【doc】浅谈日本摩托车新技术的发展动态

【doc】浅谈日本摩托车新技术的发展动态 浅谈日本摩托车新技术的发展动态 ? 趋势?动向? 浅谈日本摩托车新技术的发展动态 TheDevelopmelltTendencyofMotorcyeIeTeehnologyiDJapan 吴正权(南昌航空学院) 以嘲导世界摩托车新潮流的奉田CBR400R型二轮道路摩托车为主线,粗略地 介绍了谈车应用新技木,新工艺.新结构,新材料的精芘,砷部分具有典型代意 义的新技术之工作原理,结构特点亦作了详奎孽描述与分析,揭示了日奉摩托车的发 展动态 MakingHondaCBR400Rtwo—wheeledmot0tcYc1ewhich1ead8the w0rldtrendplot,thepapergire8jbfiefintroductiono11theimplem— eDlingofnewteehnology,ilewproce5s,11ewstructureandnewmatorJ^l3 ;nthisl'indofmotorevele.IIis^1soi1Instrate日?ndallalyzesindetaile theworkingpriDcipleand3tructra1characteristitsofs0?etyplca1Dew techniquesthusdelineatlngth'edevel叩melltteadencyofmotorcycleteeh一 11ologvjnJapan. 关键词:道路瘁托车车身车架,发动机 摩托车已广泛应用于国防经济备领域, 作为衣食住行般一个重要方面,它已进A了 人民的生活之中.因此,有关摩托车新技来 的发展动态常常成为^们的谈论话题. 纵观全球,众多的摩托车制造国当中, 佼佼者当首推日本,其先进技术世所瞩目, 专利发明层出不穷,可以说日本的率托车产 品集中了目前世界摩托车俦造业舶最新没计 和最新技术,标志蓿世界先进水平因此研 究曰奉摩托车新技术的发展动态,对促进我 国摩托车工业的发展会有新舒箍和促进作用. 8G年枋,赣江机械厂引进了一甥异率奉 田公司87年推出的新型车"CBR/L00R种 车,并组织.格分工程技术人爨对劳车进行 了部分铡试番,解,作鞍垒面的&术箭析 本文结台该工程技术^员搜集到的习奉摩托 一 6, 车杂志及美国摩托车技术杂志等文献资斟, 粗略地谈谈日本瘁托车技术及其发展动态, 以飧读者. 一 ,样车的基本结构及主娶技术性能参 数 发动机结构型式t四缸,四冲程,12气 门双顶置凸轮轴,强制启闭式四缸连动汽化 嚣积进气控制系统,无触点电子点火器 永冷和强制风冷相结台.工作排量809mL, 缸径×行程55×42mm,压缩比11.8,最 大功率48.4kw/12500r/min,最大扭矩 80.2Nm/10000r/mizi,电压力机起动, 8档变速.外形尺寸:长2015mm,宽690 mm,高1096I扫m,轴距1880mm,魔垫离 地商6smm,浊耗283L/100km.前轮 为双趣双被压制动,后轮内单盘技压制动. *摩托车技来》 前,后轮均采用铝台金整体轮辋,无内胎式 子午线高速轮胎.前轮尺寸100—17,后轮 尺寸180/70—18前悬挂采用充氨抽气前 叉,后悬挂采用单避震充气后悬架.车絮, 摆动架采用铝台金"目"字型型材焊接而成, 车依采用金色式流线型结构,净重1617N, 最高车速210km/h. 二车身新技木 当今时代,随着车速的增高,空气阻力 的矛盾日益突出.