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《SHIH Technology》

摩界二輪公社:業餘時間為國內進口車主提供保養維修與調教,順便做做中國摩迷的搬運工

 
 
 

日志

 
 

詳盡介紹DUCATI搖臂式可變正時控制系統  

2014-10-22 00:13:44|  分类: 車迷高級進修區 |  标签: |举报 |字号 订阅

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        提到可變氣門正時控制(Variable Valve Timing),相信不少讀者會聯想起HONDA的VTECH,即俗稱「開TECH」後 湧現的加速力。這種有效增加汽油燃燒效益的技術在四輪上非常普及;相反,除了HONDA SUPER 4外,可變氣門正時控制在二輪的普及率十分低,當中原因是受制開發成本及引擎的空間所致。而近年致力改善引擎順滑度及易操控性的DUCATI,也發表了配 有名為DVT(Desmodromic Variable Timing搖臂式可變正時控制)系統的L2引擎,雖然系統的名字不同,但也可歸納為可變氣門正時控制。當編者看罷兩套DVT官方影片後,認為值得向讀者 介紹。

 

dvt

●DUCATI首創的DVT(Desmodromic Variable Timing搖臂式可變正時控制)系統的L2引擎。

 

DUCATI

●氣油經生氣氣門進入汽缸後進行燃燒,燃燒後產生的廢氣經由死氣氣門排出汽缸外。

 

        現在的四衝引擎均是透過-吸、壓、爆、排的不變程序榨取馬力。即是指將空氣與霧化的氣 油混合後,經由生氣氣門(生氣嘩佬)輸進汽缸內,火咀點火把汽油燃燒後產生的動力不斷推動活塞,而活塞上下運動的力量透過曲軸、波箱、鏈條等傳至尾輪上推 動電單車,燃燒氣油後產生的廢氣則經由死氣氣門(死氣嘩佬)排出引擎外。

 

         而汽缸內的生氣氣門及死氣氣門扮演類似閘門的角色,當氣油進入汽缸時,生氣門便打開,死氣門則關閉,避免未燃燒的氣油漏走,造成浪費。相反,當氣油燃燒後死氣門便打開,廢氣由此排出汽缸外,與此同時生氣門關閉,避免廢氣倒流至進氣管導內,影響引擎低轉順暢度。

 

        講到這裡,必須要簡單介紹生/死氣門是如何運作。它們是靠凸輪軸上像鵝蛋型的凸輪反復 轉動壓開生氣氣門,讓氣油進入汽缸內,死氣門關閉則靠氣門彈簧的回彈力,這是氣門常用的開關機械設計。然而DUCATI採用結構更複雜的搖臂式氣門開關設 計,一般來說優點是可增加引擎的轉數,事實上兩種設計均各有千秋。不管是彈簧式的氣門還是搖臂式的氣門,目的都是打開及關閉氣門,讓氣油進入及讓廢氣排出 汽缸外。

 

VALVE

 

         事實上,生氣氣門及死氣氣門在開關過程中,會出現重疊的狀態,英文為Overlap, 即是指死氣氣門未完全關閉前,生氣氣門提早打開的時刻,造成同時打開的狀態。事實証明重疊時間越長,有利引擎高轉索入更多氣油,加強馬力的輸出;相反,重 疊時間越長卻不利低、中轉的順暢度,甚至浪費更多氣油。理論上工程師可設計完全沒有生/死氣門重疊狀態的引擎,既慳油及讓低中轉速更順滑,但對於高性能的 電單車來說卻犧性了玩樂性,因此廠方在設計引擎時,必須考慮多方因素調配氣門重疊Overlap時間,事實上是難以兼顧實用(慳油及順暢)及玩樂性(大馬 力)。另一方面,控制氣門重疊Overlap時間是取決於凸輪軸的凸輪角度及凸輪形狀,這是非常關鍵。

 

         正如DUCATI廠方影像內形容,如何增加馬力同時又可增加順滑度?如果需要更多馬 力,必須要更大的氣門重疊Overlap時間;相反,如需要低速順滑度,只要減少氣門重疊Overlap時間便可,因此在設計新引擎時經常遇上矛盾,如何 在兩者間作出取捨?而全新的DVT(Desmodromic Variable Timing)卻可以兩者並行。

 

DUCATI DVT

●Overlap氣門重疊是在死氣氣門關閉前,生氣氣門提早打開造成重疊的狀態,而氣門重疊是 指生/死氣門同時打開產生的虛位。越長的重疊時間,好處是高轉時利用氣流的慣性把更多燃燒氣油後產生的廢氣擠出汽缸外,從而騰出更多空間擠入氣油,更多氣 油意味著能產生更大馬力;相反,在低轉時越長的重疊時間不但浪費氣油,同時讓順滑度大減,因此在設計引擎時必須要在這方面作出平衡,而凸輪軸上的凸輪便是 控制氣門重疊時間。

 

DUCATI CAM

●凸輪軸上鵝蛋形的凸輪角度或形狀調配,掌控了生氣氣門及死氣氣門開/關時間,由於設定不能改變,代表了設計師在設計引擎時認為是最佳的調配。

 

