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车技解读:最接近F1水准的民用自吸引擎

  本田,BMW这样的汽车业巨头,都是从两轮产品起家的。这并不意味着两轮的技术含量就要低于--------事实上,恰恰相反。

  撇开运动型摩托车的车架材质,避震器档次,刹车性能不谈,单看引擎。运动型摩托车的引擎转速,升功率功率密度,与运动型的引擎都不在一个层次上。而引擎转速是最能够体现一台引擎制造的精密度关键指标,在摩托的世界里,动辄一万多转的引擎转速,对材料和制造工艺的要求是要远远高于引擎的。所以,能够制造出色的运动摩托的厂家,自家的产品引擎通常都颇有建树,无论宝马铃木,雅马哈,皆如是。

  在四轮的世界里,BMW的作品或许算不上顶级。在BMW品牌之上,还有许多更加让人深刻的品牌和作品。但在两轮的世界里,BMW的摩托车则等同于四轮世界里的法拉利兰博基尼保时捷的地位……。BMW的两轮作品,车型更是涵盖了越野车,拉力车,巡航车,旅行车,街车,公路跑车,赛车。的摩托车引擎的规格更是繁多,缸数实现了从单缸-双缸-四缸-六缸的全覆盖。每一台BMW摩托车引擎都可算精品,所谓BMW 房车看底盘,BMW 摩托看引擎。

  其中最能够代表民用摩托制造水平的莫过于BMW S1000RR HP4,S1000RR在推出伊始,就收到了包括《MOTORCYCLIST杂志》等多家专业moto杂志的追捧,称其是史无前例的产品。而HP4版本,更是将S1000RR的水准推上了对手难以逾越的更高的颠峰。

  S1000RR的HP4版是BMW高性能家族(HIGH PERFORMANCE)的第4个成员(HP4名称的由来)。HP4可以看作S1000RR的原厂升级版,升级内容包括:锻造合金轮毂,专用天蝎钛合金排气,更轻的链轮载体和电池,外加大量的碳纤维部件。诸多的升级让HP4比标准版的S1000RR还要轻上13.5斤,让其体重成功降至200kg以内,要知道这可是一只公升级的的怪兽,HP4也成为了是有史以来最轻的量产公升车。而S1000RR HP4的引擎转速,之高,也已接近了曾经F1的水准,可谓目前能够买到的最接近水准的民用引擎。


  Power is nothing without control,S1000RR HP4加入了众多来自BMW高性能房车的科技来帮助人驯服它(自适应悬架阻尼调节,竞赛版可编程ABS,15段可调牵引力控制系统,起步辅助系统(Launch-control system),但泛泛之辈依然难以驯服这只猛兽。


先看引擎参数:


引擎形式:自然进气液冷直列四缸四冲程汽油引擎


进排气形式:DOHC结构,每缸四气门,钛合金进排气


缸径X:80 mm x 49.7 mm


排量:999 cc


最大功率:193 hp (142 kW) at 13000 rpm


最大扭矩:83 lb-ft (112 Nm) at 9750 rpm


压缩比:13.1 : 1


  S1000RR的引擎断油转速被设定在14200rpm(大约是普通房车四缸引擎(N52/N20)断油转速的一倍),而机械极限显然不止于此。


  (49.7mm)(80mm)比达到了夸张的0.621,大的设计让引擎的响应异常积极,这显然是一台异常活跃喜爱高转的引擎。80mm的已经与1.6L的车用四缸引擎相似,这样进排气的尺寸也可以做到尽可能的大,以便最大程度地提升充气效率,提

  进口侧的头直径为33.5mm,排气侧直径为27.2mm,以999cc的而言,其能够提供的进排气量是惊人的。 


  再看工况图,当转速达到13000r/min时,额定输出为142kW(193 hp),为112Nm。同时,对一台偏向高转速表现的自吸引擎而言,其扭矩曲线表现却相当平直,从8000rpm到14000rpm都处于一个相对的扭矩高台,甚至在7000rpm的“中低转速”区间,其扭矩表现也属于十分充裕的范围。