一般速度在100km/h以 下时,空气陋力尚不走,超过1O0km/h以 后,摩托车风阻能量的消耗要比车轴,轮胎 滚动阻力的能耗太8,4倍.因此,日本四 大摩托车公司投人了大量的人力,物力,财 力运用"空气动力学"和"人机工程学"原 理探人研究了摩托车造型.目前,日本流行 的时髦车型是空气阻力小的全包式流线型结 构.本田CBR4O0R就属于这种车型.这 种造型的最大优点是具有高超的流线体外形, 气动效应近乎理想状态.其整流罩凸缘前端 能有效地劈开气流,并使其沿着平滑的近乎 锥形的尾部流动,不产生湍流,空气阻力系 数Ca值为0.86,0.40,同时使另,部分 气流沿着整流罩凸缘侧面向下扫}f动,使前轮 紧贴地面行驶.以减少高速行驶时驾驶揖产 生"发瓤静感觉.在工艺上采用密度小, 强度高,易于成型的玻璃钢件或"YS725" 新型装饰材料玻璃钢可以采用手糊成型法 或模压成型法一次制作长达2m以上的各种 几何形状的薄壁整体车身.它具有重量轻, 强度高,外形美观,防腐性好等优点."YS 725"新型装饰材斟是一种以聚丙烯和聚酰 胺为基材的新型塑料,除具有玻璃钢的优点 外,还具有极佳舶耐热性,即使在1gOC的 高温下仍不变型,适用制作发动机周围的爱 盖装饰件,且可以进行烤漆加工等.除此之 外,玻璃钢与YS725材料对于吸振,消声有 很好的效能,使用时可减少发动机与车身的 振动与噪声. 三车架设计新技术 广泛采用轻金属和工程塑料以减轻整车 重量,提高单位重量的功率,是降低赭耗,提 高经济性能,缓和能踩紧张矛盾的重要途位 近年来,日本四太公司推出的新型车中,车 架(包括摆架等)均采用目字型型材焊 接结构(见图1).这种结构的突出特点是 ;/ 争 1g89年第5,6期(台刊) 圈l目字型掉接结构车架 —— 7—— 重量轻,强度高,可以减轻重量56以上, 即用Ikg铝金属可以取代2.4kg钢材.这 种主要件的重量减少,对降低整车重量的效 果十分明显,同时允许其它关键部件,如制 动系,悬挂系,动力传动系的减轻重量的要 求可以适当放宽,有耐保证关键件的可靠性. 其次,"目"字型型材是根据模拟试验数据 而设计的变截面,等强度专用材料,其抗弯, 抗压性能十分优良,能承受丈坑洼路面5一一 6个G(莺力加速度)的冲击载荷.同对外 型美j霓太力,抗蚀性好,不需表面处理,可 回收. 四.提高发动机性能段新技术 ,成本对整车性能 发动机的性能,莺量 和成本响很大.闲此,开发研制小型,轻 量,高性熊,低成本的发动机,直是日本四 夫公司迫求0目标.日本在提高发动机性能 方面主要壤用了以下新接术. l采用高转速,多缸,多气门和水串 新技术提高发动机升功率. 目前日本竞赛摩托车发动机的升功宰 已超过185kw/L,本田CBR400R的丹 功率已达108kW/L.提高升功率主要是从 提高转速,增船进气充量,提高机械效率及 燃烧功率A手. 提高转速首先应设法减少往复运动惯性 力,西此发展多缸机是日本几家公司普遍采 用的手段.本田CBR400R中排量发动机 采用并列四缸结构,用四缸组成中排量,每 缸的排量小,气缸,活塞,连杆等关键件体 积小,重量轻,惯性力小.与此同时,广泛 采用新工艺,新材料.如采用不镶缸套的铝 台金缸体.缸筒内壁涂镀二锆化锡或陶瓷复 台材料.活褒环进行钛扩散处理J活塞顶部 镀锦,项环槽内掩默铝的阳极化处理并整体 镀锡连秆采用钛一铝台金.这样不仅可 以提高转速,而且可以提高给气比. 提高转速后将会造成四冲程发动机进, 排气门屡跳,振动和失控等现象因此采用 增加气门的数量的新技术以减少气门机构的 等效质量,从而出现了三气门,四气门和五 气fill构.