东京车展上的铃木Recursion Turbo概念车
川崎机械增压的直列四缸发动机
对于不太熟悉机械增压和涡轮增压这两种技术的朋友来说,不管它们是配备在汽车上还是摩托车上都算是新奇的玩意,而且它们几乎都是高性能的代名词。
涡轮增压器的剖面图
改装后加装机械增压器的摩托车发动机
事实上,机械增压和涡轮增压都是已经十分成熟的技术,它们的历史都超过了一百多年,其原理也很简单,都是通过增加发动机的进气量来提高燃烧效率,从而压榨出更多的马力,同时维持最均衡的油耗表现。
早期的机械增压摩托车
机械增压相对于涡轮增压来说,机械增压更早出现在汽车和摩托车上,1878年机械增压便首次应用在二冲程发动机上,到1908年配备机械增压的赛车速度已经可以达到160km/h,1921年世界首款搭载机械增压器的量产车型奔驰6/25/40 hp和Mercedes 10/40/65 hp上市,它们与普通车型的区别不仅在于出众的性能,同时搭配有“Kompressor”的尾标也是身份的象征,如今“Kompressor”这一徽标也一至被奔驰所沿用。
1921年世界首款搭载机械增压器的量产车型奔驰6/25/40 hp
对于机械增压的摩托车而言,宝马是最早在其摩托车上加入机械增压器的厂商。早在1929年Ernst Henne凭借机械增压的R37创下了216.75 km/h的极速,6年后又以256 km/h的极速刷新了这一纪录,6年间Ernst Henne打破了76项摩托车的纪录。最大的功臣便是R37,这款R37搭载排量为749c.c.的拳击手水平对卧发动机,缸径/行程为83mm/68mm,配备了机械增压器后的马力达到惊人的100马力以上。
Ernst Henne与R37
1937年11月28日Ernst Henne又以279.5km/h的极速创下了世界最快摩托车纪录,这一纪录保持了长达14年之久。实现这一纪录的车型为一台搭载机械增压器的500c.c.车型,该车不仅拥有高达108匹的马力,还拥有符合空气动力学的流线型外观。
Ernst Henne驾驶这款流线造型的BMW 500机械增压车型创下279.5km/h极速
伴随着自然吸气发动机技术的进步,搭载机械增压器的摩托车逐渐淡出了人们的视线,虽然一些狂热的改装车友仍然在使用这一技术,但因其改装难度较大因此也只成为极少数人的游戏。机械增压在摩托车上没落后,涡轮增压技术慢慢的开始变热。二十世纪六七十年代涡轮增压汽车开始流行,于是精明的日本厂商便将其引入摩托车上。
机械增压逐步没落后,涡轮增压技术开始在二十世纪六七十年代开始在汽车上流行,而日本四大厂商也将这一技术移植到摩托车上。八十年代前后便陆续有量产涡轮增压车型开始推出,像Honda CX500 Turbo、 Kawasaki GPZ 750 Turbo、Suzuki XN85、Yamaha XJ 650 Seca Turbo等等都是那个时期的产物。
Honda CX500 Turbo
Honda CX500 Turbo也称为CX500TC,它是世界上首款涡轮增压摩托车,1982年首次亮相,但随后在1983年便被CX650 Turbo(CX650TC)所取代。这两款车都被电控系统的问题所困扰,因此这两款车型都只生产了一年便已停产。
CX500 Turbo事实上是基于CX500升级而来,发动机沿用了CX500的每缸四气门的水冷V型双缸发动机,搭载的涡轮增压器最大可以提供1.31bar的压力,该款涡轮增压器由IHI为本田量身打造,它可以使功率从原来的50匹提升到82匹马力,另外,该款增压器还是当时世界最小的增压器,其转子直径低于51mm。
此外,该系列车型还配备了一系列技术超前的技术,比如电动马达启动装置、水冷散热系统以及低维护的轴传动等等。
Yamaha XJ 650 Seca Turbo
虽然Yamaha晚于Honda一年推出涡轮增压车型,但是Yamaha XJ 650 Seca Turbo的推出,不仅性能方面…… 同时在其超前的外观设计和空气动力学上也在日本摩托车行业树立了的新标准。全包式的整流罩一直从头灯处延伸至发动机底部,它将车身底部的冷空气铲起来加快了散热效率。
Yamaha XJ 650 Seca Turbo 的涡轮增压器安装在后轮与变速器之间的下方,由发动机排出的4股废气,分别由1与4、2与3汇集成两股后,再汇集成一股通过涡轮增压器。均匀的脉冲式排气持续不断的驱动涡轮增压器,使其输出更加顺畅,而且尺寸较小的涡轮也进一步的降低了涡轮迟滞现象。该款涡轮增压器由三菱(Mitsubishi)提供,虽然其体积更小直径只有39mm,但仍然可以提供0.53bar的压力,将Yamaha XJ 650 Seca Turbo的马力推升至90匹马力。
Suzuki XN85
Suzuki XN85发布于1983年初,其名字源于发动机的最大马力。不同于Honda CX500 Turbo和Yamaha XJ650LJ Turbo定位为运动休旅车,Suzuki XN85定位为跑车,最大马力为85匹,涡轮增压在5000转时开始介入,它的0-400米加速用时12.3秒,速度可达171km/h,极速更是达到206km/h。
