的“油冷+风冷”结构中，机油散热只占22%，空气散热则占了78%；在现在的“液冷+风冷”结构中，液冷散热提高到了35%。当然，经典的造型也不能随便放弃，为此，宝马运用了F1赛车的“准确冷却”理念，即冷却液只对发动机中承受了热应力的零部件进行降温，其他零部件则仍遵循空气冷却的原则。这种做法缩减了散热器的体型，两只迷你型散热器安装得很隐蔽，再加上“拳击手”发动机上仍然保留了大型散热片，因此保持了既往经典造型，不知内情的人甚至不容易发现R 1200 GS已经从“油冷+风冷”改为“液冷+风冷”。

PART B 电控时代

毫无疑问，现代摩托车发动机已经发展得越来越先进、越来越精密，当前最大的特点，就是从以往的机械时代进入了电控时代。随着电子油门、动力输出模式、牵引力控制系统、快速换挡系统、发车控制、单轮行驶控制、防翘尾控制、电子巡航等装置的深度介入，发动机的运行情况已经与整车运行情况实现了实时交互，换句话说，借助各类传感器监测、传递来的外界信息，经由电控单元处理后，已经能够有效反作用于动力装置，从而让这颗动力心脏变成不折不扣的“电心”。

☞ 电子油门

2013年，摩托·古兹复活了“加州”这款经典车型，California 1400 Touring横空出世。这是真正的重型巡航车，横置V2发动机排量高达1380mL，能够输出71 kW（6500r/min）的最大功率，最大扭矩尤其令人吃惊，达到了120N·m，而此时转速仅有2750r/min！这意味着，新“加州”拥有蛮牛般的力气，即使“体重”超过300kg，也完全不在话下！

雄浑的力量来自于现代技术。比亚乔摩托车技术中心主管阿尔贝思安诺认为，California 1400 Touring是技术最先进的巡航车。这得归功于比亚乔集团下属的阿普利亚。早在“加州”推出的5年前，阿普利亚就率先采用了电子油门，如今已经高度成熟。“近水楼台先得月”，同属比亚乔集团的摩托·古兹，就是从阿普利亚那里“借”来了电子油门。换句话说，油门把手已经不再是通过钢丝绳来拉动蝴蝶阀；当骑手拧动油门时，发动机电子管理系统综合了油门拧开的角度以及发动机转速、挡位、空气流量、温度等信息，瞬间计算出结果，然后提供最佳的燃油供应量。此举最大的效益，是在广泛变化的情况下，仍然能够实现比较充分的燃烧，降低排放，提高效能。

☞ 动力输出模式

早在2001年，阿普利亚就推出了大型探险车ETV1000 Caponord，它搭载了来自超级摩托车RSV1000的V型双缸发动机。阿普利亚最新一代Caponord 1200，则具备更强的动力，不仅武装了异常强悍的1197mL排量V型双缸发动机，而且实现了技术上的整体飞跃，跻身最智能、最前卫的大型探险车之列！

Caponord 1200搭载了强大的V型双缸发动机，排量达到1197mL。实际上，这台动力装置移植自Dorsoduro 1200，但是针对探险旅行的定位，做了深度改造，重点突出低转速时输出更强的扭矩！根据官方公布的数据，Caponord 1200的最大功率为91.9 kW（8250r/min），最大扭矩114.7N·m则在6800r/min爆发，分别比Dorsoduro 1200低了450r/min和400r/min，动力高潮更早来临。从2000r/min起，Caponord 1200就能获得更强韧的牵引力，再配上齿轮比较低的传动系统，因此净质量达到214kg，起步加速仍然劲道十足。

考虑到探险、旅行时的复杂路况，为了襄助骑手更安全、更有效地掌控1197mL排量的V2发动机的动力，阿普利亚为Caponord 1200装备了3种动力输出模式：运动模式是完整的动力模式，油门响应异常爽快，适用于良好路况下的激情驾驶。旅行模式同样是全动力模式，但是动力输出比较平稳流畅，适合旅行、巡航以及日常使用。雨天模式则属于动力削减模式，输出的最大功率被限制在75kW以内，油门响应比较温和，目的增强行驶在低抓地力路面时的安全性。