  这台四缸自吸引擎,破193匹,如果以两台S1000RR引擎为基础,做一台1998cc的V8自吸引擎,那么将会轻易突破400匹,而在达到这样的惊人数据的情况下,依然能够提供超过10万公里无需大修的引擎耐用性。同时,这台发动机自身重量仅有59.8 kg,是目前市场上最轻量的公升级四缸密度也因此达到了3.2马力每公斤。这台引擎的尺寸也同样紧凑,曲轴部位的宽度为463mm,总高则控制在558mm,大家可以拿尺子比划比划。

F2007】

  以F2007搭载的这台056 2.4L V8自吸引擎为例,其在18000rpm转速下可以输出750匹,引擎重量95kg,密度7.8每公斤,312。而以当前的制造工艺,要获得这样变态的引擎性能表现,则是以大大缩短引擎使用寿命为前提的。

  时光回转到1986年,受限于当年的引擎技术和润滑水平,的引擎转速也不过在12000rpm左右徘徊,虽然远远高于现代超级的引擎转速,但却要低于超级摩托的引擎转速水平。从这里也可以看到引擎技术的民用之旅,大多是从摩托车过渡到界,并且之间的时间是需要等待数十年的。



  话题回到S1000RR,其采用调质钢锻件,连杆为重量极轻的调质钢锻件。长度仅103mm,占空间较小,质量更加集中,以保证运转的平稳。轻量锻造活塞采用镍硅碳化物表面处理工艺,每套(含活塞销活塞环)仅有253g的重量。

  曲轴箱由高强度铝合金制成,为了获得最大的缸体强度,引擎中缸采用了封闭式式水道设计。四汽缸盖的设计还充分考虑了理想的进排气管流体力学,密实度、优化热力学以及有效热量平衡。相对完美的燃烧室形状,为高和高效燃烧提供支持。



  进排弹簧座由重量轻的7字头高性能铝制成,凸轮机构也尽可能降低质量以增强的加速能力,让发动机转速响应更好。



  S1000RR的驱动机构采用了传统的摇臂结构,为了减低驱动部件的质量,摇臂零件的制造尺寸被尽量减小,摇臂的材质BMW并未公布。

  为了让扭矩曲线表现更好,采用可变进气歧管技术。根据,伺服电动机会随程序图(MAP)分两个阶段来改变进气歧管的有效长度,简单来讲就是低转速长进气,高转速短进气,这是S1000RR能够保持扭矩曲线平滑的原因之一。





  道上的可调脉冲阀是的独门秘籍,S1000RR道上同时配备了脉冲阀(排气头焦)和排气阀(排气尾段),脉冲阀的压力远高于排气阀。脉冲阀门控制路通路的数量(排气有效截面积),排气阀则控制排气背压,这在房车引擎,N52B30/N20上都可以看到。


  同时,这台还与一体化常啮合六速变速箱集成在了一起,以节约安装空间,尽可能的紧凑。紧凑的让摩托车前后轮重量分布更加合理,让骑行的感觉更加利索精确。

  回到主题,润滑方面,S1000RR的采用内含伊顿泵的湿式油底壳,与常规街车无异。对于一台可以胜任日常代步的摩托,维护必须足够简单,可靠。

  冷却方面,在散热器下方覆层使用单独的一体化机油冷却器来代替热交换器,以确保流动性达到最佳。匹配单独的机油,在原厂高性能中较为少见。

  最后是带电子风扇主动冷却的主水箱,对于一台密度如此之高的引擎,散热系统也必须留够冗余量才够安心。


    S1000RR的四缸引擎,在目前自吸引擎领域,其密度都是让人敬畏的,同时它还拥有平滑的扭矩曲线和不俗的耐用度,并非只是一个为了压榨峰值的畸形儿。这台适合日常使用的四缸引擎,也成为了目前能够买到的最接近引擎技术水准的佳作。


  附上S1000RR加速视频一段,大家感受一下这台四缸引擎的魅力。

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