集大成者--內(nèi)燃機
最常見的發(fā)動機都屬于活塞往復(fù)式內(nèi)燃機。常說的四沖程發(fā)動機和二沖程發(fā)動機都是這種發(fā)動機，在其內(nèi)部都有圓柱狀活塞上下運動。此外，還有另一類發(fā)動機，就是比較少見的轉(zhuǎn)子發(fā)動機，又稱汪克爾發(fā)動機。下面我們一一介紹。
１、四沖程發(fā)動機
1862年，法國工程師羅沙提出了四沖程內(nèi)燃機工作原理。這個工作原理提出了取得最高效率和最佳經(jīng)濟性能所需要的條件：點火前要高壓；燃氣要迅速膨脹，達到最大膨脹比等。也還提出了實現(xiàn)這些條件的具體步驟，這就是把活塞運動分作四個沖程：活塞下移，進燃氣；活塞上移，壓縮燃氣；點火，氣體迅速燃燒膨脹，活塞下移做功；活塞上移排出廢氣。這就是進氣━壓縮━做功━排氣四個沖程。1876年，德國人奧托根據(jù)羅沙的四沖程內(nèi)燃機工作原理，設(shè)計制造了第一臺四沖程汽油內(nèi)燃機，熱效率達到14%，后來又提高到20%以上。這項技術(shù)被認為是“自瓦特以來在動力方面取得的最大成就”。
令人吃驚的是，1886年奧托作出聲明：取消自己獲得的四沖程內(nèi)燃機的專利。奧托為什么做出這樣的決定呢？原來，一個偶然的機會，他看到了法國工程師羅沙提出較完整的四沖程內(nèi)燃機原理，出于對別人的尊重，他毅然決定放棄已獲10年之久的專利權(quán)。奧托的高尚品德贏得了人們的高度贊譽。同時，人們認為雖然是羅沙較早地闡述了四沖程內(nèi)燃機的原理，但是第一個研制出這種內(nèi)燃機的人卻是奧托，因此仍然把四沖程循環(huán)稱為“奧托循環(huán)原理”，把現(xiàn)代汽油發(fā)動機稱為奧托發(fā)動機，奧托也被尊稱為“四沖程內(nèi)燃機發(fā)明人”。根據(jù)奧托提出了內(nèi)燃機的四沖程理論，1886年，德國人戴姆勒和卡爾.本茨各自研制出裝備具有現(xiàn)代意義的汽油發(fā)動機的汽車，從而為汽車、摩托車的發(fā)展鋪平了道路。
車壇“常青樹”：雅馬哈單缸SR400
雅馬哈的SR系列（含SR400和SR500）從1973年開始面市，截至2002年總共銷售了107000輛，由此可見其受歡迎的程度，且至今暢銷不衰，可謂是“車壇長青樹”。這臺機器到底有什么魅力能夠在日新月異的車壇中立足呢？在2003年SR400的新聞發(fā)布會上，雅馬哈新聞發(fā)言人這樣敘述她的魅力：“長期熱銷，源于它簡單的風冷單缸發(fā)動機及其富于激情的表現(xiàn)”。是的，這款機器最鮮明的特征就在于樸素簡單且忠實可靠，那臺風冷、SOHC 2氣門的單缸發(fā)動機，采用腳踏反沖啟動，最大功率只有區(qū)區(qū)20千瓦，最大扭矩還不到30牛米，但卻憑借簡單、可靠的特點，始終能夠在大浪淘沙的車壇站穩(wěn)陣腳！
２、二沖程發(fā)動機
二沖程發(fā)動機的概念產(chǎn)生于19世紀中期。到二十世紀的1900年8月20日，法國人科爾梅里率先發(fā)明了世界上第一輛二沖程摩托車，并在巴黎申請了發(fā)明專利。1901年，法國另一名發(fā)動機制造商萊昂.科多尼埃為他的伊克西翁牌發(fā)動機注冊登記，申請了專利證。這種發(fā)動機的問世，標志著二沖程摩托車生產(chǎn)的開始。同時，英國人阿爾弗德?A?斯科特正致力于世界上第一臺雙缸二沖程發(fā)動機的研制工作。20世紀30年代，德國DKW公司的研究工作取得了重大的進展，施努勒于1932年獲得廢氣掃除技術(shù)的專利，這標志著二沖程摩托車真正達到了成熟階段。
與四沖程發(fā)動機相比，二沖程發(fā)動機的優(yōu)勢是：不需要復(fù)雜的氣門機構(gòu)，因此發(fā)動機體積小、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕，制造維修方便。二沖程發(fā)動機的曲柄旋轉(zhuǎn)360°即完成一個工作循環(huán)，而四沖程發(fā)動機曲柄旋轉(zhuǎn)720°才完成一個工作循環(huán)，因此理論上在相同的曲軸轉(zhuǎn)速和相同排氣量的情況下，二沖程發(fā)動機功率應(yīng)該比四沖程發(fā)動機高出一倍；當扣除掃氣等因素造成的功率損失后，實際輸出功率仍比四沖程發(fā)動機高出50%~70%。因此，曾經(jīng)在摩托車最高級別的大獎賽GP500中，風頭最勁的都是二沖程賽車，比如本田NSR500、雅馬哈YZR500等。
