深呼吸 漫谈发动机进气系统
其中，进气冲程是发动机运转的前提和基础—汽缸里吸入了多少油气混合物，决定了有多少能源可以燃烧。在同等情况下，汽缸如
果能够吸到更多的空气，意味着可以燃烧更多的油气混合物、做更多的功，从而提高发动机输出功率，正所谓“吃得多、干得多”。但是这并不容易，因为进气门的开闭时间非常短，特别是高转速大功率发动机，留给空气进入的时间更是短得不可思议。比如，现代摩托车发动机转速达到10000r/min很常见，概略来说，进气时间只有0.003s！正因如此，百年来人们持续研究，研发出各种装置，让发动机呼吸得更多、更深、更顺畅，目的就是榨取更强的动力！
文、摄影｜董澄
代表车型：哈雷-戴维森Breakout
银色和黑色相衬的发动机完全裸露，成为Breakout最突出醒目的亮点；再与肥硕的轮胎和迷你的挡泥板相得益彰，充分展示了强壮的肌肉感，呈现悍勇造型。这台经典的美式V型双缸发动机叫做Twin Cam 103B，其中B指的是平衡轴，所配置的反向平衡轴整饬了V型双缸的振动，因此允许刚性得安装在车架上，让骑手清晰感知动力心脏的独特韵律。103指的是排量，103立方英寸相当于1690mL。由于采用了哈雷经典的OHV气门机构，再经由ESPFI电子燃油喷射系统伺服，这台V型双缸可以在低转速时爆发令人吃惊的蛮力，最大扭矩高达129 N·m，此时转速只有区区3000r/min。
与OHV双缸相匹配的是6速传动系统。启动、挂挡、加油，随着喉音很重的咆哮，第一挡加速显得冲劲十足，强悍扭矩通过肥硕后胎传给路面，给你强烈的拉拽感；第二挡同样劲道凶猛，将转速拉高到5400r/min时，速度为105km/h……由于6速齿轮箱配置了所谓的哈雷巡航驱动，因此转入第六挡时，转速降低了数百转，发动机出力显得从容自若。
哈雷还推出了更高规格的CVO Breakout，武装了更威猛的动力装置Twin Cam 110B，仍然采用的是OHV气门机构，但是发动机的排量高达1802mL，比标准版多出112mL；扭矩增长到165N·m，是哈雷目前最强劲的动力装置，只用于CVO版本。同时，CVO Breakout配置了很多高级零部件，如安装了新的辅助/滑动离合器组件，能在降挡时减少动力传动装置的负载，同时让骑手捏起离合器杆时感觉轻巧，据称最大力气减少了10%，持续力气减少了17%。CVO Breakout还装备了电子巡航控制、防抱死制动系统、哈雷智能安全系统等，将安全和舒适水平提高到了新的水准。
顶置气门（OHV）
1899年，法国人比歇为了提高发动机转速和功率，率先推出了顶置气门机构（OHV）。在顶置气门机构中，凸轮轴安装在汽缸的侧面下部，通过较长的推杆把摇臂往上推，再通过摇臂向下压开气门；气门则可以设置在汽缸头上，这样燃烧室可以优化为半球型或楔型，从而提高了发动机的压缩比和热效率，实现高转速、高功率的目的。在提高转速和功率方面，顶置气门机构明显优于侧置气门机构，发动机的转速普遍由1200r/min以下提高到6000r/min，功率获得显著提高。
此外顶置气门发动机还具有低转速、大扭矩的优势，且能够通过调整V型双缸的夹角以获得不同的振动节奏和排气声浪，具有很强的个性，这也是为什么虽然以后出现了更先进的顶置凸轮轴（OHC）发动机，但是仍有厂家坚持生产技术“落伍”的OHV发动机缘故，这方面最典型的代表就是哈雷摩托车。
代表车型：本田SH300i
SH300i搭载的发动机，脱胎于著名越野摩托车CRF 250，但排量从249 mL扩大到279.1 mL，进气系统则由单顶置凸轮轴（SOHC）负责。这颗动力心脏经由PGM-FI电子燃油喷射系统伺服，最大功率为20kW(8500r/min)，最大扭矩是26.5N·m(6000r/min)，不但将竞争对手三阳Citycom 300i、Vespa GTS 300 Super、吉雷拉Nexus 300、雅马哈Versity 300等抛在后头，而且直逼400mL的大型踏板车。据测试，SH300起步加速到50km/h耗时不到4s，从50km/h加速到80km/h同样不到4s，从静止加速到100km/h只需10.9s，加速性能冠绝同组别的踏板车！令人称道的是，虽然是S H 3 0 0 i的发动机排量达到300mL，极速高达150km/h，但是本田没有追随大型踏板车的豪华和张扬造型，而是反其道行之，刻意缩减SH300i的身段和尺寸。通过精心设计的车架，SH300i的尺寸得到有效控制，看上去就像125mL般轻盈苗条；同时安装了16英寸的高轮，增强了转向性能和稳定性，再得到35mm 正立式前叉和双筒减震器的相助，低速时就像125mL踏板车般轻巧，高速和快速过弯时则像骑式车一样稳定。
单顶置凸轮轴（SOHC）
虽然顶置气门发动机优于侧置气门发动机，但是顶置气门发动机也有自身局限：由凸轮轴通过气门挺杆驱动气门，增加的气门挺杆相应增加了传动损耗。上个世纪60年代起，更加先进的单顶置凸轮轴（SOHC）发动机开始大行其道。SOHC与OHV相比，最大的不同是：OHV是气门的位置在凸轮轴上方，凸轮轴利用气门挺杆驱动气门；SOHC则是凸轮轴的位置在气门上方，发动机飞轮通过皮带或链条带动凸轮轴齿轮，从而实现凸轮轴直接驱动气门。因此，SOHC比OHV减少了气门挺杆和相应的传动损耗，且可以设计出更高的压缩比和发动机转速，同等排量下SOHC发动机比OHV发动机的动力大、油耗小、易修护。现代的单缸摩托车发动机配置的基本上是单顶置凸轮轴。
