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【干货】浅谈大学生方程式赛车使用的发动机

2015-12-26S-Power发动机组

ENGINE 发动机是一辆汽车的心脏,对于追求速度的方程式赛车来讲,发动机更是不可或缺的关键配件。

一般FSAE动力系统会选用两种主流策略。第一种是使用大排量的四缸机,不仅转速高,能够获得更大的动力极限,而且发动机体积和重量也适中,但是大排量四缸机价格较高,而且在国内的获取渠道较少,并且在加装了限流器之后进气道设计需要比较多的时间精力进行优化;另外一种是选用中等排量的单缸机,走绝对轻量化的路线,单缸机不仅价格便宜,成本压力较小,而且重量轻,由于进气道结构非常简单,即使是加装了限流器之后进气道也无需额外复杂的设计。

如今国内的FSAE赛事中,比较主流的发动机选择有Honda CBR600RR、Kawasaki ZX-6R、Suzuki GSX-R600、Yamaha YZF-R6、Honda CRF450、Benelli BJ600GS(钱江贝纳利黄龙600)、Asiawing(亚翔)LD450等。今日小编带领大家走近科学,普及现下常见的几款发动机的基本知识。

1HONDA CBR600

原始动力参数:

1. 引擎形式:水冷直列四缸DOHC

2. 排量:599cc

3. 压缩比:12.2:1

4. 最大功率:65kw/10500rpm

5. 最大扭矩:70N·m/8500rpm

6. 6速序列式变速箱,多片式湿式离合器

7. 进气门早开晚闭角:22度、43度

排气门早开晚闭角:40度、5度

1.166:1(6th)

CB,代表本田的采用直列发动机的街道摩托车,也就是我们常说的街车或NK。同样,CBR 代表本田的采用直列发动机的超级运动摩托车。本田CBR600(RR、F4i……),该款发动机可以说是最常见的型号了。

从功率和扭矩的绝对数值上看,CBR600并无十分出彩的地方,是一个偏于温顺的机器。但是,我们可以注意到,CBR600的气门早开晚关角是相对于其他发动机来说是较小的,也就是说,CBR600在中转速具备更好的充气效率——这就使得CBR600虽然无法具备高转速下出众的功率,但是却换来了中转速段较高的扭矩。这无疑是非常好的特点:既然大家功率差别不大,那么谁的扭矩特性更趋于平台状,谁的动力输出就更连贯更均衡更持久,谁的传动系就越容易匹配。

CBR600的压缩比是比较低的,这虽然能够稍稍降低对油品质量的需求,但是也在另外一方面加剧了限流所带来的负面影响。

总的来说,CBR600是一款相对比较稳定的四缸发动机,相对来说比较适合fsae赛事。因为市场保有量大,机器较容易购买、配件较容易供应,所以改装起来更加容易。在FASE 中的许多车队,包括传统强队湖大、吉大、北航等车队都是用这款发动机。其中吉大和华广车队自主改造了CBR,加了涡轮增压系统。

2Yamaha YZF-R6

原始动力参数:

1.引擎形式:四冲程水冷并列四汽缸DOHC

2.排量:599cc

3.压缩比:13.1: 1

4.最大功率:94KW/14500rpm

5.最大扭力:70.5N·m/11000rpm

6.缸径x 冲程:6

7.0mm x 42.5mm

7.进气门早开晚闭角:39度、69度

排气门早开晚闭角:66度、34度

1.083:1(6th)

雅马哈R6(YAMAHAYZF-R6)是雅马哈摩托生产公司生产的顶级摩托跑车。雅马哈

YZF-R6,这款略显野兽派机器在国外的比赛中是很常见的。R6最大的特点,无疑就是它惊人的转速和功率。R6的气门早开晚关角,那叫一个大啊;高转速的充气效率,那叫一个高啊!

08年之后的新R6的压缩比超过了13:1;缸径也达到了67mm;更重要的是新R6换装了钛合金气门,降低了气门运动的往复惯性力,有利于发动机的响应特性。R6的排气管内有钛合金活瓣EXUP技术,连接二号缸和三号缸排气岐管的直径增大了30%,灭声器形状也有改动,为这个天生喜爱高转的引擎,在转数不高时预留一定的扭力供应。

08年R6的另一款改良,便是引进07年YZF-R1的YCC-I (Yamaha Chip-Controlled Intake)进气技术。当油门开启的角度和引擎转数符合预设的要求时,R6进气导管的有效长度便会减少,令短冲程高转引擎呼吸更畅顺,自然可以提升马力输出。Yamaha表示YCC-I技术稳定,构件轻巧耐用,无需定期维修。

R6在国外之所以是很多增压车队的首选,主要得益于R6较大的气门早开晚关角,增压后能够将中转速扭矩不足的缺点很好地扭转回来,同时还能达到更大的功率——当然了,R6的压缩比对增压也是个巨大的挑战。

3Asiawing LD450

原始动力参数:

1.引擎形式:水冷/单缸/4气门/SOHC

2.排量:449cc

3.质量:33kg

4.压缩比:11:1

5.最大功率:32KW/ 7500rpm

6.最大扭矩:42.5N·m/ 6500rpm

7.缸径/行程:96mm ×62.1mm

亚翔LD450水冷发动机最大功率32kw(7500r/min),最大扭矩42.5N·m(6500r/min),交直流共用CDI点火器,双油室润滑,锻造铝合金短活塞,电镀陶瓷缸体,并采用高性能赛车技术轻量化及耐久性设计。

