SR-VVT、Hyper VTEC技術解析|機車可變汽門系統 part2

前一篇,我們提到了國產KYMCO的VVCS、來自巴伐利亞BMW的ShiftCam可變汽門技術,這些技術或多或少皆是為了道路使用而生,不過接下來要介紹的是取經賽事最高殿堂MotoGP的技術,看看SUZUKI如何不藉由電子、油壓控制便能達到無段的改變汽門正時。

SUZUKI競賽型可變汽門正時:SR-VVT

SUZUKI 將於2017年式的GSX-R1000上搭載可變汽門正時系統,以達到維持阿魯引以為傲的低扭同時,又能擁有高轉大馬力的輸出。與DUCATI DVT同樣,在進氣正時齒輪加入可變機構,不同的是,內環的可變機構利用溝槽內的鋼珠,藉由慣性甩動鋼珠位置來改變凸輪正時,達成根據轉速進行無段變化的效果。


2017 SUZUKI GSX-R1000。

值得一提的是,這項技術是SUZUKI從MotoGP廠車下放而來,與一般利用電子控制或油壓控制來改變汽門正時的方式不同,採用純機械構造設計,這主要也是因為目前MotoGP賽事規範中,禁止電子或液壓控制的可變汽門機構。

然而,對於市售車而言並不需要受制於MotoGP的賽事規範,畢竟機械式VVT有著磨耗較兇的缺點,反觀其他車廠所使用的電子液壓式結構,更貼近日常保養所需,而且帶來更高的精確度是一線車廠夢寐以求。SUZUKI當然也早就認知到這一點,所以我們可以期待最新一代的「阿魯」可能將搭載電子液壓式的VVT,畢竟這個傳聞在原廠的專利圖佐證之下,又更有可信度了。


SUZUKI的專利申請圖中揭示了下一代的汽門正時技術將變成電子液壓式。

KAWASAKI 可變汽門正時

 


KAWASAKI GTR1400。

市售車款最早導入可變汽門正時技術的就屬KAWASAKI的GTR1400了,在2007年發表的GTR1400雖是以ZX14R的直四引擎為架構的休旅車款,但使用了衍生自三菱汽車的可變汽門正時系統,作用方式與DVT差不多,同樣透過油路產生的液壓來改變角度,能提供最大24度的變化。


紅圈處為油路出口,透過此處的油路產生液壓,改變正時。

HONDA 轉數控制汽門暫停機構: Hyper VTEC


HONDA VFR800X不僅搭載了本田引以為傲的V4引擎,還置入了Hyper VTEC作為最佳化動力曲線的利器。

HONDA 運用在摩托車上的可變汽門技術,主要概念就是在低轉數時以每缸二汽門的方式運作,高轉數改為每缸四汽門運作,來提高進、排氣的效率,與一般四輪的可變汽門正時與揚程電子控制系統(VTEC)不同。

HONDA 最早投入開發的可變汽門系統就針對摩托車為主的REV(Revolution-modulated valve control),在1983年即為CB400F的配備上市,不但是之後CB400 Super Four使用的Hyper VTEC前身,REV同樣也是之後在四輪車輛上的VTEC-E、iVTEC、3 STAGE VTEC等系統的前身。


HONDA CB400 SF的四缸引擎搭載了Hyper VTEC技術。
 

1983年針對SOHC 的REV系統,汽門鎖定方式與KYMCO VVCS和YAMAHA VVA同樣是在汽門搖臂上做手腳。

基本上HONDA摩托車上的Hyper VTEC與REV同樣都是改變汽門數的方式來提供全面性的性能,差異在於Hyper VTEC是對應DOHC引擎,而REV為SOHC引擎。Hyper VTEC可變機構設計在會停止開啟的斜對角進、排氣汽門上,汽門連桿與凸輪頂蓋之間留一個空間,這讓凸輪壓下時,無法直接頂開汽門。在缸頭設有油壓機構,達到預設轉速時,會推動插銷進入汽門連桿與凸輪頂蓋之間的空間,少了這個預留空間,凸輪就能將汽門頂開,達到2V變成4V的效果。


