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傳統(tǒng)與革命 哈雷戴維斯雙缸進化歷史

2013-12-07 15:05:59  作者:佚名  來源:搜狐汽車  瀏覽次數(shù):0  文字大小:【】【】【
 

    提到美式摩托車(又稱巡航摩托車,俗稱太子車),摩友們馬上會想到低長的外形,高位置的羊角把手,大直徑的前輪輞和苗條的前胎,小直徑的后輪輞和肥碩的后胎等等特征,其中至關(guān)重要的就是縱置V形雙缸發(fā)動機,以及相伴而生的低速大扭矩、獨特的震動韻律以及雄渾的排氣節(jié)奏。

  眾所周知,以哈雷為代表的美式摩托車,玩得是改裝和文化。那么,你對巡航摩托車最核心的V形雙缸歷史文化了解多少呢?你能辨別所謂的“F頭”、“扁頭”、“拳頭”、“盤頭”、“鐵頭”、“鏟頭”以及“雙凸輪”、“進化”、“改革”等發(fā)動機嗎?你是否大略知道這些發(fā)動機之間的區(qū)別和聯(lián)系以及研發(fā)背景?是否了解哈雷V形雙缸的從創(chuàng)新到固守傳統(tǒng)再到勇于突破的心路歷程?

  請你停下風火雷霆的疾馳腳步,關(guān)閉你的發(fā)動機,坐下來一起聽聽——

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  F頭發(fā)動機和三速變速箱

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    哈雷第一臺V形雙缸(1909年)

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  匹配F頭發(fā)動機的三速變速箱剖面

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    四輪馬車發(fā)動機

  V形雙缸濫觴

  我們知道,哈雷摩托車乃至美式摩托車的核心特征是縱置V形雙缸發(fā)動機,但是濫觴之初,哈雷生產(chǎn)的并  不是雙缸而是單缸發(fā)動機。1905年到1908年間,哈雷生產(chǎn)出所謂的“四輪馬車發(fā)動機”(buckboard motor)。如名所示,哈雷暗示這臺發(fā)動機的最佳用途,是安裝在四輪馬車上取代馬匹。但是這臺發(fā)動機用途很廣,可以用于船舶或者摩托車等!八妮嗰R車發(fā)動機”的功率約2.2kW至2.9kW(約3至4馬力),1905年售價54美元,1908年漲到75美元。

  1908年,沃爾特·戴維森(Walter Davidson)在紐約市的卡茲奇山(the Catskill Mountains)為哈雷打響品牌,在美國聯(lián)邦騎手耐力和可靠性對抗賽中獲得1000分,成為第一個獲得滿分的騎手,這讓哈雷摩托車威名大振,次年產(chǎn)量就擴大近3倍,達到了1149輛。受此惠益,1908年尚處于起步階段的哈雷與密歇根州底特律警察局做成生意,成功地向警方銷售了摩托車。

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哈雷5 D 搭載了哈雷首臺V形雙缸發(fā)動機

  初步的成功讓創(chuàng)業(yè)者們滿懷雄心壯志,他們意識到摩托車工業(yè)是生機蓬勃的未來產(chǎn)業(yè),當務之急是提高產(chǎn)品的競爭力,才能執(zhí)穩(wěn)摩托車行業(yè)之牛耳。1909年,哈雷搭載了V形雙缸發(fā)動機的首臺摩托車5D問世。這臺發(fā)動機采用風冷,45°汽缸夾角,排量810ml,最大功率約5.1kW(7馬力),可以驅(qū)動5D的最高時速達到90km/h,這對于當時不容樂觀的路況而言是瘋狂的速度。不過這臺發(fā)動機設計欠周,第二年就不得不退市。不可否認的是,這是哈雷的首臺V形雙缸,是巡航摩托車發(fā)源的淵藪,若干年之后的今天已經(jīng)成為美式巡航摩托車的經(jīng)典標志。

  1911年哈雷改進后的V形雙缸卷土重來,這就是F頭發(fā)動機。所謂F頭,是因為排氣門安裝在汽缸側(cè)面,由安裝在曲軸箱的凸輪軸直接驅(qū)動,但是進氣門安裝在汽缸頭頂部,由凸輪軸驅(qū)動長長的挺桿再借助搖臂來驅(qū)動,因此汽缸頭部分呈現(xiàn)英文字母F的形狀。F頭發(fā)動機又稱IOE發(fā)動機,與后來的側(cè)置氣門和頂置氣門相比,允許采用直徑大得多的氣門,上世紀80年代路虎汽車也搭載過F頭發(fā)動機。

