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綠色夢想——漫談摩托車環保技術(上)

時間:2021/3/7 11:09:49

近年來,由于環保形勢日益嚴峻,全球各國都出臺了越來越嚴格的排放法規,這對摩托車環保技術提出越來越高的要求。搭載了二沖程發動機的摩托車,因掃氣、排氣口重疊以及汽油機油混合燃燒等原因,導致尾氣排放污染較大。搭載了四沖程發動機的摩托車,盡管排放比二沖程發動機相對干凈,但是尾氣成分復雜,包括了二氧化碳、一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、二氧化硫、水、碳煙塵等,其中一氧化碳、碳氫化合物等均為有害物質,會污染大氣并給自然界環境、動植物和人類帶來危害。為此,全球各大摩托車廠家積極運用新理念、新技術、新工藝、新材料,進一步降低尾氣排放污染,讓騎手在享受摩托車帶來的自由飛揚同時,保護人類共同的碧海藍天。

二沖程的退隱

與四沖程發動機相比,二沖程發動機擁有明顯優勢:不需要復雜氣門機構,因此發動機體積小、結構簡單、重量輕,制造維修方便;曲柄旋轉360°即完成一個工作循環,而四沖程發動機曲柄旋轉720°才完成一個工作循環,因此理論上在相同的曲軸轉速和相同排量的情況下,二沖程發動機功率比四沖程發動機高一倍,即使扣除掃氣等因素造成的功率損失后,實際輸出功率仍比四沖程發動機高50%~70%!二沖程摩托車的實力,我們來看看上個世紀90年代面市的輕型跑車吉雷拉CX125就知道了。1991年CX125上市,搭載了排量125mL的液冷、二沖程單缸發動機?蓜e小看這顆小小的動力心臟,這可是移置自當年Crono 125的動力裝置,只是修改了排氣系統,峰值功率略微下降;此外,發動機新配了電控排氣動力閥,取代之前的機械結構。在32mm口徑的Dell'Orto VHSA32AS化油器伺服下,這顆125mL二沖程單缸發動機爆發出強勁的動力,最大功率達到21kW(10500r/min),最大扭矩則為18.6N·m(10250r/min)。憑借強勁的動力、高剛性車架、輕盈的重量,CX125具備了很強的奔跑能力,一旦在最高擋時的速度超過100km/h,馬上畫風突變,單缸發動機變得很興奮,聲浪從之前的嗡嗡聲變成刺耳的尖叫,動力傾瀉而出。據測試,CX125起步加速跑完400米用時不到15s,終點速度142km/h;如果你敢狠心繼續擰油門,CX125能夠跑到170km/h的極速!通過CX125,我們可以清晰感知二沖程發動機的威力。但是,隨著環保要求的日益迫切、排放法規日趨嚴格,二沖程發動機摩托車的生存環境越來越嚴峻,最主要的原因是低轉速時排氣不充分、掃氣不完全,以及參與燃燒的潤滑油很難充分燃燒,導致廢氣中碳氫化合物含量劇增,遠遠高于四沖程摩托車。這在環保呼聲至上的環境下是致命的缺陷。正因為如此,新千年以來,國際摩聯修改了GP大獎賽的比賽規則,讓二沖程賽車逐步退出了賽場;到2012年,所有組別中再也看不到二沖賽車金戈鐵馬、縱橫捭闔的颯爽英姿,清一色的四沖賽車賽道稱霸、一統江湖。市場與賽場相對應,為了適應環保排放法規,二沖程摩托車日趨勢微,所占的市場份額幾乎可以忽略不計。新技術的曙光

有沒有魚和熊掌兼得的辦法,既降低尾氣排放,又保留動力輸出優勢,讓二沖程發動機再獲新生?實際上,不少廠家一直沒有忘記二沖程,而是在“苦練內功”,希望通過技術的革新,讓優勢明顯的二沖程再次大放異彩。近年來KTM推出的EXC 250 TPI嘗試給出答案。