☞ 牵引力控制系统

凯旋Tiger Explorer造型威猛、动力强大，武装了液冷、DOHC 12气门、排量1215mL的并列三缸发动机，可在9300r/min时输出最大功率101kW，比雅马哈XT1200Z、摩托•古兹Stelvio 8V高出20kW以上，即使与宝马最新版液冷“拳击手”相比，同样占据优势，确实值得期待。强韧的扭矩对于探险旅行摩托车来说至关重要，这点凯旋做得很到位，最大扭矩121N·m在7850r/min时就已爆发，充足的力量让人底气十足！

鉴于并列三缸的强劲动力，为了让骑手在驾驶时更安全，凯旋为Tiger Explorer武装了牵引力控制系统（TC）。简单来说，安装在前后轮的速度传感器会实时比较速度差异，一旦监测到后轮打滑的信号，立马通过调整动力装置的点火时间、减少乃至切断燃油供应，以减少发动机输出的动力，直至打滑得到修复，才恢复正常动力输出。此举增加了骑手过弯和通行复杂路况时的安全系数。

☞可变气门正时系统

川崎运动旅行车1400 GTR引以为傲的，当然是排量高达1352 mL的发动机，这台来自于“超级忍者”ZX-14的动力心脏是排量最大的并列四缸，114kW（8800 r/min）最大功率和136N·m（6200 r/min）最大扭矩明显压过竞争对手；即使是法国版的动力输出刻意予以限制，最大功率和扭矩仍然分别有78.2kW（8000 r/min）和121N·m（4500r/min）。

当然，1400 GTR的发动机绝非抄袭“超级忍者”。对照运动－旅行的定位，川崎工程师进行了二次设计，最核心的就是可变气门正时系统（VVT），能在发动机不同转速范围内，优化最合适的气门开启、关闭时间，以提高燃烧效率，实现低转速时扭矩丰沛、高转速时功率酣畅的目标。具体实现过程是：进气凸轮轴的尾端装配了可变正时驱动装置。来自发动机机油泵的低压机油，被机油控制阀（OCV）调节方向后进入可变正时驱动装置的腔内，驱动进气凸轮轴在0°~23.8°范围内偏转；具体偏转角度的数值，则由32位的电控单元ECU综合比较曲柄位置、凸轮轴位置、扼流阀开度和扼流阀传感器、水温等信息后，计算出最佳的实时进气门正时，再发出指令让OCV阀驱动进气凸轮轴偏转到相应角度，从而实现相应的进气提前或延迟。

☞可变长度进气道

对于动力至上的疯狂分子来说，VMAX绝对不会让他们失望，进化V型四缸发动机爆发的动力会让他们心花怒放。与上一代相比，VMAX的V4发动机能够爆发出最大功率147.2 kW（9000r/min），最大扭矩则达到166.8 N·m（6500r/min），分别高出44kW和49N·m，可谓是突飞猛进！

雅马哈上一代“大魔鬼”让人津津乐道的，是V-Boost进气感应系统。这是一种通过强行向发动机灌入大量的油气混合物以增大发动机功率的可变进气系统：4只化油器分为两组，每组化油器与发动机连接管道之间有一个横向连接的管道，管道中间是一只蝴蝶阀。在低转速时，每只化油器各自向一只汽缸供应油气混合物；当发动机转速一旦达到6000r/min，4只化油器以两倍的速度全力工作，同时蝴蝶阀打开，每组化油器（2只）轮流向前、后缸供应油气混合物，即相当于每只汽缸由2只化油器伺服，因此可以得到两倍的油气混合物，显著提高发动机的性能。为了保留类似V-Boost的特性，VMAX采用了雅马哈芯片控制进气系统（YmL-I），当发动机转速达到6650r/min时，伺服电机将进气管的长度从150mm压缩到54mm，从而让油气混合物更快速地进入汽缸，以显著提高V4发动机在6650r/min后的动力输出！

编后语

已经进入“电控时代”的摩托车发动机优势不言而喻：通过电子智能辅助装置，襄助骑手更有效地利用动力，更深入地掌控摩托车，实现更安全的驾驶。换句话说，是帮助骑手跑得既快速又安全且舒适。

不过，特别需要提醒的是，任何时候，都不要忘记电子智能辅助装置不能取代骑手操控车辆，这些只是辅助装置，只是帮助骑手，但是绝不能喧宾夺主，骑手千万不要因此疏忽大意、调以轻心，须知自己的安全必须由自己掌控！