引擎(內燃機或發動機)是所有機車的心臟。當談論一臺機車的特性時,
話題一定會討論到引擎的表現。對於摩托車來,
引擎的特性影響騎士對電單車的觀感,比起汽車更大。
因為我們以肉身直接感受到引擎運作時的震動、熱力和排氣聲。
作為電單車重量最高的組成部件,它的重量和重心,
都會直接左右騎士的操控樂趣。
為何摩托車的引擎佈局,比起汽車有更多的變化呢?
因為電單車一定要考慮到重量和呎吋對騎土的影響,
當然還有成本造價的問題。
以下便讓我們一起來看看不同引擎的最佳用途:
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單汽缸
Single Cylinder |
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單汽缸引擎
單汽缸引擎是所有引擎的基本起點。
所以不同形式的引擎可以說是
由不同數量的單缸引擎佈置而成。
由於曲軸需要運轉兩次才會有一次燃燒,
所以工作的流暢程度不佳,
騎士會清楚地感受到汽缸活塞上下運作的震動感。
在性能上是缺點但在主觀情感上有人卻偏愛這種感受。
單汽缸的優點是便宜,簡單,風阻和呎吋細小。
由於曲軸柄長度較短和引擎闊度窄,
所以曲軸旋轉的慣性效應較多汽缸引擎低,
有利引擎傾斜轉向,推供輕快的乘騎感受。
此外比起多汽缸引擎也較省油。
缺點是燃燒效率會隨著燃燒室容積增大而不斷下降。
加上排氣量越大,引擎活塞越大越重,
不能製造出高轉數,限制了大功率的輸出。
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單缸引擎常見於小排量的摩托車或以輕巧為上的車款: 例如綿羊,各式輕量越野車和商用摩托車。 駕駛學院使用的SR125,腳車Suzuki GN250,玩樂車Yamaha TW200 ,都是單汽缸設計。
接下來還有三、四、五、六缸,就不一一解釋了,
他們都有規律:缸數越少,成本越低,
結構越簡單,越省油,越容易維修保養;缸數越多,則反之。
缸數越少,低扭越有力,起步提速越快,震動也越大,
但極速越慢;缸數越多,震動幅度越小,聲浪越好聽,
高轉越有力,極速越快,但是低扭越沒力。
說完缸數在說說汽缸的布局。
兩缸以上才有布局,單缸先去睡覺吧。
雙缸有直列雙缸、V型雙缸和水平對置雙缸
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(直列雙缸)並列雙汽缸 In-line Twin Cylinders |
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並列雙缸引擎
簡單來說並列雙缸引擎可以想像為把
兩個單汽缸引擎連接在在一條180度的曲軸上。
當一個活塞上到頂時,另一個活塞則在底,
由於兩個汽缸活塞上下運動的慣性差不多互相抵消,
所以震盪較單汽缸為少。
優點是在同一排氣量的條件下,
燒燒效率較單缸引擎為佳,
引擎部件的重量和體積都較細小,
有利引擎作較高轉數的功率發揮。
化油器和死氣喉的佈局也較簡單。
缺點是引擎造價開始提升,
重量和呎吋都比單缸引擎為多,
但震盪仍較多汽缸引擎高。
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並列雙缸引擎常見於250cc以上,運動性能中規中距的摩托車: 例如重型豪華綿羊(T-MAX ) / SilverWing / AN 650), 中小型實用車(Honda CB250/ Kawasaki EL250/ER500 / Suzuki GS500E)
或重型道路越野兩用車(TDM850/900)等。 |
如何減輕單汽缸或兩汽缸引擎運作時的震盪?