但是傳統(tǒng)二沖程發(fā)動機的不足也很明顯；由于潤滑油參與燃燒，無論混合潤滑方式還是分離潤滑方式，潤滑效果都不如四沖程發(fā)動機；因此工作環(huán)境惡劣、零部件磨損量較大。一般來說，二沖程發(fā)動機的壽命，通常只有四種程發(fā)動機壽命的一半。此外，由于傳統(tǒng)二沖程發(fā)動機低轉(zhuǎn)速時排氣不充分、掃氣不完全，以及參與燃燒的潤滑油很難充分燃燒，這些均導致廢氣中碳氫化合物含量劇增，排放遠遠高于四種程摩托車。
排放高在目前環(huán)保呼聲至上的環(huán)境中是致命的缺陷，因為如此，2002年國際摩聯(lián)修改了GP大獎賽的比賽規(guī)則，以MotoGP取代GP500，曾經(jīng)不可一世的二沖程賽車退出了這項最高級別的比賽，取而代之的是清一色的四沖程戰(zhàn)車，如雅馬哈YZR-M1、鈴木GSR-V等。二沖程摩托車在市場上同樣日趨勢微，目前只有少部分廠家繼續(xù)生產(chǎn)小排量的二沖程摩托車，如西班牙德比生產(chǎn)的“紅子彈”GPR 125 Racing。
“紅彈子”GPR 125 Racing
正如西班牙斗牛一樣，德比摩托車流淌的汽油里，天生含斗牛士的血液因子，具有很強的好斗性，被業(yè)界和車迷們贈以“紅色子彈”（Red Bullet）之美名。GPR 125 Racing秉承了德比純正的賽道血統(tǒng)，雖然武裝的水冷二沖程發(fā)動機排量只有124.76毫升，但是采用了高達12.5比1的壓縮比，再融入發(fā)動機泄氣閥等德比多年來征戰(zhàn)GP的賽道技術(shù)，性能極為出色。由于市場版本的GPR 125 Racing對發(fā)動機轉(zhuǎn)速做出限定，因此峰值動力受到了限制，盡管如此突破130公里/時的速度仍然輕而易舉。
３、轉(zhuǎn)子發(fā)動機
奧托發(fā)動機屬于往復(fù)式活塞發(fā)動機。但是還有一種知名度很高、但應(yīng)用很少的汽油發(fā)動機，即三角活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機，又稱為汪克爾轉(zhuǎn)子發(fā)動機。它采用三角轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運動來改變?nèi)齻�汽缸的體積，進而完成四個工作循環(huán)，與傳統(tǒng)的活塞往復(fù)式發(fā)動機的直線運動不同，由德國人汪克爾于1957年發(fā)明。日本馬自達公司對此很感興趣，買下了轉(zhuǎn)子發(fā)動機技術(shù)并裝在汽車，可謂“生在德國，長在日本”。
轉(zhuǎn)子發(fā)動機缸體內(nèi)部空間被分成三個工作室，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時這些工作室的空間也在變化，依次在特別形狀的缸體內(nèi)的不同位置完成進氣、壓縮、做功和排氣四個過程。與往復(fù)式活塞發(fā)動機相比，轉(zhuǎn)子發(fā)動機具有獨特優(yōu)勢：無曲柄連桿和配氣機構(gòu)，取消了旋轉(zhuǎn)直線運動，可將三角活塞的旋轉(zhuǎn)運動直接傳遞出去，因此零件數(shù)比往復(fù)活塞式發(fā)動機少40%，質(zhì)量輕、體積小是她的顯著特點。