本田CBR40OR采用了四缸12 气门的双顶凸置凸轮轴新技术.每根顶置凸 轮上当有8个凸轮,分别通过气门摇臂来操 纵6牛气门.两根凸艳轴上备有一个正时齿 轮,由曲输齿轮驱动(见图2).采用四气 门对,每个气门重量减轻43,而总的气门 面积可增加27,这样不仅可以适应高转速, 陌.d缸12气门裂顶置凸轮轴问题.目前日本水冷发动机发展非常迅速. , 8一摩托车技木》 近年来,日本推出的新型车中几乎全部采用 水冷发动机.本田cBR4OOR采用水冷与 强制风冷相结合的冷却方式,正对水箱静后 方装有一个强制冷却风向.并通过缸头温度 袁自动控制.当缸头温度超过80C时,风 商自动接通,强制冷却水箱.反之,断开. 采用这种冷却方式,不仅可增加缸体散热能 力,减少爆燃倾向,提高热效率,而且还可 降低发动机噪声. 为了提高祝械效率,CBR4OOR采用齿条来驱动凸轮轴(见图2所示),以此减少 以往的链轮驱动方式中由于张紧而产生的摩 擦损失,同时也保证了高速时配气正时的精 确性.为了提高燃烧效率,本田CBR4,00R 采用了强制启闭式四缸连动汽化器新技术. (见图8). 四只相同的单独的汽化器 分别通往四个气缸,利用一套 连动操纵装置使它们连成一个 整体.当转动油门转把时,操 纵臂在盐门拉线作用下,通过 这_-套连动操纵机构,节气门 被强制启闭,工作十分可靠, 保证了多缸工作的均匀性.对 于多缸发动机而言,这是很重 要的.多缸汽化器如调整不当, 将使各气缸的技术状况不一致, 而发出不同功率,不仅降低总 功率,且使加速性变坏,导致 单缸过热和敲缸现象本田 现在宽广的转速范围内有较大的扭矩输出. 本田CBR4,0OR采用了先进的双进气系统, 对各种转速下的进气量进行调整,如图4所 示.在每个气缸的汽化器进气道的开口处增 设了一个旁通副进气道,其截面积为主进气 道的1/4,1/6,且与气缸的切线方向平行. 四个进气道全部相连通,从气缸A至气缸耳 依次分鄹处于进气,压缩,排气和燃烧冲程. 在A气缸中,由于进气,活塞下行,A 缸活塞上韶压力下降,与B,C,D诸气缸的 进气通道相比,产生了压力差即真空度,故 混合气自B,C,D被吸入较细的昌4进气道, 形成涡流并以高速向A气缸琉入. 同理,当B气缸处于进气时,则混合气 从A,C,D各进气道被吸入副进气道,且形 ABCD CBR4OOR还采用了无触点点火装置,燃 烧效率得以提高.目前日本雅马哈和川崎公 司主要采用数字式点火装置,精确地控制点 火时间,以提高燃烧效率. 2.采用可变新技术保证整个转速范围 内有理想的动力输出 所谓可变新技术就是根据发动机的转速 对其进,排气系统进行调整的技术,以克服 提高转速时造成的中,低转速性能下降,形 成"扭矩谷或"功率谷的缺点,从而实 1gBg年第6,e期(告刊) 4四缸裂进气系统 成涡流以高速向B气缸流入.其余依次类推a 总之,因所有的进气道都贯串一起,故真空 度只发生于正导入燃料的气缸上.同时产生 真空度的高低随活塞的运动速度(亦即发动 机的转速)的变化而变化,实现了在整个转 速范围内自动调节进气量的大小,有力地促 进了燃烧,排气中的有害成份也因此而减少, 油耗也因此l而降低,其油耗量仅为2.88L/ 1O0km. 1987年日本最佳摩托车雅马哈FZR4(X~ 一 0一 的排气系统中用了排气控制阎 阿步系统,如图5所示.在排气 管的后端设有可变节流面积的控 翩阀.它由伺服马达开关控制, 使排气节流与发动机转速相适应 使发动机在垒部运行范酮内,都 有圆滑的扭炬特性,从而改善了 中,低转速和怠遮的燃烧过程. 