  起初F頭發(fā)動機匹配的是2速變速箱,為了更有效地傳遞動力,工程師們迅即研發(fā)了3速變速箱。這臺V形雙缸可比哈雷第一代強多了,無論動力還是可靠性都有長足進步,使用壽命可達18年。借助F頭發(fā)動機,哈雷創(chuàng)建了賽車部,并在兩年后統(tǒng)治了賽道,獲得“打撈隊”的美名。與此同時,哈雷摩托車生產(chǎn)、銷售蒸蒸日上,開始向日本等國家出口,到20年代已經(jīng)成為世界摩托車行業(yè)舉足輕重的一員。

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  1921年J型摩托車搭載了F頭發(fā)動機

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    1952年K型摩托車搭載了扁頭發(fā)動機,K系列后來發(fā)展成哈雷的Sportster扁頭發(fā)動機1933年R系摩托車搭載了扁頭發(fā)動機

側(cè)置氣門時代

  上個世紀初期, 側(cè)置氣門 S V ) 配氣機構(gòu)剛剛發(fā)明不久,1896年法國人普吉奧率先將SV氣門機構(gòu)用于四沖程發(fā)動機。哈雷的V形雙缸進氣門由機械驅(qū)動,而不是由發(fā)動機產(chǎn)生的真空來開啟。經(jīng)過研究對比之后,哈雷決定引入這種當時堪稱先進的配氣機構(gòu)以增強競爭力。為了抗衡印第安人的101 Scout和Excelsior公司的Super X,1929年哈雷推出了D型摩托車,殺手锏就是搭載了全新研發(fā)的V形雙缸,排量750ml,采用了側(cè)置氣門。由于進氣門和排氣門都安裝在汽缸一側(cè),因此汽缸頭頂部平坦,獲得“扁頭” 。‵lathead)的綽號。“扁頭”發(fā)動機工作可靠且經(jīng)久耐用,在接下來的多年內(nèi)推出了很多變種,沿用到1972年,歷時43年之久,真正是以不變應萬變的“老將”!

   小知識

  側(cè)置氣門

  側(cè)置氣門(SV)是將進氣門和排氣門并列安裝在發(fā)動機汽缸一側(cè),直接由凸輪控制進氣門和排氣門。側(cè)置氣門發(fā)動機具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)等特點,且可以將發(fā)動機的高度降至最低。但是側(cè)置氣門發(fā)動機的缺點也很明顯:抗爆性能和高速性能差,壓縮比無法提高,熱效率不佳,只能用于低壓縮比和轉(zhuǎn)速不高的發(fā)動機?偟膩碚f,側(cè)置氣門是初期四沖程發(fā)動機普遍采用的氣門機構(gòu),目前已被淘汰。

  頂置氣門時代

  1936年哈雷推出了EL型摩托車,動力裝置就是大名鼎鼎的“拳頭”(Knucklehead)發(fā)動機。這臺V形雙缸排量高達1000ml,最大的特點是采用了頂置氣門(OHV)。由于氣門推桿和汽缸頭,構(gòu)成拳面形狀,且動力比起以前的側(cè)置氣門V形雙缸彪悍得多,因此獲得“拳頭”的美稱。頂置氣門V形雙缸在低轉(zhuǎn)速時具有強大的扭矩,且能夠通過調(diào)整V形雙缸的夾角以獲得不同的震動節(jié)奏和排氣聲浪,具有很強的個性,因此即使后來研發(fā)了先進的頂置凸輪軸(OHC)配氣機構(gòu),OHV仍然沒有退出歷史舞臺。直到目前,哈雷絕大多數(shù)車型搭載的仍然是OHV發(fā)動機,因此這是是哈雷歷史最悠久、運用最廣泛的動力裝置,生產(chǎn)壽命超過70年,至今仍長盛不衰!

  小知識

  頂置氣門(OHV)

  1899年,法國人比歇為了提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速和功率,率先推出了頂置氣門(OHV)。凸輪軸安裝在汽缸的側(cè)面下部,通過較長的推桿把搖臂往上推,再通過搖臂向下壓開氣門;氣門設置在汽缸頭上,這樣燃燒室可以優(yōu)化為半球形或楔形,從而提高發(fā)動機的壓縮比和熱效率。在提高轉(zhuǎn)速和功率方面,頂置氣門機構(gòu)明顯優(yōu)于側(cè)置氣門機構(gòu),發(fā)動機的轉(zhuǎn)速普遍由1200rpm以下提高到6000rpm,功率顯著加大。此外頂置氣門發(fā)動機還具有扭矩較大的優(yōu)勢,這也是為什么雖然以后出現(xiàn)了更先進的頂置凸輪軸發(fā)動機,但是仍有廠家堅持生產(chǎn)技術(shù)“落伍”的頂置氣門OHV發(fā)動機的緣故,這方面最典型的代表就是哈雷摩托車。

