新气门技术，让你摩托车跑得更快

“引擎“作为摩托车必不可少的心脏，它决定了摩托车的转速和扭力。在常用的四行程引擎中，汽门机构是在汽缸缸径与活塞行程之外，另一个影响整个动力曲线的重要部件。为了让引擎能兼顾不同转速的需求，在汽车引擎上早已发展出相当成熟且多元的可变汽门机构。然而体积更小、对重量更计较的机车引擎，随后发展出来的可变汽门技术，便是追求更加完美的性能输出，不妥协下的成果。

从四行程引擎的汽缸头说起

在视觉上，相较于引擎的汽缸部分，汽缸头所占的比例非常大，内部机械构造也复杂了许多。尤其是目前主流大马力车所使用的DOHC双凸轮轴引擎，其汽缸头更是雄壮威武。也许说「重要的东西不一定要很大」但在此，小编将要带你认识这个引擎运作的关键：汽缸头。

汽缸头在引擎的演进过程中，扮演的角色也越来越重要。早期在二行程引擎中，汽缸头便没有任何复杂的机械结构，只是单纯一个盖子而已，并让火星塞可以锁在上头。若是再复杂一些，也仅是挖通水道，使冷却水可以进入汽缸头中、降低爆炸带来的高温。若以较早期的四行程引擎来说，汽缸头也并没有繁琐的机械结构：气门机构是放在汽缸旁，称为侧气门式引擎。在发展的过程中，气门机构开始移至汽缸头上，许多往复作动的零件也陆续改為转动运作的零件，使气门运作的效率更好、马力得以提升。

以下就来看看几种不同、结构由简单变至复杂的汽缸头设计：

OHV

Over Head Valve，翻译成中文便是“顶上气门”。和侧气门式的引擎作比较之下，这类型的引擎是把气门机构放置到引擎顶上（汽缸头）。在这个阶段，虽然引擎的气门已经移至了汽缸头上，但驱动气门的凸轮仍放置于汽缸旁。

OHC

Over Head Cam，顶上凸轮。引擎进化至此，除了气门已经被放置于汽缸头上，凸轮也被移至汽缸的头上了，也据此命名。将凸轮移至汽缸头上之后，好处便是凸轮轴可以较直接地控制气门的开启动作，更为精准的气门控制也带来动力的提升。一般而言，OHC 指的是单凸轮轴，也常以SOHC来表示，相对于以下要介绍的DOHC。

（藏于车架內的DOHC汽缸头）

DOHC

Dual Over Head Cam，顶上双凸轮轴。在SOHC 引擎上，一根凸轮轴必须同时控制进气门及排气门。若能以两支凸轮轴分别控制两种气门，不需要透过摇臂来直接开启气门，便能提升运转的精确度。除此之外，采用双凸轮轴可以将火星塞放置于引擎燃烧室的正中央，增加燃烧效率。在此同时，DOHC 带来更复杂的缸头机械构造，同时也大幅度增加了制造成本。

气门的相关技术

相对于汽缸头构造的演进，气门数目也是日益增加。以目前来看，大部分的四汽缸车种採用了DOHC 搭配十六气门的设计，增大进气及排气效率。气门的基本配置至少需要一个进气门及一个排气门，也就是常听到的2V 设计，其中V 也就是Valve 气门。演进过程中，工程师发现进气效率不够好，于是在进气端加了第二个气门，成为三气门的引擎，也就是两个进气门，一个排气门的搭配。为了能有效地利用汽缸头的面积，也就演伸出四气门，两进两排的设计。最后为了能够提升进气效率，YAMAHA也曾经在R1 及MotoGP 赛车上使用了五气门的技术，也许是机构太过于复杂，如今已改回四气门的设计。

气门重叠

为了提升进气及排气效率，进气门及排气门并非关了一个才开另一个的顺序在运作，而是有互相重叠的情形。举个例子，在排气行程及进气形成交替时，在排气门还没完全关上时，进气门便会提早开啟，以获得更多的进气量，提升容积率。

可变技术

以凸轮轴来控制气门，是以凸轮之形状来掌握气门的开启时机、开啟时间之长短及开启深度。每一支凸轮轴都只能提供固定的气门运作模式，若需要加以改变，必须修改凸轮轴。更进一步，每一种气门运作方式也决定了引擎的特性，究竟这颗引擎是属于低转扭力型或是高转马力型，凸轮轴的设计有深远的影响。