DUCATI

●如官方影像介紹,最大的Overlap氣門重疊,有更高性能(指馬力輸出)。

 

DUCATI DVT

●理論上設計師可設計完全沒有Overlap氣門重疊的引擎,雖然低轉時慳油及順暢,但缺乏高轉時的爆發力,失掉駕駛高性能電單車的樂趣。圖為進氣時,死氣氣門完全關閉,沒有Overlap氣門重疊的發生

 

DUCATI DVT

圖為排氣時,生氣氣門完全關閉,沒有Overlap氣門重疊的發生

 

DUCATI

如官方影像介紹,在低轉時最少的Overlap氣門重疊,引擎既暢順及可穩定地運作

 

        究竟DUCATI的DVT(Desmodromic Variable Timing)搖臂式可變正時控制系統如何運作?如何可兼顧低轉省油、順暢及高轉時的爆發力?

●主流意見認為自AUDI收購DUCATI後,可提供技術及充裕資金,或許從DUCATI DVT可顯示其優勢。事實上每間車廠的可變氣門正時控制有不同的機械構造,即使HONDA的兩輪VTEC及四輪VTEC,也採用南轅北轍的設計,前者在低轉時只採用每缸兩氣門運作,高轉才全開每缸四氣門;後者則是提供兩組不同角度的凸輪,低轉時採用打開較少氣門的低角度凸輪,高轉時轉用高角度凸輪,目的是索入更多氣油,相當複雜。

 

        至於DUCATI的DVT則在凸輪軸上做手腳,將傳統的實芯凸輪軸一分為二,分別設凸 輪軸外殼及內置式凸輪軸,基於編者沒有詳盡資料,只能靠官方影像推測。由於傳統凸輪軸的凸輪角度已固定,而DUCATI的DVT則是利用摩打推動三段式旋 轉機械齒輪(連接曲軸皮帶)改變凸輪的角度,在高轉時提早打開生氣氣門,增加氣門重疊Overlap時間,加強馬力輸出表現;另一方面在低轉時延遲生氣氣 門打開時間,減少氣門重疊Overlap時間,讓引擎運作更暢順及省油,因此可打破傳統,同時兼顧低轉省油順暢及高轉的爆發力,根據官方資料比舊引擎節省 8%氣油(沒有公佈具體測試數據)。

 

DUCATI CAM

●安裝在凸輪端(連接曲軸皮帶)的旋轉機械,感應器根據車速、引擎轉數及油門角度等數據,利用摩打轉動凸輪軸的角度,改變氣門重疊時間。

 

DUCATI CAMSHAFT

●凸輪軸內有乾坤,旋轉機械轉動內凸輪軸改變凸輪角度。

 

DUCATI CAM

 

ducati dvt

最少-氣門重疊Overlap時間位置
這位置是延遲生氣及死氣氣門打開時間,避免氣門重疊Overlap發生,在引擎低轉時提供前所未有的順暢度。

 

ducati dvt

中性-氣門重疊Overlap時間位置
         DVT可不斷透過改變凸輪軸及曲軸轉動位置變更最大及最少氣門重疊Overlap時間。另一方面,DVT更可獨立改變進氣氣門凸輪軸或排氣氣門凸輪軸位置 (意思是指可獨立操控DOHC雙凸輪軸),營造無限變化(指馬力輸出特性)。而DVT根據引擎不斷變化提供最省油、順暢及最佳馬力的點火程式。

 

ducati dvt

最大-氣門重疊Overlap時間位置
         這位置是提早打開生氣氣門,與此同時延遲死氣氣門關閉時間,藉此增加氣門重疊Overlap時間,讓引擎有更強勁爆發力。

 

DUCATI DVT

DUCATI DVT引擎規格:
引擎模式:水冷四衝程L型雙汽缸Desmodromic 8氣門機器,配備DVT系統
排氣量:1,198cc
最大馬力:160hp/9,500rpm
 (今代Multistrada 1200S引擎:150hp/9,250rpm)
最大扭力:136Nm(13.9kg-m)/7,500rpm
 (今代Multistrada 1200S引擎:124.5Nm(12.57 kg-m)/7,500rpm)
壓縮比:12.5:1
缸徑x衝程:106.0 x 67.9mm

 

DUCATI DVT

●四氣門汽缸,較大圓周是進氣口,細圓周為排氣口,講求纖巧及節省空間的電單車如使用四輪的可變氣門正時控制系統,相信增加引擎的面積。

 

       雖然廠方沒有公佈新引擎將會配 置在甚麼車款,但新款DUCATI Multistrada呼之欲出。另外廠方也沒有公佈DVT在甚麼轉數介入,改變凸輪軸的角度,例如最少、中性及最大氣門重疊Overlap時間。還有從 DVT整體佈局來看注重低轉省油及暢順度,反而強調更大馬力輸出並非新引擎的主打項目,至於引擎內新增的機械是否可進一步提升DUCATI低轉的易駕度及 順滑度,又或者額外的重量會否加添了起步的負擔,要待新車到港後實地測試才有分曉。


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