  哈雷的頂置氣門V形雙缸推出了很多變種,除了上述的“拳頭”之外,還有“盤頭”(Panhead)、“鐵頭”Ironhead)、“鏟頭”(Shovelhead)等發(fā)動機,分別簡介如下:

  ◆ 盤頭發(fā)動機

  1948年,哈雷推出了“盤頭”發(fā)動機作為“拳頭”的接班人,成為哈雷摩托車V形雙缸的新代表!氨P頭”采用的仍然是頂置氣門機構(gòu),不同的是安裝了鋁合金汽缸頭和液壓氣門頂桿,以及整體式鍍鉻搖臂罩,看上去像銀光閃閃的盤子——這就是“盤頭”綽號的來歷。

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盤頭發(fā)動機

  ◆ 鐵頭發(fā)動機

  1957年,哈雷推出了新款車型Sportster,搭載了排量900ml的“鐵頭”發(fā)動機。所謂“鐵頭”其實只是故弄玄虛,V形雙缸,風冷,頂置氣門等都沒有什么實質(zhì)革新;之所以稱為“鐵頭”,是因為汽缸頭的搖臂罩采用了鐵合金。“鐵頭”的生產(chǎn)壽命從1957年到1985年,后來被“進化”(Evolution)發(fā)動機頂替。

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鐵頭發(fā)動機

  ◆ 鏟頭發(fā)動機

  1966年哈雷V形雙缸家族又多出了一個頭“鏟頭”,它接替了“盤頭”來裝備Electra-Glide車型。由于采用了新的燃燒室,功率比原來提高了10%;鋁合金汽缸頭頂部的搖臂罩形狀如鏟,因此獲得“鏟頭”綽號。起初“鏟頭”的排量為1200ml,1978年后擴容到1340ml,成為哈雷大雙缸的經(jīng)典代表,沿用到1983年,后來也被“進化”(Evolution)發(fā)動機頂替。

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  拳頭發(fā)動機

 

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  哈雷EL搭載了拳頭發(fā)動機

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  1957年XL Sportster搭載了鐵頭發(fā)動機

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1949年FL Hydra Glide搭載了盤頭發(fā)動機

  “進化”時代

  進化時代的V形雙缸包括“進化”和“雙凸輪”(Twin Cam)兩款。從基本結(jié)構(gòu)的角度來說,這兩款V形雙缸同樣屬于頂置氣門范疇,之所以單列是因為哈雷做了足夠重要的改進,讓陳舊的技術(shù)輸出現(xiàn)代的性能。

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2000年FXSTD Softail Deuce搭載了雙凸輪88發(fā)動機

◆“進化”發(fā)動機

  1984年,哈雷終于又有重要舉措,推出了全新一代“進化”(Evolution)V形雙缸,作為FXST Softail等5款車型的動力裝置。這是哈雷歷時7年研發(fā)的成果,排量高達1340ml;“進化”發(fā)動機動力性能全面超越了以往V形雙缸,全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都能輸出更多的功率,而且改進了以往哈雷雙缸的不足,比如抗熱衰減能力增強,密封性提升,很少出現(xiàn)用久之后油跡斑斑的問題!斑M化”V形雙缸流行很廣,至今產(chǎn)量已經(jīng)超過一百萬臺。

  ◆ 雙凸輪發(fā)動機

  經(jīng)過6年磨劍之后,哈雷再次重拳出擊,在“進化”V形雙缸的基礎上推出了“雙凸輪”發(fā)動機。1998年9月引薦的1999年車型Dyna和Touring,亮點就是搭載了新一代V形雙缸“雙凸輪88”(Twin Cam 88)。2007年,哈雷再次推出了“雙凸輪96”(Twin Cam 96)。

  顧名思義,Twin Cam是指采用了雙凸輪,但是不要誤以為這是雙2000年FXSTD Softail Deuce搭載了雙凸輪頂置凸輪軸(DOHC)!斑M化”V形雙缸的OHV氣門機構(gòu),由單根凸輪軸驅(qū)動4只氣門挺桿;“雙凸輪”V形雙缸采用的同樣是OHV氣門機構(gòu),但是由2根凸輪軸驅(qū)動4只氣門挺桿,因此氣門的開閉動作比較準確。88和96則是指排量,即88立方英寸(1450ml)進入96立方英寸(1584ml)。除了Twin Cam 88和Twin Cam 96之外,哈雷推出了排量更大的Twin C a m1 0 3 ( 1 6 8 8 m l ) 和 T w i n C a m 1 1 0(1803ml)。

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1984年Softail搭載了“進化”發(fā)動機 

  “改革”時代傳統(tǒng)固然可貴,但是一味固守而不敢突破,就容易淪為墨守陳規(guī)。杜卡迪、寶馬、本田、鈴木、川崎、雅馬哈等國際大牌都在劇烈競爭,研發(fā)最新技術(shù)時,哈雷給人的感覺卻是“水波不興”,仍然使用頂置氣門V形雙缸“以不變應萬變”。讓哈雷騎手乃至所有騎手高興的是,現(xiàn)在哈雷終于邁出了突破自我的第一步,推出了薈萃現(xiàn)代最新技術(shù)的V形雙缸,這就是“改革”(Revolution)!

