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行业动态

绿色梦想——漫谈摩托车环保技术(上)

来源:行业动态   |   发布时间:2024-02-24 15:38:44  |  点击率: 1

  

  近年来,由于环保形势日益严峻,全球各国都出台了越来越严格的排放法规,这对摩托车环保技术提出慢慢的升高的要求。搭载了二冲程发动机的摩托车,因扫气、排气口重叠以及汽油机油混合燃烧等原因,导致尾气排放污染较大。搭载了四冲程发动机的摩托车,尽管排放比二冲程发动机相对干净,但是尾气成分复杂,包括了二氧化碳、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、水、碳烟尘等,其中一氧化碳、碳氢化合物等均为有害于人体健康的物质,会污染大气并给自然界环境、动植物和人类带来危害。为此,全球各大摩托车厂家积极运用新理念、新技术、新工艺、新材料,逐步降低尾气排放污染,让骑手在享受摩托车带来的自由飞扬同时,保护人类共同的碧海蓝天。

  与四冲程发动机相比,二冲程发动机拥有明显优势:不需要复杂气门机构,因此发动机体积小、结构相对比较简单、重量轻,制造维修方便;曲柄旋转360°即完成一个工作循环,而四冲程发动机曲柄旋转720°才完成一个工作循环,因此理论上在相同的曲轴转速和相同排量的情况下,二冲程发动机功率比四冲程发动机高一倍,即使扣除扫气等因素造成的功率损失后,实际输出功率仍比四冲程发动机高50%~70%!

  二冲程摩托车的实力,我们的角度来看看上个世纪90年代面市的轻型跑车吉雷拉CX125就知道了。1991年CX125上市,搭载了排量125mL的液冷、二冲程单缸发动机。可别小看这颗小小的动力心脏,这可是移置自当年Crono 125的动力装置,只是修改了排气系统,峰值功率略微下降;此外,发动机新配了电控排气动力阀,取代之前的机械结构。在32mm口径的DellOrto VHSA32AS化油器伺服下,这颗125mL二冲程单缸发动机爆发出强劲的动力,上限功率达到21kW(10500r/min),最大扭矩则为18.6N·m(10250r/min)。

  凭借强劲的动力、高刚性车架、轻盈的重量,CX125具备了很强的奔跑能力,一旦在最高挡时的速度超过100km/h,马上画风突变,单缸发动机变得很兴奋,声浪从之前的嗡嗡声变成刺耳的尖叫,动力倾泻而出。据测试,CX125起步加速跑完400米用时不到15s,终点速度142km/h;如果你敢狠心继续拧油门,CX125能够跑到170km/h的极速!

  通过CX125,我们大家可以清晰感知二冲程发动机的威力。但是,随着环保要求的日益迫切、排放法规日趋严格,二冲程发动机摩托车的生存环境越来越严峻,最主要的原因是低转速时排气不充分、扫气不完全,以及参与燃烧的润滑油很难充分燃烧,导致废气中碳氢化合物含量剧增,远高于四冲程摩托车。这在环保呼声至上的环境下是致命的缺陷。

  正因为如此,新千年以来,国际摩联修改了GP大奖赛的比赛规则,让二冲程赛车逐步退出了赛场;到2012年,所有组别中再也看不到二冲赛车金戈铁马、纵横捭阖的飒爽英姿,清一色的四冲赛车赛道称霸、一统江湖。市场与赛场相对应,为了适应环保排放法规,二冲程摩托车日趋势微,所占的市场占有率几乎能忽略不计。

  有没有鱼和熊掌兼得的办法,既降低尾气排放,又保留动力输出优势,让二冲程发动机再获新生?实际上,不少厂家始终没忘记二冲程,而是在“苦练内功”,希望能够通过技术的革新,让优势显著的二冲程再次大放异彩。

