藏在参数里的秘密(上)

凸轮升程是什么意思？气门重叠角对不同车型有哪些影响？较大的前伸角和拖曳距对应于怎样操控性能？跑车和旅行车的人机三角设置有什么不同？整备质量、净质量、有效载荷、总质量分别指的是什么？

……概念和操控，参数和性能，它们之间存在怎么样的密切关联？

摩托车是机器，是工业产品，强调数据量化，用各种概念、参数来定义、描述性能，如前伸角、拖曳距、轴距、人机三角、净质量和整备质量、气门重叠角、凸轮升程、功率、扭矩……但是，摩托车又是骑手座驾，需要给骑手更丰富的反馈信息、更多的体验，而那些数据过于生硬，过于冰冷，让人难以理解。到底，摩托车的这些概念用来描述什么功能？这些参数指标又与怎样的性能对应？让我们通过“以车说法”，探寻摩托车重要概念和参数背后的故事。 

凸轮升程

在发动机中，凸轮轴的主要功能就是开启和关闭气门。由于气门运动规律直接关系到发动机的动力性能和输出特性，因此凸轮轴对于发动机的重要性不言而喻。其中，凸轮升程是凸轮轴的关键部件，指的是相对凸轮轴中心来说最高点与最低点的距离差。作个形象比喻，凸轮升程就像是大门开度：大门开度越大，方便人流进出的能力就越强；同理，凸轮升程越高，油气混合物进入发动机、废气排出发动机的能力也越强。

宝马R 1250 GS是灵活运用凸轮升程的典型案例。从上一代R 1200 GS到最新一代R 1250 GS，从名字变化我们就可以看出，“拳击手”又长个子了。的确，这台液冷、DOHC 8气门的水平对置双缸发动机，缸径和冲程从之前的101 mm×73mm，修改为102.5 mm×76 mm。相应地，排量也是水涨船高，达到了1254mL，比上一代多出了84mL。令人吃惊的是，尽管排量的增长，对于这位魁伟的“拳击手”来说，只是增加了些零头，但是提升动力的效果却超出预期：最大功率增加到100kW（7750r/min），多出了8kW；最大扭矩的变化更是显著，达到了143N·m（6250r/min），增长了18N·m！

显而易见，这是不寻常的投入产出比。事实上，排量的些微增长只是表面情况，真正让这位“拳击手”变得更加生龙活虎、精力暴涨的，更大程度上要归功于“秘密武器”的使用——宝马摩托车首次引入的可变凸轮技术。这位“拳击手”依然采用双顶置凸轮机构。但是如果你仔细观察，就会发现内藏玄机，即每只进气门由2只凸轮来伺服！当转速较低时，由升程较小的凸轮伺服，目的是强调充分燃烧，提高燃油经济效率。而且，此时动力输出比较均衡平顺，易于精细掌控，适合慢速通过复杂地带。当转速较高时，则由较大升程的凸轮伺服，目的是榨取强劲的动力，实现猛烈的加速，适合高速疾驰。

宝马声称，可变凸轮技术实现了多个优点，不仅把“拳击手”的怠速降低了100r/min，而且能够在全转速范围内，增强的动力输出。在转速低至2000r/min时，这颗水平对置双缸发动机已经能够爆发110N·m的强劲扭矩；从转速2000r/min到8250r/min，输出的扭矩都在110N·m以上；在3500R/min到7750r/min之间，更是维持在120N·m的高出力状态！因此，无论低速通过复杂地带高速飙驰在阳关大道，无论是携带朋友出游还是满负辎重，R 1250 GS都显得更加给力，让骑手充满自信地开启探险征程！同样让人高兴的是，尽管新一代“拳击手”排量更大，出力更多，但是油耗反而下降了4 % ，实现了既要跑得快又要吃得少！ 

气门重叠角

我们知道，四冲程发动机每个完整的工作循环包括四个行程，分别是进气、压缩、做功、排气。其中，进气冲程时进气门打开、排气门关闭，油气混合物进入汽缸；排气冲程时进气门关闭、排气门打开，燃烧后的废气排出汽缸外。理想状态下，进气门和排气门依次开闭，即不会产生同时开启的情况。但是在发动机实际工作中，进气门和排气门的开启有一定的交叉，这种交叉程度通常曲轴转角来表示，这就是气门重叠角。一般来说，高转速发动机对气门重叠角的要求较高，越是高转速大功率发动机，气门重叠角越大。

我们来看看气门重叠角的案例Monster 1200。杜卡迪怪兽（Monster）自1993年面市以来，就以裸露的NK造型、强烈的个性特征、敏捷的操控和舒适的乘骑，成为万千骑手竞相追逐的骏马。2020年，杜卡迪推出了更酷、更劲的Monster 1200，以更滂沛的动力输出、更灵活的运动身手、更冷峻的个性造型，在公路上掀起黑色风暴！

Monster 1200拥有凶猛的动力，移植了来自杜卡迪超级跑车1198的动力装置。这台L型双缸发动机采用了106mm×67.9mm的缸径和冲程，排量为1198mL。当然，由于定位不同，杜卡迪工程师对Monster 1200的动力心脏作了深度改造，核心之一就是调整气门重叠角。由于超级跑车1198定位于竞技，要求做到高转速大功率，因此采用了41°的气门重叠角，充分挤榨L2发动机的每分潜能，最大功率达到125kW（9750 r/min），最大扭矩则为131.4N·m（8000r/min），足以与来自日本的并列四缸超级跑车一争雄长。Monster 1200的主要阵地是公路行驶而不是赛道，考虑到超级跑车1198的动力过于偏激，

为了提高动力的友善性，杜卡迪工程师减少了发动机的气门重叠角，从之前的41°降低到11°。相应地，峰值动力有所下降，最大功率和最大扭矩分别为108kW（9250r/min）和124N·m（7750r/min）。降低气门重叠角的发动机虽然略微减少了峰值动力，但是让全转速范围内运转更流畅、中段转速动力更丰沛，让街道、公路行驶得心应手。同时，杜卡迪工程师还作了同步改进，如燃油喷咀的位置从之前的喷向相对较冷的进气道壁，改为直接喷向相对较热的进气门，此举增强了燃油的雾化效果；引进了双火花塞点火，在更短的时间内实现了充分燃烧；在排气系统内置了电控阀门，能根据自动调节开启角度，从而在全转速范围内优化了排气压力等。因此，Monster 1200的动力心脏继承了超级跑车血统，同时针对NK街车定位做了优化调整，通过减少气门重叠角等措施，突出强劲实用的扭矩，进一步增强了公路行驶的乐趣。

未完待续......

标签： 凸轮 气门 摩托教学

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