进步还是倒退？浅说2019款ZX-10R引擎的凸轮摇臂

前不久川崎刚刚发布了2019款ZX-10R，动力更加强劲，各项配备更加高大上，甚至还有限量500台的RR版，这在川崎的历史上可不多见。然而细看新车的各项改进，我们竟然看到了气门摇臂装置：

这究竟是技术的进步还是倒退？今天宝贝虎就来跟小伙伴们聊聊这个话题。在一些古老的或者SOHC单顶置凸轮引擎的车型上，我们经常能看到气门摇臂的配置：

而比SOHC更加先进的DOHC结构上，由于凸轮轴直接布置在气门的正上方，所以可以取消摇臂机构，使用更轻巧的筒型挺柱，从而让气门机构有更高的速度，这就是为什么DOHC引擎更偏爱筒型挺柱的配置。

上一代ZX-10R上使用的是DOHC+筒型挺柱的结构，这也是近四十年来高性能引擎上的统治性技术。气门摇臂升级到筒型挺柱的原因，是因为高转速的引擎，需要气门以更高的速度打开、关闭，传统SOHC引擎必须要使用气门摇臂，而摇臂的往复运动质量往往很大，甚至跟气门一般大！由于摇臂结构的气门弹簧的负担太大，所以传统SOHC结构的引擎转速很难超过10000转，超过这个转速，气门弹簧就会衰竭，不能够及时推动气门回位，导致气门跳动。

高性能引擎的极端使用环境就是赛道，在同样的排量限制下，谁的引擎马力更大，谁就更有机会摘取桂冠。那么怎样压榨引擎，让它爆发出更大的马力呢？

道理其实说起来很简单：

引擎马力=扭矩*转速

所以提升引擎马力有两个手段，第一是提升输出扭矩，让引擎的爆发更加有力，第二是提升转速，让引擎在相同的时间里有更多的点燃做功次数。

ZX-10RR之所以使用凸轮摇臂，目的就在于前面说的第一条：

提升输出扭矩，让引擎的爆发更加有力

我们都知道在转速不变的状况下，油门开的越大，引擎的动力就越大。这是因为开大油门时，有更多的空气和燃油进入气缸燃烧。同样的，气门的面积越大、开启的高度越大（即气门升程）、开闭的速度越快，那么引擎就能吸进更多的空气和燃油。

我们也知道气门面积取决于直径和数量。几十年以来的经验证明，气门的最佳数量是每缸4个，而气门的直径再大也大不过活塞。所以要想增加气门直径，就得增加气缸直径。然而很不幸的是，气缸的直径越大，那么燃烧室的高度就薄，那么气门的升程就越小（否则气门会撞活塞），这就产生了一对矛盾：在发动机排量确定的情况下，气门越大，升程越小。

所以气门的直径和升程在引擎设计上，它们之间是负向关系，只能在两者间取最佳平衡值----既然在提升气门直径和气门升程方面都已经无路可走，工程师只能在气门的开闭速度方面想办法了。

凸轮轴上突起的部分通常叫做“桃尖”，气门的升起和关闭都是由桃尖的轮廓决定的。

假如一个凸轮的桃尖线条比较圆润，那么就意味着气门打开的速度也是比较柔和的。假如桃尖的轮廓非常尖锐，那么就意味气门打开和关闭都很快。然而桃尖作到极限，顶多就是个三角形而已，有没有什么更好的办法，让气门的升起和落下更加锐利呢？

答案就是摇臂结构，利用摇臂的杠杆效果，让气门更早全开，更晚全闭，使气门的时间窗口更饱满：

这能够让引擎取得更好的进气流量，而更好的进气流量，就意味着更多的空气和燃油，从而让引擎的每一次爆发更加有力，扭矩更大。

听起来我们转了个圈又回到了起点：难道古老的SOHC发动机上的凸轮摇臂才是先进技术？

当然不是的，SOHC发动机之所以用凸轮摇臂，是因为进排气凸轮都在一根轴上，必须要用摇臂，而且摇臂相比气门的惯性很大，说到底终究还是一种落后的技术。

至于目前主流的DOHC+筒型挺柱的结构，它的优势在于不必使用昂贵的钛合金，仅仅使用普通的钢材也能取得极佳的性能，也是一项非常优秀的技术，只是随着材料的进步和技术的精进，这项技术已经发展到了极限。

而2019款ZX-10R上的DOHC+气门摇臂，是为了推进引擎的马力极限而做出的改进，需要轻量化的金属部件做为材料支撑，否则也是做不出高转速的。新ZX-10R上的气门摇臂技术对川崎的Ninja家族来说，无疑是一项巨大的进步，相信在未来其它的川崎车型中，也可以看到这项技术的普及。

顺便说一句，宝马的S1000RR就使用了DOHC+气门摇臂技术，从而奠定了S1000RR当年马力之王的地位；KTM旗下车型也普遍使用了DOHC+气门摇臂技术。