  这是世界首台配置了TPI的二冲程耐力车。如图所示,这款轻量级耐力车最大的与众不同,就在于TPI,即进气口喷油技术。这台液冷二冲程单缸发动机,采用了66.4mm×72mm的缸径和冲程,排量为249mL。与常规二冲程发动机不一样的是,汽缸设计了两个孔,分别安装了两个喷嘴。这套专利的电子次序喷射系统,在维持二冲程发动机高输出的同时,获得了更平顺更均衡的动力输出特性,明显降低油耗和排放污染,且无须机油、汽油预混合,也无须根据海拔高度来调整电喷系统。

  车架方面,KTM工程师殚精竭智来偷轻减重,让EXC 250 TPI跻身同级别中最苗条、最轻盈、转向响应最灵敏的阵列。车架采用轻巧的铬钼合金钢管车架,虽然转向几何设置与上一代相同,但是现在横向刚性、纵向刚性以及抗扭刚性逐渐增强,为骑手创造更准确、更稳定的操控体验。副车架则采用铝合金方管,虽然比上一代延长40mm,但是重量反而降了900g。悬挂系统同样是顶级配置,前端安装的是粗壮的48mm直径WP XPLOR倒叉,尽管每根前叉都内置弹簧,但是阻尼功能是不一样的,压缩阻尼在左侧,而回弹阻尼则在右侧,两者都能够最终靠顶部的刻度盘来便捷调节。后部的单筒减震器,无须连杆机构,直接安装在后摇臂上。单筒减震器的高速和低速压缩完全可调,因此无论哪种路况,都能压住后轮紧紧咬住路面!

  此前,EXC 250就凭借强大的总实力,被不少业界专业技术人员认为是完美平衡的耐力车。现在,搭载了TPI液冷单缸二冲程发动机的EXC250 TPI进化得更加悍勇强大。而且,得益于进气口喷油技术,EXC 250 TPI还变得既环保又省油,满足欧4排放标准,二氧化碳排放量只有59g/kg,比搭载了四冲程发动机的同门兄弟还少;油耗降到每百千米2.55L,比四冲程兄弟省油27%!

  在电喷之前,摩托车发动机的供油由化油器负责,工作原理是通过进气过程中的负压,将汽油吸出,并与高速流动的气流形成油气混合物进入发动机燃烧室。化油器优点是结构最简单,易于维修。缺点在于供油不能够确保绝对稳定,所以油耗相比来说较高;受气压等外界环境影响较大,工作不够稳定。简而言之,由于化油器自身存在的不足,导致没办法根据发动机真实的情况提供准确的汽油量,因此常常造成燃烧不完全、排放污染较多。针对这种不足,电子燃油喷射系统应运而生,优点是能够可以依据发动机实际在做的工作情况来提供精准的汽油量,而且工作很稳定,受外界影响非常小;结合氧传感器反馈的信息,自动优化汽油供应,有实际效果的减少排放和降低油耗。

  早在1980年,川崎KZ1000就引领风气之先,率先安装了电子燃油喷射系统,遗憾的是,由于电喷系统并没有让发动机爆发出更强的动力,因此这一技术没有正真获得足够重视。1983年,宝马推出了K100,这是他们第一台搭载四缸发动机的摩托车,排量为987mL。虽然同属并列四缸发动机,但是日耳曼人没有对日本亦步亦趋,他们不是采用流行的并列四缸发动机型式,而是借鉴“拳击手”采用了水平安装方法,且汽缸采取纵列而不是横列布置。这种水平纵列的发动机,可以让动力从齿轮箱传递给后轮时保持在同一直线上,这样宝马工程师就能够方便地装配上他们成熟的驱动轴了。与水平横列四缸发动机一样抢眼的是,K100装备了博世电子燃油喷射系统,从而跻身世界上最早采用电喷的量产型摩托车之列。这台电喷四缸发动机可在8000r/min时输出上限功率65.7 kW,驱动重量243kg的K100突破200km/h的极速。

  随着环保呼声慢慢的变大、尾气排放标准越来越严,电子燃油喷射系统在摩托车上得到迅速推广使用。如今,电喷发动机慢慢的变成了摩托车的必备,甚至连50mL的代步小踏板,都使用了电子燃油。