赊此之外,日本摩托车中目 前还广泛地采用了气门转换系统, v型调谐增压和动力阀系统,排 气能量谐振管,自动扭矩增大腔 等可变新技术 3.采用电子控制新娃术提 高发动机的综合性能 随着各屋对摩托车排放和经 济性要求日趋格,以及近年采 电子元件格'降,可靠性提高 趋于实用化,蠢此目盎出现了 鬻蒯电控技术的趋势.除去上 述介绍静器马哈FzR400R 的排气控制阙阔步系统种雅马 哈川崎的数字式点JJ(装置 外,日本近不L年来推出均豪华 型新车中都较普端地采罔了电 子控燃捆喷射系统,革除了 捧统的汽化器.它翱用电磁唼 射阔,精确地控制空燃比,克 服了汽化器进行燃袖雾化时, 不可能在各种运转二况下,始 终获得理想的空燃比的缺点. 最佳喷射量和最佳喷射时间是 根据发动机的转速,空气卺}i量 进气温度,节气门开度等信号 n建位置倾注位双中速位最高逋也置 】一樨忙测量Z.8一,,E力忙枣器{.5一二次压力辱端器日一降噪器7一片蕾 阀 8一空滤誊一连气趣窿悻感嚣10,竭转增西泵瘟i-一砖气机l0一涡轮机le一共 振颦-4一一调压培l5,门{0一只n汗睦"嘻錾】一空气阙j8一发动棍商度传噻 1D一#爹阀=0一谓i{1…:=f『牦2,穗袖38一燃油滴靖器名a一玻联 毫,一I箍,…A露2一点y霸0一蠹.sI祝20一排气艇调节器 .一?器0j一媲屯景80一主托超一电子"弄14,0一肚发生粤 , lO一一车控》 由电子控制的.它能使发动机在各种工况下, 获得良好的经济性和展低的排污效果,即使 在怠遮和加速的情况下也不会出现怠速不稳 定和加速供油嚣后现象,这是传统的汽化器 难以做至的.此外,此系统工作可靠,使用 方便,不需调整与维修.不足之处是结构复 ,因此多用于高级豪华车土 杂,价格鞍贵 图6为本田CX500增压摩托车的电子控制 燃油喷射系统结构示意图 除上述可变新技术中都较普遍采用了电 子控制装置以外,还有自动起动碱压装置, 机油泵供油自动控制装置,定速行驶装置等. 这些装置对于提高发动机的综台性能有明显 的优越性,电控新技术是摩托车发动机的发 展趋势. 五,悬架系统新技术 随着人们对行驶平顺性和乘骑舒适性的 要求越来越苛刻,尤其对公路车和越野车, 要求在长途旅行中无论在何种路面应能均衡 地分散振动和冲击,以获得最佳的乎衡与稳 定露此要求悬架系统的挠赛(即行程)要 天,以加强缓冲}固有振动频率要低,以碱 少癍劳.…般车身振动的固有颤率应为人体 所习倚的步行时身体上下运动的频率(约为 1,1.6Hz)人才感到舒适.摩托车还难以 达到此频率. 为了增大挠度,Fj本摩托车普遍采用了 杠杆披大比的后悬絷,利用后摆架桎秆比的 放大作用,使后轮获得鞍太的缓冲行程.同 时悬架弹簧设计或变节距.在弱冲击下,节 距大,刚度小的弹簧段起作用,避免弹簧变 "硬"反应不灵而感到颠簸J在强冲击下, 节距大,剐度小的弹簧段并圈,而节距小, 副度太的弹簧段起作用,避免弹簧变"软" 而产生压缩到底感到颠簸.使得在各种工况 下,弹簧的反冲恰到好处.近年来日本还推 出了前,后悬挂均采用杠杆放大比的悬挂系 统. 为了降低固有振动频率,本田CBR400R 采用了单避震充气后悬架,以取代传统的双 l目89年第5,6期(台刊) 避震器,从而避免了双避震器弹力不均衡的 现象,使行驶十分稳定.图7为该单避震充 气后悬架结擒示意图. 在恶劣的路面上行驶时,当单避震器的 外套筒随车轮向上运动并压缩避震弹簧9时, 固定在活塞杆12上的活塞10向上运动.