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如果想要兼顾各转速域的动力输出，便需要可变机构来作即时的调整。以气门重叠角度来说，若想再高转速域发挥马力，则必须采用更多的气门重叠角，想要在低转发挥扭力，便需要采取较少的重叠角度。若一颗引擎需要能兼顾高、低转速的动力输出，凸轮轴便必须有所切换或是在转速升高的过程中略作改变。HONDA 的CB400 便利用VTEC可变气门技术，使凸轮轴在低转速及高转速会提供不同模式的气门控制。使400cc 的引擎在高转速能达到较大马力的输出，中低转速也不会流失应有的扭力。

进气是四行程引擎完整週期的第一步：新鲜的空气自进气系统被吸入，混合雾化的油气，一同由进气阀门进入引擎燃烧室中。待进气阀门关闭之后，压缩、点火爆炸！

从引擎的设计角度来看，如何在各转速域吸入最多的空气量，便是引擎追求性能的重点，也是许多新技术的目标。正如上一次主题所提的气门重叠，就是希望能刚吸入更多的空气，以爆发更多的动力。然而针对特定情形所做的调校，往往无法顾及到全段转速域。举个例子，若针对高转速域的进气量作设定，而增加气门重叠量，则可能会流失低转速的扭力：同样的气门设定在低转速时，反而会让空气自排气门流失。此时，得有所取捨，得依照车辆最初的设计目标，设定引擎最佳的出力转速区域。前面所提及的可变气门技术便是為了增加引擎最佳出力的转速域而来，以下，我将另外介绍针对进气系统而来的技术，YAMAHA YCC-I。

由晶片所控制的进气系统

YCC 便是指YAMAHA 新一代的晶片控制技术，透过全电子化的数位控制，影响动力输出特性。而这里所谈到的是YCC-I，可变进气歧管。在2007年式的R1 之上，YAMAHA 首度展现了YCC-I 技术。以动力数据来看，在12,500可输出180匹马力，可以说是完全高转化的设定。由于高转速出力，势必牺牲了许多低转的动力，但这么高的转速，对於一般道路骑乘而言，并非实用，许多骑士依然会使用到中、低转速域。因此YAMAHA 便推出了可变进气歧管，来增加低转速域的动力。在低转速时，气体需要较高的惯性才能充饱燃烧室，因此进气歧管会接合上、下两段歧管，成为较长的管路，以增加气体流动的惯性。在高转运行时，引擎快速地进气及排气，相较之下，需要较短的进气歧管，才能发挥更大的动力。此时YCC-I 的两段歧管便会分离，使空气能由开口处直接进入引擎内，增加进气效率。

RAM-AIR 冲压进气

此外，值得一提的便是RAM-AIR 冲压进气技术，目前的仿赛车在设计进气口、空气箱及进气歧管时，都会特别注意是否符合气体流入的惯性。换句话说，当车辆高速行驶时，会有增加进气量的效果，称之为冲压进气。以前面所提到的2007年YZF-R1 而言，一般可以测出180匹马力，但在衝压进气的推波助澜之下，预计可以达到189匹马力的强大输出动力。

（上方的两条钢索线所连结的位置为控制阀门的机构）

排气

若说进气部分是竭尽所能吸的多，那排气所担负的任务，便是把燃烧过后的废气，尽可能排出燃烧室，或配合进气，保留些许废气在燃烧室内。除此之外，排气系统还肩负起控制排污的工作：以消音器逐步降压，使排气浪声低于标准值；并使用触媒转化器，降低污染量。

在设计上，排气管并非越粗大、越畅通，动力输出就能提升。而是必须从流体力学下去考量，读者可以想像排气就如液体一般，借由排气管流至大气中。若是管路太小，势必会造成液体阻塞，使引擎效率降低。但若管路太粗，液体在管路中四处钻流，也会造成涡流、反效果，引擎效率仍然无法提高。简单地说，当引擎处于高转速时，此时动力不断输出，排气量也大增，便需要较为通畅的排气环境。然而当引擎以低转速运转时，排气量较小，则希望管路较小，增加排气的连续性。读者可以想像每次爆炸的排气都像是小火车般，一车拉着一车，使引擎内燃烧后的废气可以完全排出。

排气系统的可变技术

为了对应排气系统在高转速及低转速域的不同需求，工程师便发展出许多可变系统。例如早期二行程仿赛车，排气口便会设置可变阀门，HONDA 著名的RC VALVE 便是其中一例。利用简单的阀门机构，在低转时阻挡排气口，使低转扭力增加，当引擎转速上升之后，逐步开啟，使高转马力可以发挥。

在四行程引擎方面，YAMAHA 也推出了EXUP 系统，在排气管设立阀门，控制排气管在引擎各转速域的回压。在怠速时，EXUP 的阀门几乎是全关的，在转速提升之后，阀门渐渐开启，最后大约在九千转之后（得视各车种调校），将阀门全开。