為了減輕對騎士的困擾,
較貴價的車款會加裝單平衡軸
或甚至雙平衡軸來減低活塞
上下運作所產生的震盪感。
例如鈴木的AN400綿羊雖然採用單缸引擎,
但設有平衡軸來增加平滑感覺。
Harley-Davidsion的Twin Cam 88B系列引擎,
也裝有平衡軸來減低震盪感。
但針沒有兩頭利,平衡軸的缺點是會
輕微減低引擎的功率輸出。加上成本問題,
並不是每款摩托車都會使用平衡軸。 | | |
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V2汽缸 V-Twin Cylinders |
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V2引擎
汽缸呈V型佈置的引擎,
可以從較簡單的V2引擎開始講起。
不同的汽缸數目和V型夾角,
可以對引擎產生很大的變化。
引擎的夾角越小,工作越不流暢,
也是美式巡航車營造強列節奏感的魔術源頭。
V型汽缸的優點:
是對向佈置的連桿都裝在同一個曲柄鞘上,
減少曲軸的長度,有利引擎的減低體積和輕量化,
營造輕巧的轉向特性。視乎引擎夾角,
V2引擎的工作暢順度一般以90度夾角佈置
最為流暢。所以高性能的V型引擎跑車
多是以90度夾角佈置。
當中最廣為人知的便是馳名於賽車場上的
Ducati V2引擎。
缺點是造功較昂貴和複雜。
雖然化油器或電子燃油噴注系統
可以放在V2的夾角中,但後排汽缸的進氣、
排氣系統佈置和散熱問題都是V型引擎常見的問題。
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V2引擎的應用相當廣泛,由Ducati的跑車或街車,
Harley-Davidson或日本品牌的美式巡航車(45度-52度),
至大小街車或高性能跑車(Honda VTR系列,Suzuki TL / SV系列90度),
Aprilia RSV Mille 60度)都應有盡有,
車廠透過調整汽缸夾角,
可以展現機車不同的震動特性。
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水平對向兩汽缸 Flat Twin Cylinders (Boxer engine) |
| 水平對向的雙汽缸引擎
夾角為180度,兩個活塞的連桿分別裝在
兩個相位角相差180度的曲柄鞘上,
形成一個絕佳的活塞慣性抵消作用。
由於兩個活塞有如拳手搏拳般運動,
所以人們都慣稱這類引擎為Boxer引擎。
優點是引擎重心低,汽缸之間的點火間隔相等,
在彎中的操空穩定性是十分優良。
由於兩個汽缸向橫伸延,風冷效果顯著,
維修也方便。配襯軸傳動的電單車,效果也良好。
缺點是引擎橫向體積巨大,不利轉彎時的車體傾斜。
不幸遇上時故時引擎也較易受到結構性的傷害。
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目前沿用Boxer引擎最為人津津樂道的是BMW機車。
除了各代F650和綿羊C-1系列之外,
所有寶馬機車仍使用水平對向兩汽缸引擎作為獨門標記。 |
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並列三汽缸 In-line Triple Cylinders |
| 三汽缸引擎
可以想像為把三個單汽缸引擎連接在在一條120度
的曲軸上,揉合了單汽缸和多汽缸引擎的優點,
在重量造功和運動性能方面提供一個中間的落墨點。
以並列三汽缸為例,造功比V3引擎便宜,
隨著電腦車床CNC技術的發展,
製造一條準繩的120度曲軸以經比以前容易很多。
並列三缸引擎的性能比並列兩汽缸好,
但重量和成本卻比直四或V4引擎輕。
曲軸旋轉的慣性效應較四汽缸引擎低,
在高排氣量的電單車上,能提供較輕快的乘騎感受。
缺點是引擎工作流暢度仍不及四缸以上的引擎,
曲軸相位時間的準確度也需要技術調較。
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目前仍沿用三缸引擎的機車
主要都是以英國Triumph為主流,為其品牌樹立獨特風格的賣點。
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W型三缸就是三個缸呈w型放射狀排列,如寶馬的RADICAL W-3 CRUISER。
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並列四汽缸 In-Line Four Cylinders |