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  “改革”發(fā)動機“改革”

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發(fā)動機透視圖

  2002年亮相的車型V-Rod讓熟悉哈雷的騎手們感到震驚,因為這臺V形雙缸可以輸出86kW/8250rpm的功率,高轉(zhuǎn)速、高功率,完全顛覆了哈雷的傳統(tǒng)印象!奧秘就在于哈雷全新研發(fā)的“改革”V形雙缸。這臺排量1130ml的發(fā)動機突破哈雷的傳統(tǒng):相對于以往的風冷,采用了水冷方式;相對于頂置氣門機構(gòu)(OHV),采用了雙頂置凸輪軸氣門機構(gòu)(DOHC);同時配置了電子燃油噴射系統(tǒng)等現(xiàn)代技術(shù)以降低排放。在顯著提升“改革”發(fā)動機的動力性能同時,哈雷努力維系傳統(tǒng),保留了原來的造型風格以及經(jīng)久耐用優(yōu)良傳統(tǒng)。

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“進化”發(fā)動機

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雙凸輪88發(fā)動機

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  V-Rod搭載了改革發(fā)動機

  小知識

  頂置凸輪軸(OHC)

  雖然頂置氣門發(fā)動機優(yōu)于側(cè)置氣門發(fā)動機,但是頂置氣門發(fā)動機也有自身局限——由凸輪軸通過氣門頂桿驅(qū)動氣門,而氣門頂桿相應增加了傳動損耗。上世紀60年代起,更加先進的頂置凸輪軸(OHC)發(fā)動機開始大行其道。OHC與OHV相比,最大的不同是:OHV的氣門位置在凸輪軸上方,凸輪軸利用氣門頂桿驅(qū)動氣門;OHC的凸輪軸位置在氣門上方,發(fā)動機飛輪通過皮帶或鏈條帶動凸輪軸齒輪,由凸輪軸直接驅(qū)動氣門。因此,OHC 與OHV相比,取消了氣門頂桿,相應的傳動損耗減小,可以采用更高的壓縮比,大幅提升發(fā)動機轉(zhuǎn)速。因此,同等排量的發(fā)動機,OHC機比OHV機動力大、油耗小、易修護。現(xiàn)代摩托車配置的基本都是頂置凸輪軸發(fā)動機(OHC)。

  頂置凸輪軸發(fā)動機還可以細分單頂置凸輪軸(SOHC)發(fā)動機和雙頂置凸輪軸(DOHC)發(fā)動機。前者的進氣門和排氣門的開啟、關(guān)閉均由同一根凸輪軸來完成開關(guān)動作;后者則是利用兩條凸輪軸來分別驅(qū)動進氣門和排氣門完成開閉動作?傮w來說,雙頂置凸輪軸具有高轉(zhuǎn)速、大功率的特性,缺點是結(jié)構(gòu)比較復雜,造價成本較高,維護比較困難,一般來說,多缸、大排量的高速發(fā)動機多采用雙頂置凸輪軸,單缸、小排量的普通發(fā)動機多采用單頂置凸輪軸。

  結(jié)語

  在盤點了哈雷由“濫觴”、“側(cè)置氣門”、“頂置氣門”、“進化”、“改革”等階段組成的V形雙缸進化史之后,我們發(fā)現(xiàn),哈雷實際上并不是我們原來以為的那般保守。創(chuàng)建100多年來, 哈雷一直都在繼承與創(chuàng)新、傳統(tǒng)與改革的兩頭平衡。傳統(tǒng)肯定了過去和歷史,大多意味著成熟和穩(wěn)重;但是過于留戀傳統(tǒng),特別是在時代發(fā)展變化的時候,很有可能就成為落伍者和淘汰者。創(chuàng)新意味著激情、活力和創(chuàng)造,但是往往也是冒險者的代名詞,沒有積淀、沒有調(diào)研的創(chuàng)新,更是容易淪為冒失。

  如何在傳承和創(chuàng)新間平衡?最首要的原則就是要關(guān)注市場,關(guān)注技術(shù),與時俱進,適時推出既符合時代審美觀念又突出品牌特色,既有鮮明性格又具備一流性能的優(yōu)秀車型,并藉此滿足騎手,占領(lǐng)市場,引領(lǐng)行業(yè)!

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責任編輯:yuki


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