亚翔LD450在7500r/min时爆发最大功率32 kW,理论上与HONDA CRF250R最大功率近似,但CRF250R最大功率爆发点产生在11000r/min,显然LD450比CRF250R更加容易上手;而HONDA CRF450R的最大功率在9000 r/min时爆发,可达42kW,这就远非亚翔LD450可比及得了的。

亚翔LD450后期改装潜力巨大,很容易获得全新的发动机。加装限流器之后部分工况动力损失较大。发动机重量较轻,零件也便宜好维护,排量是硬道理。2015年FSAE选用此型号发动机有:鹿山学院、厦门理工学院、华南理工大学、西华大学、西北工业大学等。4Honda CRF450

原始动力参数:

1.引擎形式:四冲程水冷单缸SOHC

2.排量:449cc

3.压缩比:12:1

4.最大功率:41.7kW/9000rpm

5.最大扭矩:50.7N·m/6500rpm

6.缸径X行程:96mmX62.1mm

7.化油器供油、Unicam 四气门

众所周知,在进气限流阀的作用下,发动机的功率和扭矩相比原始的有大幅度的下降,并且大排量发动机受到限流阀的影响比小排量发动机大。在FSAE中,只有在赛道25%路段上,大排量发动机功率和扭矩比小排量发动机大这个优势才明显存在,而在其他的路段上这个优势并不明显。再者,选用小排量发动机有助于赛车的轻量化和增加赛车的操作性。

Honda CRF450作为单缸小排量发动机,它的进气结构简单,故限流后不需要额外复杂的进气道设计。不仅如此,CRF450还有发动机重量较轻、中低转速扭矩输出优异、发动机耐用性较好的优点。

CRF450明显存在的一个缺点是价格比较昂贵,而且不易购买,也导致其零件更换比较困难。在FSAE中国赛中,使用CRF450的车队并不多。2015年中使用Honda CRF450的车队有北京理工大学、福州大学。

5Suzuki GSX-R600

原始动力参数:

1.引擎形式:四冲程水冷DOHC 6活瓣并列4汽缸

2.容积:599.4 cc

3.压缩比:12.5:1

4.最高功率:88KW/13000rpm

5.最大扭力:71N·m/10800rpm

6.缸径x冲程:6

7.0mm x 42.5 mm

GSX是铃木出品的高端运动街跑车。GSX-R600更像是R6的变异型号,峰值扭矩相当高,但是很可惜,扭矩特性却没有改善,所以实际使用起来,野兽气息也更加强烈。

Suzuki GSX-R600的双涡流燃烧室是一个颇具特色的设计,它对于R600较大的峰值扭矩也是功不可没,并且具有较好的燃油经济性。齿轮比方面,R600介于R6和CBR600的风格之间,比较均衡。国内保有量相对较少,购买和维修相对困难。

6

川崎ZX-6R

原始动力参数:

1.引擎形式:四冲/水冷/DOHC/16活瓣并列4汽缸

2.排量:599cc

3.压缩比:13.3:1

4.最高马力:94KW/14,000rpm

5.最大扭力:68N·m/11,800rpm

6.缸径x 冲程:6

7.0mmx 42.5mm

7.进气门早开晚闭角:59度、81度

排气门早开晚闭角:57度、27度

8.变速箱齿比:2.437:1(1st)2.055:1(2nd)1.722:1(3rd)1.500:1(4th)1.333(5th)1.227:1(6th)

忍者ZX-6R是川崎生产的600cc级别的运动摩托车。它始自1995年,并被持续升级,以应对本田、铃木和雅马哈的新产品。ZX是20世纪八十年代的川崎忍者系列产品的名字,至今仍被使用着。

坊间有传言:“雅马哈是最不好伺候的,本田是最耐造的,川崎是最暴力的。”川崎ZX-6R,这可是纯粹的大野兽。接近14的压缩比,即便是限流,也能保证较好的扭矩输出;动力输出也偏重中转速,总体看来还是比较理想的。

ZX-6R有个特点,就是各年车型的参数变化相当大:有时候排量是599,有时候排量是636;有时候压缩比接近14,有时候压缩比刚过12;有时候趋向于高转速,有时候趋向于大扭矩……不过,ZX-6R市场保有量实在太小,购买和维修都相对比较困难,无论是国内还是国外,买到的机会都不大。2013年我队就是使用这台暴力的发动机。

7Benelli BJ600GS

原始动力参数:

1.引擎形式:水冷四冲程直列四缸/DOHC/每缸4气门

2.排量:600CC

3.压缩比:11:5:1

4.最大功率:60KW/12000rpm

5.最大扭矩:55N·m/8000rpm

6.缸径X行程:65.0mmX45.2mm

7. 6速序列式变速箱,多片式湿式离合器

8.变速箱齿比:2.85:1(1st)1.95:1(2nd) 1.55:1(3rd)1.33:1(4th)1.19:1(5th)0.92:1(6th)

钱江黄龙600是钱江摩托收购意大利贝纳利摩托之后,以原型车形态借助贝纳利的成熟技术在国内生产的车型,它属重型机车的范畴。

对比一线的日系街车,600ml水冷四缸发动机,60kw最大动力输出的数据并不亮眼,与新款日系NK相比,黄龙600的最大动力约小了10% 左右。这主要是因为,钱江为了顾及发动机的耐用性,将引擎的最高转速限制在12000rpm。

不过,黄龙600是国产大牌,价格相对便宜,并且能够购买到全新的发动机。变速箱齿比比较稀疏,适合于偏向于扭矩取向的发动机调校。(猜测:由于此车比日系同级别的Honda CB600、Yamaha FZ6之流的NK街车重量多了40kg左右,因此此车发动机可能也会比Honda CB600等的发动机要重上一些。

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