宝马为F450GS全新设计了并列双缸发动机,其最显著的特点是市售摩托车中独一无二的“135度曲轴”。它与目前并列双缸发动机主流的270度曲轴或180度曲轴有何不同,又带来了哪些革新?本文将为您详细解析。
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135度曲轴带来独特的声浪和骑行感受
近年来,270度曲轴已成为并列双缸发动机的标准配置,能提供类似90度V型双缸的脉冲感和扭矩感。它被广泛应用于本田Africa Twin/NC750X、雅马哈MT-07系列、铃木GSX-8系列、宝马F900/800系列、凯旋Bonneville系列等车型。在中量级(400-800cc)车型中尤为普遍。
在此趋势下,宝马在F450GS上推出了采用135度曲轴的全新并列双缸发动机。这是135度曲轴首次应用于量产摩托车。
首先,“曲轴夹角”指的是多缸发动机中,曲柄销在曲轴上的偏移角度。通过改变各气缸的点火时机,可以显著改变发动机的脉冲感和轮胎离地的抓地感(牵引力)。
135度曲轴最大的优点在于其独特的声浪和骑行感受。
当1号气缸处于上止点(TDC)时,2号气缸的曲柄销偏移135度。2号气缸在1号气缸之后225度点火,之后到下次点火有相对较长的间隔(495度)。
相比之下,270度曲轴的曲柄销偏移270度,2号气缸在1号气缸点火后270度点火。之后曲轴旋转450度后1号气缸再次点火。拟声词可能是“嘟嘟……嘟……”。(图为本田NC700S/X发布时的资料,以下同)
换句话说,135度曲轴在比270度曲轴更短的时间内持续产生扭矩,但扭矩脉冲之间的间隔更长,点火时机更不规律。这产生了低沉、粗犷的声浪,并且更容易抓住后轮胎的抓地力,提高了在越野或湿滑路面上的操控性。
宝马将135度曲轴的声浪描述为“独特的非对称排气声”。他们还表示:“它的音调介于90度V型双缸(如杜卡迪)和45度V型双缸(如哈雷戴维森)之间,但又不完全符合其中任何一种。它比270度曲轴给人一种更‘不规则’、更粗犷的印象。”
兼具270度和180度曲轴的优点
135度曲轴在低转速和中转速时具有类似270度曲轴的脉冲感,同时也能提供类似180度曲轴的平稳加速至高转速的特性。
270度曲轴以其在整个转速范围内类似V型双缸的“轰隆隆”扭矩感而闻名。其燃烧间隔与90度V型双缸发动机相同。采用270度曲轴的并列双缸发动机最初是为了实现90度V型双缸的脉冲感和牵引力性能。
180度曲轴常见于运动型车型,如川崎Ninja 650/Z650RS、Ninja 250、雅马哈YZF-R25/R3、本田CBR250RR、CBR400R/NX400等。曲柄销偏移180度,两个活塞交替上下运动,抵消了主要振动(垂直振动),使发动机能够平稳地达到高转速。
135度曲轴有一个“225度”的点火间隔,接近270度曲轴的“270度”,在低转速时提供类似270度曲轴的脉冲感。另一个间隔“495度”接近180度曲轴的“540度”,在高转速时提供类似180度曲轴的平稳加速和高频声浪。它真正兼具了270度曲轴和180度曲轴的优点。
试驾感受也提到了接近270度曲轴的脉冲感和让人联想到180度曲轴的旋转感。https://news.webike.net/motorcycle/527664/
顺便一提,360度曲轴(也可视为0度偏移)的曲柄销偏移360度,曲轴每旋转360度(一圈)就会点火一次,提供稳定的低速扭矩和脉冲感。目前车型包括川崎W800、雅马哈TMAX,以及近期停产的哈雷X350/X500。
单平衡轴即可实现轻量化发动机的魅力
135度曲轴可以简化平衡轴,这也是发动机轻量化的优势。虽然270度曲轴的优点在于能够抵消惯性力矩(活塞往复运动产生的非骑手意愿的力矩),但可能需要多个沉重的平衡轴来抑制发动机的摇摆力矩(旋转振动)。
相比之下,135度曲轴可以通过简单的单平衡轴结构来抵消不愉快的惯性振动。这使得发动机设计更加轻量化。F450GS的发动机单元重量仅为惊人的41.5kg。
曾经有过“135度点火间隔”的V型双缸!
虽然135度曲轴并列双缸是F450GS的首创,但“135度点火间隔”本身在20世纪80年代的本田V型双缸发动机上已经得到实际应用。
这是通过将45度V型双缸与90度曲轴夹角相结合实现的,例如XLV750R等车型就采用了这种设计。理论上,其活塞运动和点火间隔与135度曲轴相同。
当时采用该设计的目的是理论上无需平衡轴即可消除一次振动。然而,由于过于平稳而缺乏人气,最终停产。其设计初衷与宝马目前的做法完全不同。
如果非要说有什么缺点的话……
如果非要说135度曲轴有什么缺点,那就是在极低转速下,270度曲轴的牵引力更好。135度曲轴的点火间隔(0至225度)比270度曲轴(0至270度)要短。虽然在可能感觉要熄火的极低转速下,135度曲轴仍然可以控制,但270度曲轴可能会稍微坚持得更久一些。
此外,售后排气管的选择预计不会立即增加。全球双缸发动机市场以270度曲轴为主导。由于135度曲轴目前仅限于F450GS使用,相关的开发技术资料有限,售后改装排气管的推出可能需要时间,或者选择会比较少。
然而,135度曲轴的优点远远大于这些缺点。它兼具了270度曲轴和180度曲轴的优点,具有真正的跨界优势。我们期待其未来的发展以及衍生车型的潜力。
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