這是世界首臺配置了TPI的二沖程耐力車。如圖所示,這款輕量級耐力車最大的與眾不同,就在于TPI,即進氣口噴油技術。這臺液冷二沖程單缸發動機,采用了66.4mm×72mm的缸徑和沖程,排量為249mL。與常規二沖程發動機不一樣的是,汽缸設計了兩個孔,分別安裝了兩個噴嘴。這套專利的電子次序噴射系統,在維持二沖程發動機高輸出的同時,獲得了更平順更均衡的動力輸出特性,顯著降低油耗和排放污染,且無須機油、汽油預混合,也無須根據海拔高度來調整電噴系統。車架方面,KTM工程師殫精竭智來偷輕減重,讓EXC 250 TPI躋身同級別中最苗條、最輕盈、轉向響應最靈敏的陣列。車架采用輕巧的鉻鉬合金鋼管車架,雖然轉向幾何設置與上一代相同,但是現在橫向剛性、縱向剛性以及抗扭剛性進一步增強,為騎手創造更準確、更穩定的操控體驗。副車架則采用鋁合金方管,雖然比上一代延長40mm,但是重量反而降了900g。懸掛系統同樣是頂級配置,前端安裝的是粗壯的48mm直徑WP XPLOR倒叉,盡管每根前叉都內置彈簧,但是阻尼功能是不一樣的,壓縮阻尼在左側,而回彈阻尼則在右側,兩者都可以通過頂部的刻度盤來便捷調節。后部的單筒減震器,無須連桿機構,直接安裝在后搖臂上。單筒減震器的高速和低速壓縮完全可調,因此無論哪種路況,都能壓住后輪緊緊咬住路面!此前,EXC 250就憑借強大的綜合實力,被不少業界專業人士認為是完美平衡的耐力車,F在,搭載了TPI液冷單缸二沖程發動機的EXC250 TPI進化得更加悍勇強大。而且,得益于進氣口噴油技術,EXC 250 TPI還變得既環保又省油,滿足歐4排放標準,二氧化碳排放量只有59g/kg,比搭載了四沖程發動機的同門兄弟還少;油耗降到每百千米2.55L,比四沖程兄弟省油27%!

電子燃油噴射系統

在電噴之前,摩托車發動機的供油由化油器負責,工作原理是通過進氣過程中的負壓,將汽油吸出,并與高速流動的氣流形成油氣混合物進入發動機燃燒室;推鲀烖c是結構比較簡單,易于維修。缺點就是供油不能保證絕對穩定,所以油耗相對較高;受氣壓等外界環境影響較大,工作不夠穩定。簡而言之,由于化油器自身存在的不足,導致無法根據發動機實際情況提供準確的汽油量,因此常常造成燃燒不完全、排放污染較多。針對這種不足,電子燃油噴射系統應運而生,優點是能夠能夠根據發動機實際工作情況來提供精準的汽油量,而且工作很穩定,受外界影響非常;結合氧傳感器反饋的信息,自動優化汽油供應,有效減少排放和降低油耗。早在1980年,川崎KZ1000就引領風氣之先,率先安裝了電子燃油噴射系統,遺憾的是,由于電噴系統并沒有讓發動機爆發出更強的動力,因此這一技術沒有得到足夠重視。1983年,寶馬推出了K100,這是他們第一臺搭載四缸發動機的摩托車,排量為987mL。雖然同屬并列四缸發動機,但是日耳曼人沒有對日本亦步亦趨,他們不是采用流行的并列四缸發動機型式,而是借鑒“拳擊手”采用了水平安裝方式,且汽缸采取縱列而不是橫列布置。這種水平縱列的發動機,可以讓動力從齒輪箱傳遞給后輪時保持在同一直線上,這樣寶馬工程師就能夠方便地裝配上他們成熟的驅動軸了。與水平橫列四缸發動機一樣搶眼的是,K100裝備了博世電子燃油噴射系統,從而躋身世界上最早采用電噴的量產型摩托車之列。這臺電噴四缸發動機可在8000r/min時輸出最大功率65.7 kW,驅動重量243kg的K100突破200km/h的極速。隨著環保呼聲越來越大、尾氣排放標準越來越嚴,電子燃油噴射系統在摩托車上得到迅速推廣使用。如今,電噴發動機已經成為摩托車的必備,甚至連50mL的代步小踏板,都使用了電子燃油。

未完待續......

編輯:陳二狗的摩旅
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