深度解析「CBR1000RR-R」引擎結構!震動篇

 

在之前的文章中,負責測試HONDA CBR1000RR-R的《Young Machine》測試車手丸山浩就曾經稱讚過好幾次這台車「震動很少又非常順暢」。到底為什麼RR-R的引擎能讓騎士覺得震動很少呢?這次就讓我們深入分析讓騎士產生這種感覺的這項技術吧!

 

【深度解析:Engineer】曾經參與過無數引擎設計的資深設計師,特別熱愛高輸出馬力的引擎,由於十分熟悉高輸出馬力引擎的設計方程式,因此自然難以掩飾對RR-R的驚奇。
   

騎士感覺到的「拉高轉速時的輕盈程度」是什麼?

從以前丸山浩的試乘心得以及測試結果中,不難想像RR-R的引擎性能有多麽高。那麼,到底是什麼樣的技術造成這樣的結果呢?

 

丸山浩曾說過「在開始測試之後,最先讓人感動的是RR-R引擎的順暢程度,它的轉速上升非常輕快也沒有什麼震動,而且最棒的是它還擁有出色的馬力感。」這個「轉速上升非常輕快」,在怠速時會影響到曲軸的轉動慣量與摩擦力的大小、節流閥的開方式等,在行進間則是會影響到馬力、減速比以及車重。

 

丸山浩曾說過「齒比感覺很長」,這很可能就是因為是齒比短的關係,所以才沒有咻咻地拉高,筆者推測應該是「摩擦力很少、全轉速範圍的扭力相當豐富,所以油門反應才會非常出色?」

 

特別是「轉速上升非常輕快」只是騎士的一種感覺,所以應該不是只有加速度大小的關係,與聲音、震動大小和性質應該都有關係。也就是說,「震動很少又非常順暢」是覺得「轉速上升非常輕快」的主要原因。如果有看RR-R的輸出馬力測試影片的話,就會發現排氣音非常清澈明亮(我自己的感覺),或許是因為這樣,騎士才會覺得轉速上升變得輕快許多也說不定。

 

之所以針對「轉速上升非常輕快」這句話寫了這麼多,是因為我想要透過這篇文章向讀者們傳遞這項技術背後的趣味。接下來可能會有一點長篇大論,但是還請大家看到最後。

   

鈦合金連桿所帶來的驚人效果

實現「震動很少」這項技術最重要的自然就是要讓引擎附近的激振力變小。不過,實際上騎士會接觸到只有把手、坐墊、腳踏等車體配件,因此要如何讓車架在引擎震動傳遞過來時,不容易產生震動就變得非常重要。最近各式各樣的分析技術都變得實用化,HONDA在這個領域也走在最前頭,所以在震動方面的研究應該也相當深入徹底才是。

 

將話題重新轉回到引擎上。光從RR-R的規格以及照片來看,應該是沒有使用到平衡軸這種會積極減輕震動的技術。那麼為什麼RR-R的震動會很少呢?最大原因應該就是採用了鈦合金活塞桿。

 

雖然HONDA說將它的重量減少了50%,但是往復部分的慣性質量是活塞桿的往復部分加上活塞/活塞銷等等質量的總和,因此如果把全部加起來的數視為往復慣性質量的話,那麼將活塞桿改成鈦合金或許也只能減輕10幾%而已。但是這個效果超大,在大幅度減少震動的同時還能減少一定的機械損失,因此對高出力化也帶來極大的幫助。

 

雖然改成短行程一般來說也會認為能有效減少震動,但是RR-R因為缸徑變大,所以活塞就很容易跟著變重,而且因為變大所以就會很難保持它的強度,因此自然也就不具備減少震動的效果。

 

所以,雖然活塞輕量化很重要,但是HONDA在減少活塞桿重量的同時,還將活塞換成自製材料來達成輕量化的目標。這樣看起來像是也充分利用到分析技術,從材料開始進行研發,果然要說不愧是HONDA呀!感覺上就是披掛著日章旗,站到「世界的HONDA」!