这 时,片状橱开启,内套筒下部空腔的空气通 过片状阀,进入上部空腔并受到压缩,形成 了"空气弹簧".上部空腔的空气通过阻尼 孔7进^充氨气缸2的空腔中,推动浮动活 塞4,使高压氮气随之受压. 圉7单避震竞气后悬案 l一过滤器2一竞氟气缸8,密封圈 4一浮动活塞5一高压接头8一高压 歧管7一阻尼孔8一高压气缸9, 避震弹簧lo一活摩1l一密封圈 l2,恬翟秆l8一导承l4一曲封 1B一防尘盖le一缓冲座l7一端盖 l8,缓冲接头 当车轮下落时,一方面缓冲弹簧9起缓 冲作用,另一方面活塞10下移,片状阀关闭, 被压缩的氨气推动浮动活塞4运动,充氨气 缸中的空气通过阻尼孔7进入内套筒,也起 剐缓冲作用.由于充氮气缸2保持着高压, 又与"空气弹簧"联合运用,具有变刚度特 性,容易得到鞍低的固有振动频率,从而使 避震器获得很高的随动性,带来了性能稳定, 乘骑舒适的满意效果. 六,车轮设计新技术 随着现代摩托车车速的提高,车轮所消 耗的功率与速度的8次方成比例地增加.消 耗的大部分能量变成了热,轮胎的温度在短 时间内很快上升,因此,普通斜交胎已经适 应不了高速行驶的要求本田cBR400R 前,后轮均采用了无内胎式子午线高速胎. 无内胎,相应增大了空气容量,易于降低工 作温度,子午线胎滚动阻力小,附着性能好, 负荷能力大,使用寿命长,适台于高速行驶. 国产摩托车虽然尚未使用子午胎,但可以断 言,发展子午胎是必然趋势.轮辋革除了传 统的幅条结构,采用了铝旨金整体轮辋,即 用铝合金将轮幅,轮辍与锕爵压铸成一整体, 且轮幅的断面成"S字形(见图8).横 向刚度极佳,有效地避免了高速行驶时幅条 式轮辋产生的扭曲变形,而且重量轻易于 散热,兔去了幅条的穿编和调整的麻烦,使 维修变得简易.' 固 图B"s字型轮幅断面 为一项尖端装置的专利,保存于日本各制造 厂其复位原理是这样制动时,随着制动 活塞的推出,由于袖压作用,紧套于活塞10 外圆的密封圈11便发生变形且容纳于倒棱之 间,当制动停止,贝IJ袖压下降,密封圈l1遂 恢复原状,活塞10也回复到初始位置.此 外,为了提高制动的安全性,日本摩托车还 应用了电子式或液压机械式防车轮抱死系统 新技承.一些高级豪华车还装有全天候微型 雷达,遇有障碍,自动控制停车或减速,以 确保安全.为了减少制动污染,其制动摩擦 衬片已革除了台有强烈致癌物质的石棉摩擦 片,采用了高性能的螃耒冶金制动片(含Fe 40.16,Cu14.78,sb10.58,Si 9lS,zn8.13,cr7.89,A1 3.58,Mg兰.40y-,S2.78?K 0.4转). 七,制动系统新技木 本田CBR400R的翩动器由传统的鼓 式制动改为高性能的盘=J=_c=披脏制z,共错转 示意图如图9所示. 制动时,捏紧操纵摇臂1,准动息泵体 4之活塞8向前移动,给制动技匏驰,个墨 力,此压力通过高压油管7传给分泵强0之 活塞10,推动活家l0向前移动,致艇擘攘 垫12或18紧贴与轮辋相连的制动盘l3,使 车艳制动.停止制动时,松开操纵摇臂1, 总泵活塞3靠弹簧复位,分泵活塞lO靠油缸 体密封槽中的倒棱复位(见图9放大图), 此倒棱的好坏决定了复位的精度.其数据作 一 l2一 国9藏压制动示意田 l,操纵摇臂2一转轴8一话塞4一 总泵体5一油弛e一制动液7一油管 l1一密封圈12,摩基村片18一制动 盘14一摩攘村片 八,结束语 曰本摩托车工业稳居世界之冠,其重要 经验是经常进行产品更新,采用新技术,研 究新课题.我禺摩托车正面临挑战,我们必 须抓住时机,奋起真追,拓展国际市场,跻 身世界摩托车之林. 《摩托车技未》