| 直四引擎(並列四汽缸引擎)
可以說是是把四個單汽缸引擎並列排在一起。
第一和第四活塞平衡了第二和第三活塞的運動慣性,
香港人慣稱為直四引擎的並列四汽缸引擎,
是250cc以上的街車或跑車最樂意採用的標準佈局。
優點是工作流暢度十分高,震動少,
排氣聲渾雄連綿。加上引擎部件輕巧,
燃燒效率佳,有利高轉數的功率發揮。
供油系統和排氣喉的佈置也十分方便。
此外各汽缸均能接觸生風散熱,採用風冷散熱也可。
缺點是引擎沉重和體積大,結構緊密,造價較昂貴。
曲軸旋轉的慣性效應較高,不利引擎傾斜轉向,
燃油消耗也較高。
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採用並列四汽缸引擎的摩托車以高性能的街車(CB400 / CDR /XJR / ZRX / GSX)
跑車(CBR / YZF-R / ZX-R / GSX-R)為主,
綿羊、美式巡航車或越野車不強調高轉速性能的車種,
到四前為止都不會用到直四引擎的設計。
但強調極速的ZX-12R、CBR1100XX和 GSX-1300R都是採用並列四汽缸的設計。
操不壞的cb400、cbr、r6、6r等也大多採用這類型的引擎
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V4汽缸 / V-Four Cylinders |
| V4引擎
簡單來說可以想像成把兩臺V2引擎結合在一起而來。
當然在進氣和排氣系統的佈置便更為複雜。
優點是比起並列四汽缸引擎,
V4引擎對向佈置的兩個汽缸的連桿
可以使用同一個曲柄鞘上,
縮短了曲軸大大節省了空間和引擎重量,
軸距也可以較短。即使是大排氣的引擎,
闊度也比直四引擎窄,容許車身有更深的傾斜度。
缺點是結構緊密複雜,造價昂貴。
後排汽缸的散熱在香港的氣候下也令人頭痛。
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採用V4引擎的車種
通常都是高性能的跑車(HondaRVF400 / VFR800Fi)
或重型巡航跑車(STX1300)。
但偶而也會有一些標榜運動性能的美式巡航車(HondaMagna 750)
或重型街車(Yamaha V-Max 1200)會採用。
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水平對向六汽缸 Flat Six Cylinders (Boxer engine) |
| 水平對向六汽缸引擎
可以想象是把三臺Boxer引擎
前中後地排在一起再塞進車架中。
在電單車的世界裡屬於十分罕有的品種。
因為引擎的體積和重量,
非一般電單車能把它容納。
優點是引擎運作超級平滑,
全區域的功率輸出都十分出色。
缺點是引擎的體積、重量和闊度都十分驚人。
結構複雜之餘造價亦超級昂貴。
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近代仍採用水平對向六汽缸引擎的電單車,
廣為人知的是Honda 巡航旗艦Goldwing,
現在引擎容積己發展到1800cc之巨。 |
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V5汽缸 V-Five Cylinders |
| V5引擎
在汽車的應用雖然十分廣泛,
但套用在電單車上則少之又少。
優點是活塞間的平衡作用和比起
四汽缸引擎多出一套汽缸,
提供更佳的燃燒效益,
在同一容積下活塞和各引擎部件都可以做得更小巧,
有利提高轉數的最高區域,製造更大功率。
缺點是引擎無可避免地會笨重和巨大,
造價可以會十分高。
現在採用V5引擎的是Honda RC211V GP1賽車,
屬於最新型號,
耐用程度暫時仍未有民用戰績可供參考。
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無論是並列多汽缸還是V型多汽缸引擎,還可以進一步區分為橫置(Transverse)或縱置(Vertical)的排列佈局。 經過各間車廠多年來的不同嘗試,從操控重心和縮緊車身呎吋的角度上考量,發現並列多汽缸引擎採用橫置式排放,V型多汽缸引擎採用縱置式排放是最佳的選擇,也是現代電單車的標準佈局。
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