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闲话雅马哈5气门技术家族-从FZ750、TDM850到YZF-R1


气门机构是发动机的“呼吸系统”,其重要性不言而喻。最常见的气门结构就是2气门和4气门汽缸头,而且这两种汽缸头的区别很明显:如果是强调简单、可靠、经济,不追求高功率输出,一般采用2气门;如果追求的是高性能,榨取更多功率,那么显然就要选择4气门。比较而言,5气门的汽缸头比较少见,但并不是没有,特别是雅马哈对5气门情有独钟,比如20世纪80年代推出的FZ750和20世纪90年代推出的TDM 850和YZF-R1等。



骑手们对于雅马哈5气门技术的认识,大多是基于YZF-R1。事实上,早于YZF-R1十几年,雅马哈就开始使用5气门技术。1984年秋季举行的德国科隆摩展上,雅马哈展示的FZ750迅速吸引了业内的高度关注,这不仅是因为它具有优雅的造型和流畅的线条,更是因为这是世界上首款搭载了5气门并列四缸发动机的摩托车。之所以安装5气门汽缸头,原因很简单,就是为了榨取更多的动力。这颗前倾45°、排量755mL的并列四缸发动机采用了5气门技术,能够爆发出更强的能量,最大功率达到57kW(9500r/min),最大扭矩为69N·m(6500r/min)。



在技术主义至上的年代,FZ750一经亮相,就迅速引发市场的热捧。自1985年上市后,在长达10年的时间里,FZ750售往世界各地,销售量约为39000辆,成为雅马哈旗下的热门明星车型。



除了用在运动车型之外,5气门技术还被雅马哈用于运动旅行车上,这就是TDM。提到这款TDM,可能很多车迷并不是很熟悉,不像雅马哈的超级跑车YZF-R1、“大力神魔”VMAX那样如雷贯耳。确实如此,因为TDM是专门为欧洲市场设计的,在其他国家和地区比较少见。1991年,充满想象力的雅马哈工程师推出了TDM850,它理念独特、个性鲜明。虽说是运动旅行车,但是悬挂系统的行程较长,最小离地间隙较大,很有些滑胎车的味道。当然,TDM850不但造型桀骜不驯,内心同样不走寻常路。它所搭载的849mL并列双缸发动机,采用了独特的3进2排的5气门技术,可以输出57kW的最大功率和80N·m的最大扭矩。上市之后,TDM850在欧洲市场受到了热烈欢迎,从1991年上市到2000年,共销售了62000辆。



2002年,TDM850再次进化,晋级到TDM900,除了排量扩大之外,更是采用了铝合金锻造活塞、电镀处理的汽缸壁等措施来降低损耗,动力相应水涨船高,最大功率和最大扭矩分别增长到63.4kW(7500r/min)和88.8N·m(6000r/min),担任运动旅行的任务更加得心应手。



再接下来,就是骑手们最熟悉的YZF-R1了。1998年,最早一代的YZF-R1闪亮登场,胸膛中奔腾着气焰凶悍的每缸5气门、排量998mL的并列四缸发动机。当时,高达112kW的最大功率,仅为177kg的净质量和1395mm的超短轴距,再配上高规格的车架,让YZF-R1成为世界上跑得最快、质量最轻、操控最灵活的超级摩托车!



在随后的多年里,雅马哈坚持采用5气门的汽缸头,1998~2006年版本的YZF-R1全部武装了5气门发动机。甚至可以说,5气门发动机已经成为YZF-R1的招牌标志,即使说是YZF-R1的灵魂和徽征也不为过。



重大变革终于到来。2007年,雅马哈推出了全新一代YZF-R1,没有再采用5气门汽缸头,而是司空见惯的4气门汽缸头。而且,自此而后,YZF-R1就回归到比较常见的4气门汽缸头,一直没有再采用5气门。



雅马哈为什么会放弃5气门超级跑车?

事实上,自2004年YZF-R1经历大幅度革新后,峰值功率虽然更加强悍,但是骑手们反映YZF-R1在较低转速范围内的响应性能不尽人意。经过大量的研究,雅马哈认为5气门的复杂结构,限制了发动机燃烧室的形状,因而降低了中低转速时的燃烧效率;而采用相对简单的4气门汽缸头,则可以获得更理想的燃烧室形状,提高燃烧效率。为此,2007年YZF-R1的动力心脏回归到4气门汽缸头。



尽管5气门的特点是进排气效率很高,而且由于气门较细,特别适合榨取高转速大功率,不过,与同样适合高转速大功率的4气门相比,5气门汽缸头结构更加复杂,造价也较高,这在市场竞争中处于不利地位。同时,概略来算,5气门汽缸头和4气门汽缸头的总进排气面积是相同的,都占了汽缸横截面积的68%。当然,这里没有考虑进气门和排气门大小可能有所差异,也没有考虑火花塞、喷油嘴所占据的面积,不过这些一般都设计在进排气“死角”位置。



因此,5气门并不像看上去那么美。在长期的赛道实战中,雅马哈已经悟出了经验:发动机的峰值动力并非绝对主角,在实际比赛中,宽广的功率带和精细的动力发放特性占有更加重要的地位,有助于骑手准确掌控动力,有助于强化出弯加速,从而获得更好成绩,这就是YZF-R1放弃5气门、退回到4气门的主要缘由。



沿着这一思路,雅马哈走得更远的是2009年YZF-R1,这年引入了来自MotoGP战马YZR-M1赛车的技术“十字曲轴”。这种90°曲轴的点火次序是270o—180o—90o—180o,与常规并列四缸的点火次序180o—180o—180o—180o大不相同。需要指出的是,引入十字曲轴并非为了榨取更高的峰值动力,而是强化动力的线性输出。由于每只活塞和连杆都处于不同的运动位置,这样,旋转时产生的惯性扭矩相互抵消,易于骑手准确掌控动力发放。十字曲轴取代了之前的5气门汽缸头,成为雅马哈YZF-R1新的特征标志,并在此后一直得到坚持,直到目前最新一代的YZF-R1。

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