 

▲【HONDA製鈦合金活塞連桿】繼1986年的RC30、1992年的NR、2015年的RC213V-S之後,HODNA的市售摩托車中第四起採用鈦合金活塞桿的例子,讓人驚訝的是包括活塞連桿螺絲的鉻鉬合金鋼在內,鈦合金材質全都是由HONDA自行研發出來,有辦法做到這種程度的摩托車廠牌應該只有HONDA而已。

 

   

馬力輸出特性及電子控制油門都是以超高規格製作而成

丸山浩在試乘心得中也曾經提到過「出色的馬力感」,這句話指的不是實際上的馬力數,而是感覺上「覺得馬力很大」。雖然這只是形容感覺的一種表現,但是職業賽車手也經常會這樣形容。

 

那麼,到底騎士在什麼樣的狀態下會覺得有「出色的馬力感」呢?其實,一般人是無法直接感覺到引擎的馬力。騎士可以感覺到車體的加速度(加速度所造成的慣性力=身體被拉扯的感覺以及讓手脫離握把的那種力量等等)的大小以及它的變化,因此很自然地把它當成是馬力來看待。

 

因此,我們可以想像RR-R就是「在某種騎乘方式下會獲得極高的加速度」。由於車體的加速度不只會改變馬力,連車體重量以及減速比都會因此改變,所以當RR-R的車重並沒有特別輕,齒輪比又變長的話,自然就會出現「感覺上果然很有馬力呢!」的感覺。

 

到這裡應該都比較容易理解(?),不過我認為RR-R的層次應該更高,採取了更高的手法來營造騎士的感官刺激。從騎士催動油門的那一瞬間開始,出現多大的加速度、是以什麼樣的方式進行加速,這些問題對摩托車來說非常重要,透過完善這幾點,就能讓「馬力感」、「加速感」、「油門感覺」等等騎士感覺到的東西變得更加出色。

 

而想要做到這一點,最重要的引擎技術基本上就是引擎的扭力特性(轉速以及扭力的關係)以及油門開度控制方法等等。為了讓摩托車在賽道上能快速前進,就需要有平坦(與轉速無關)的特性,但是就我個人的經驗來說,騎士通常都會說這樣的設計「沒有馬力感」。

 

馬力感以及加速感要好,就是引擎特性需要隨著轉速升高的同時增加加速度,但是如果過頭的話,又會讓騎士覺得摩托車難以控制。舉極端一點的例子來說,二行程仿賽款以及賽車都擁有驚人的馬力感,但是這些車想要充分加速的難度非常高。想要同時兼顧速度快又容易操縱以及運動風十足又要感覺良好的馬力感可是相當的困難。

 

而且RR-R為了要能獲得160kW(≒218ps)如此驚人的最大馬力,因此採用了大口徑(Φ52㎜)的節氣門。雖然還不到化油器的地步,但是節氣門的口徑這麼大又想要做出騎乘感好的摩托車根本就是一項艱難的任務。因此,最新的電子控制油門技術應該也發揮了極大的作用,可以想像RR-R應該花了大量時間改進了這項控制技術。

 

▲【這個曲線圖感覺超好的!】這張是比較新舊款CBR的馬力曲線圖。這次負責解說的engineer在看到這張圖後表示,「RR-R的扭力曲線看起來不知道會上升到哪裡去,所以它的馬力感的確會非常好。但是它的中低速扭力比較低,所以減速比其實會比以前的版本還要短?」

 

▲這張圖則是新舊款CBR齒輪比的比較圖。總齒輪比(overall ratio)等於各段齒輪比以及一次/二次減速加在一起,RR-R在1&2速比較短,3速則是相同程度,從4速開始就變得比較長。也就是說,整體來說齒輪比有變寬的傾向。另外,後輪輪胎的外徑則是RR-R比較大(=有較長的傾向)。

   

就算變得更加精緻,也很難輕鬆操縱

儘管如此,如果看過丸山浩在袖之浦賽車場測速時的GPS資料的話,就會發現正如同他自己所說的「是一場惡戰」一樣,在進入第一彎道以及第三彎道時,RR-R的煞車點(braking point)比S1000RR來得更晚,因此不容易縮短時間,很難跑出好的成績。如果是像那次測試一樣,路面溫度低,輪胎抓地力不佳的狀況下,引擎的操縱性就變得更為重要,而RR-R或許就是在這方面犧牲了一些。

 

啊!用「犧牲」這個詞可能會不太好。對於一台由眾多優秀的技術人員全力以赴打造出的摩托車來說,用犧牲這個詞形容可能太過失禮,因此就讓我們改成「還剩下一些問題有待解決」。丸山浩所說的「適合中高級的騎士」應該也是這個意思,實際上馬力如此強大的騎乘工具根本就不可能輕鬆操縱,所以這點也不是什麼太大的問題。

 

另一方面,在路面溫度、輪胎等等極佳的狀況下騎乘時,RR-R最大的問題應該還是在於很難測出好成績上,因此我會繼續關注未來的測試報告以及RR-R在各大賽事的表現。不過,搭載馬力如此驚人的引擎,HONDA卻還能以這麼高的品質進行量產,現在就讓我們真摯地稱讚RR-R的這顆引擎吧!

   

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「Webike台灣」編輯部編譯


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