由于轉(zhuǎn)子和軸之間的轉(zhuǎn)速比被限定為1比3，因此當轉(zhuǎn)子的速度只有1000轉(zhuǎn)/分時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分，適合設(shè)計出高轉(zhuǎn)速、大功率、長壽命的動力裝置。因消除了往復(fù)式發(fā)動機的活塞振動和氣門機構(gòu)的機械噪聲，運行時震動小，噪聲低。但是，由于從生產(chǎn)裝配到維護修理，轉(zhuǎn)子發(fā)動機都與傳統(tǒng)的發(fā)動機大不一樣，開發(fā)成本大，加上往復(fù)式活塞發(fā)動機在功率、質(zhì)量、排放、能耗等方面性能都比過去有了顯著提高，所以轉(zhuǎn)子發(fā)動機并沒有顯出明顯的優(yōu)勢，因此沒能得到廣泛的運用。
鈴木配置轉(zhuǎn)子發(fā)動機的RE5 Rotary
1973年鈴木在東京摩托車展會上推出一輛令人吃驚的摩托車RE5 Rotary。正如命名所示，鈴木為RE5 Rotary配置了一臺轉(zhuǎn)子發(fā)動機，排量為497毫升，在16500轉(zhuǎn)每分時達到最大功率為46千瓦，在13500轉(zhuǎn)每分時達到最大扭矩為74牛米。由于轉(zhuǎn)子發(fā)動機取消了奧托發(fā)動機的往復(fù)式活塞，因此具有運轉(zhuǎn)平滑、功率強大特點，而且噪聲極低、幾乎沒有震動，就像一臺電動機。上世紀70年代早期很多廠家都看好優(yōu)勢明顯的轉(zhuǎn)子發(fā)動機，嘗試使用轉(zhuǎn)子發(fā)動機作為動力裝置，并且推出了一些原型，但是真正將轉(zhuǎn)子發(fā)動機投入到量產(chǎn)型摩托車上的只有鈴木一家。
RE5 Rotary是鈴木當時技術(shù)含量最高的旗艦車型，鈴木對此寄予厚望，投入了很多研發(fā)資金，甚至專門為轉(zhuǎn)子發(fā)動機建造了全新的裝配線。遺憾的是，盡管鈴木挖空心思，但是騎手并不買賬，購買RE5 Rotary的騎手并不多。也許騎手們對于轉(zhuǎn)子發(fā)動機感到很陌生，也許是轉(zhuǎn)子發(fā)動機較高的油耗嚇跑了他們。到了1976年，RE5 Rotary的銷售仍然沒有起色，鈴木不得不忍痛割愛，轉(zhuǎn)子發(fā)動機項目于1977年無疾而終。
４、柴油發(fā)動機
大家知道，柴油機的英文單詞是Diesel（狄塞爾），但你知道這是德國工程師的名字嗎？1892年，狄塞爾根據(jù)定壓熱功循環(huán)原理，研制出壓燃式柴油機，并取得了制造這種發(fā)動機的專利權(quán)。1897年，狄塞爾推出了完全領(lǐng)先壓縮著火的柴油機，它的結(jié)構(gòu)比汽油機簡單，柴油比汽油更便宜，熱效率達到26%。為了紀念狄塞爾，人們把柴油發(fā)動機命名為Diesel（狄塞爾）。（這位為人類做出巨大貢獻的發(fā)明家，據(jù)說晚年窮困潦倒，后來跳海自盡。）
柴油機的最大特點是省油，熱效率高，高扭矩，長壽命，結(jié)構(gòu)簡單；但是也存在笨重，工作不夠穩(wěn)定等缺陷。隨著材料、技術(shù)、制造工藝的發(fā)展，柴油機的這些缺陷已經(jīng)逐步得到克服，一些廠家甚至將柴油發(fā)動機作為摩托車的動力裝置。比如荷蘭雙星公司（Star Twin）設(shè)計制造“雷星”柴油機摩托車“雷星”（Thunder Star 1200TDI）。
“雷星”動力裝置是大眾“路波”轎車三缸柴油發(fā)動機，排量為1200毫升，采用了渦輪增壓直接噴射技術(shù)（TDI）。由于采用了渦輪增壓直噴技術(shù)，柴油顆�？稍谄變�(nèi)形成螺旋狀的混合氣，空氣和燃油混合得更為充分，燃燒更加理想，因此在提高功率的同時還降低了油耗和排放污染。
“雷星”的柴油發(fā)動機可在轉(zhuǎn)速為4500轉(zhuǎn)每分時，輸出60千瓦功率和224牛米扭矩，如果調(diào)整發(fā)動機管理系統(tǒng)，則可將功率提升到90千瓦，而扭矩更是達到令人咋舌的339牛米，相當于雅馬哈YZF-R1的3倍！更令人吃驚的是，“雷星”的柴油發(fā)動機經(jīng)濟油耗令人難以置信，雖然排量達到1200毫升，但是跑完100公里的油耗還不到2升。