Hyper VTEC同樣是以斜對角的進、排氣汽門作動與否為主。

低轉速時,插銷尚未進入汽門與頂蓋之間,因此凸輪頂下時,汽門仍不會作動。

高轉速時,旁通管路產生油壓推擠插銷進入頂蓋下,讓凸輪能推動汽門。

結語

以上幾種目前運用在摩托車上的可變汽門系統,除了Hyper VTEC同時會對進、排氣汽門進行變化外,其餘都是針對進氣汽門做變化。而在這樣情況下,速克達車系的G6與NMAX都是改變汽門揚程,而大馬力的DVT與GSX-R1000都是連續改變汽門正時。這主要也是根據車款的需求而設計,特別以小排氣量車款來說,必須要考量車輛的成本。

雖然說眾家可變汽門的機械結構與原理大相逕庭,但萬變不離其宗,我們可發現可變汽門系統一貫的目標,都是為了最佳化引擎的動力曲線,讓車廠也能根據自己的設定目標進行設計,看是要「馬力不變、扭力提早湧現」還是「扭力不變、提高最大馬力」,亦或著採取折衷方案兩者都增加一點等。


眾家出品的可變汽門系統都有個一貫的目標,就是為了最佳化引擎的動力曲線。

反過來看DUCATI的可變汽門正時,2010年式的Multistrada 1200與使用DVT引擎的2014年式的Multistrada 1200相比,後者一方面提高引擎最大馬力轉速,增強10hp最大馬力(150hp/9,200rpm變為160hp/9,500rpm),但最大扭力在增加的同時,峰值轉速還能下降(118.6Nm/7,700rpm 變為136Nm/7,500rpm),達到性能全面的向上提升。同時其扭力曲線在3,500rpm就可輸出100Nm,而在5,000rpm至10,000 rpm的區間,扭力還都能維持在110Nm以上,相當平原式的扭力曲線。


2015年式的DUCATI Multistrada 1200採用Testastretta DVT引擎,在與前代同排氣量的情況下提供全面的性能。
 

2018 DUCATI XDiavel的DVT則強調驚人的低轉扭力,只需最大馬力的一半轉速(5,000rpm),就可發揮出最大扭力。

同時,DUCATI DVT或SUZUKI的SR-VVT都是屬於連續式的可變汽門正時,以大馬力打檔車款來說,可以避免直接變化產生的斷差感。


SUZUKI與DUCATI同樣都是連續式可變汽門正時,對於分秒必爭的仿賽車來說,平順的動力曲線才能幫助單圈的推進。

不過話說回來,以可變汽門揚程的設計來看,僅僅改變進氣汽門對性能的效果有限,不過在這並不代表它的效用有限。以G6來說,對照前一代無VVCS的G6,在馬力上並無明顯突破,但其設定在於提供更充沛、更實用的中低轉輸出,讓車輛的油耗能更好,達到節能目標,同樣NMAX也是主打環保節能的Blue Core引擎。


G6 VVCS在最大馬力上,與前一代G6 150並無太大提昇,主要是著重扭力輸出、最佳化動力曲線。
 

NMAX也強調提高加速性能,搭配Blue Core 本身的低油耗設計,在WMTC測試下,每公升汽油可跑45.7km。

另外一種在提升最大馬力之餘,也兼顧油耗的設計,以HONDA CB400 SF VETC II與VETC III來說,後者正是因為VETC II以六檔在高架道路巡航速度時,正好處於Hyper VTEC開啟階段左右的轉速(6,300rpm),因此工程師特地將VTEC III於六檔的開啟轉速延後至6,750rpm,避免高速巡航時常住開啟Hyper VTEC,僅以2V運作達到省油的目的。


為了降低高速巡航下的油耗,VTEC III於六檔的開啟轉速延後至6,750rpm,讓引擎僅以2V運作。

最後,因為四行程的汽門機構大致上也差不多,讓各家可變汽門系統也大同小異,正所謂戲法人人會變,巧妙各有不同,如何讓可變機構能穩定、確實的運作,並達到量產車款所需的耐久度以及動力曲線的設定,正是各家車廠的Know How。

在這量產摩托車正式進入可變汽門的時代中,其中一套系統出自國產車品牌,是值得讚許的。而未來,相信也會有更多摩托車廠商,在自家量產車上導入可變汽門系統。

授權轉載自:Moto7

原文:SR-VVT、Hyper VTEC技術解析|機車可變汽門系統 part2

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