另外,Suzuki XN85的优点是容易操控,但是很少有骑士可以将其推到极限。Suzuki XN85配备了之前只在赛车上才能见到的16英寸前轮圈和铃木首个单筒式全段可调后悬挂,同时“Turbo”以较为夸张的方式印刷在整流罩的两侧。
Kawasaki GPz 750 Turbo
川崎是“日本四大”中最后一个推出涡轮增压车型的厂商,GPz 750 Turbo的推出就是川崎为了夺得世界最快的中排量车型这一称号。同时该车也广受媒体称赞,被公认是日本车厂中最好的涡轮增压量产车型。
Kawasaki GPz 750 Turbo产于1983年末至1985年,动力输出达到惊人的112马力,0-400米加速用时10.9秒,同时达到201km/h(125 mph),极速达到238km/h(148 mph),其性能完全可以达到GPz 1100的水平。
通常摩托车的增压器都放置在发动机的后方,但是Kawasaki GPz 750 Turbo为了减小涡轮迟滞,将Hitachi提供的小型增压器放置在发动机前方距离排气口7.5英寸的地方,该款涡轮增压器可以提供0.72bar的压力,它在5000转时介入一直持续到10000转,而且整个加速过程很好的消除了涡轮增压介入时的顿挫感。
这种顺畅的加速感除了川崎巧妙的放置方式和Hitachi的小涡轮外,更要归功于川崎的电喷系统, 川崎领先的燃油喷射系统与其车载电脑相连,可以实时监测发动机转速、节气门开度、进气压力、发动机和气流温度,确保增压器在最佳的工作状态。
虽然Honda CX500 Turbo、Yamaha XJ 650 Seca Turbo、Suzuki XN85、Kawasaki GPZ 750 Turbo这几款车在上世纪80年代推出时都红极一时,但每款车型的生产时间都只有一年左右,究竟是什么原因导致其这么快从市场上销声匿迹呢?不管是机械增压还是涡轮增压,都在盛极一时之后淡出了人们的视线。究竟是什么原因使这两项技术在摩托车上渐渐暗淡呢?按道理讲,机械增压和涡轮增压不管是在马力的提升,还是在环保以及燃油经济性方面都有卓越的效果,下面我们来一探究竟。
“杀死”机械增压的是FIM
在Ernst Henne忙于打破各种纪录时,宝马摩托的赛车部门决定进军Grand Prix大赛。1935年,BMW Motorrad便在量产版BMW 500的基础上对赛车进行了改装和优化。改装的最大亮点是沿用了量产车型的发动机布局——“拳击手”,正是这种纵置的水平对卧发动机才使Zoller提供的机械增压器可以完美的加装在发动机上。
加装过机械增压器之后,BMW 500赛车的最大马力达到80匹(8000转),极速也达到了225千米/小时。在当时的条件下拥有这一数据输出的的赛车可谓所向披靡,随即Otto Ley便在1936年瑞典Grand Prix大奖赛上赢了500c.c.组的冠军。虽然搭载机械增压器的BMW 500赛车速度快、马力大,但因其马力过大从而导致故障较多很少能完赛,而且以当时的刹车性能完全“hold”不住高达225千米/小时的极速,再加上曼岛TT赛事上Karl Gall的事故,最终迫使FIM禁止了机械增压器发动机的使用,因此机械增压便逐渐从大众的视线中消失。
涡轮增压摩托车的性价比不高
正如前文提到的Honda CX500 Turbo、Yamaha XJ 650 Seca Turbo、Suzuki XN85、Kawasaki GPZ 750 Turbo这些经典涡轮增压车型,它们都是通过对中排量车型加装涡轮增压器来追求公升级排量车型的性能,尽管日本四大厂商的概念很超前,而且搭载涡轮增压车型的不管是动力性能还是燃油经济性都有长足的提升,有些车型的动力甚至超过公升级跑车,例如下表中车型对比:
车型 Kawasaki GPz 750 Turbo Kawasaki GPz 1100
吸气方式 涡轮增压 自然吸气
最大马力 112匹 120匹
0-400米(时间/速度) 10.9秒/125 mph 11.0秒/123.5 mph
但是搭载涡轮增压器的摩托车不仅售价高,而且其结构复杂故障率高增加了维修保养的成本,再加上涡轮迟滞所导致的速度突然增加等难以操控的问题,其综合成本实际已经高于公升级跑车的成本。因此,80年代中后期涡轮增压车型也从民用车型中抽离出来。
涡轮增压与机械增压的新开始
2013年东京车展上,铃木和川崎分别向世界展示了搭载涡轮增压器的Recursion Turbo概念车和机械增压发动机。川崎新的机械增压发动机采用直列四缸的形式,铃木Suzuki Recursion Turbo则采用588cc两缸水冷发动机,配备中冷涡轮增压器,涡轮放置在发动机前方,该款涡轮增压发动机的最大马力达到100hp/8000rpm,峰值扭矩为100Nm/4500rpm,整车净重为174kg。
上图为铃木Recursion Turbo概念车的涡轮增压器
上图为川崎全新直列四缸的机械增压发动机图纸
虽然川崎和铃木并没有透露细节信息,但以厂商公开了发布这些信息来看,他们已经对涡轮增压和机械增压所带来的故障率高、难操控等缺点有了足够好的解决方案,因此不久的将来涡轮增压和机械增压将会重新在摩托车上回归。