代表车型：本田VTR250
VTR250虽然个子小巧，但是资格很老，最早可追溯至1982年面市的VT250F。到了1988年，VT250演化为VTR250，外观造型就像是缩水版的VFR750，1990年停产。中断一段时间后，1997年VTR250重出江湖，但是调整了定位，从全包式轻型跑车改为NK，主要是借鉴了杜卡迪的风格，成为了迷你型“怪兽”，主要面向亚洲地区市场。VTR250胸膛中奔腾着一颗充满活力的青春之心。动力装置的结构，继承了30年前问世的VT250F，采用了的是液冷、90°夹角的V型双缸发动机。虽然60mm×44.2mm缸径和冲程、249mL的排量很不起眼，但是效率很高，能够爆发出很高的能量。为了提升动力，VTR250采用了双顶置凸轮轴来司管“呼吸”；负责供油的PGM-FI电子燃油喷射系统匹配了6个传感器，在综合各种参数基础上提供准确的燃油量，实现了较好的燃油经济性，平均每100km油耗不到3L，12L的油箱加满后可跑上400余千米；汽油和空气在燃烧室混合后，经由11:1的较高压缩比，全晶体管控制的火花准时充足发放，实现了高效的燃烧。最终，VTR250可在转速10500r/min时，输出最大功率22kW，最大扭矩21.9N·m则在8500r/ min时爆发。与同属本田阵营的CBR250R相比，VTR250的动力性能略高一筹；与同类竞争对手如铃木Inazuma250、韩国晓星GT250R等相比，同样不落下风。再考虑到VTR250加满气油后，重量不过160kg出头，这台V型双缸应该说很给力，通过齿轮比比较合理的5速传动系统，为后轮提供较强的加速动力。
双顶置凸轮轴（DOHC）
顶置凸轮轴发动机细分为单顶置凸轮轴（SOHC）发动机和双顶置凸轮轴（DOHC）发动机。SOHC是进气门和排气门的开启、关闭均由同一根凸轮轴来完成开关动作；DOHC则是利用两根凸轮轴来分别驱动进气门和排气门完成开闭动作。总体来说，DOHC的好处就是可以轻易的改变进排气门的开闭时间，每只气门的惯性质量比较低，因此具有高转速、大功率的特性，但是结构比较复杂，造价成本较高，维护也比较困难，一般来说，多缸、大排量的高速发动机多采用DOHC气门机构，单缸、小排量的普通发动机多采用SOHC气门机构。
机械气门机构（Desmodromic）
Desmodromic是杜卡迪招牌式气门控制机构，其优势是：绝大多数四冲程发动机都依赖于弹簧来闭合气门，但随着发动机转速的提高，特别是在高转速的赛车型发动机中，弹簧闭合气门的时间变得很苛刻，从而经常出现气门无法精确地按照凸轮形状来运转的情况，这导致了发动机性能的下降；而Desmodromic气门系统由于取消了弹簧，改为直接机械闭合气门，从而实现了发动机全转速范围内的精确气门动作，能够防止发动机高转速时出现性能下降的现象。
代表车型：杜卡迪Monster821
众所周知，杜卡迪“怪兽”是被模仿最多的经典，自1993年面市以来，就以裸露NK造型、强烈个性特征、敏捷操控和舒适乘骑，成为万千骑手竞相追逐的骏马，至今销售总量已经突破250000辆！2015年全新一代的Monster821，使命是接替Monster 796，性能显著超过前辈！显而易见，这款所谓的“入门级”NK，实力绝对不可小觑！Monster821的L型双缸依然采用Desmodromic气门机构，每缸4气门；排量为821mL，比上一代Monster796多出18mL。但这只是最表层的区别，核心的变化在于，风冷双缸发动机已经被新一代液冷双缸彻底取代！与Monster796相比，Monster821的动力性能再次提升，最大功率和扭矩分别达到了82.4kW（9250r/min）和89.4N·m（7750r/min）。Monster821的是发动机昵称为Testastretta 11°，这是因为：针对新的用途定位，杜卡迪工程师着力修改高转速竞技性Testastretta发动机，核心之一，就在于把41°气门重叠角，降到了11°。此举牺牲了部分高转速性能，但是显著增强了中段转速的动力输出，同时整体优化了发动机的运转顺畅程度，动力特性易于掌控、易于使用，从而恰当地适合了“怪兽”的街车身份。
代表车型：本田VFR800F
本田对V型四缸情有独钟，眼下的MotoGP赛车RC213V、旗舰运动旅行车VFR1200F搭载的都是V4发动机，最新一代VFR800F同样如此。这台液冷、DOHC 16气门的V型四缸发动机，缸径和冲程维持72mm×48mm，排量仍然是782mL，内置可变气门系统；同时做了重要改进，焦点放在凸轮正时和气门重叠角优化上，PGM-FI电子燃油喷射系统相应调整，压缩比也略微提高到11.8:1。最终，这台V4机器挤榨出最大功率77.9kW（10250r/min），最大扭矩75.1N·m则在8500r/min时爆发。由于输出最大功率和最大扭矩时的转速均有所降低，因此中低转速范围内的性能得以强化，骑手在公路行驶时，更容易获得丰沛的动力。对于VTEC，针对骑手反映气门转换时不够平顺问题，本田花心思优化了VTEC的气门正时，宣称2气门和4气门工作模式的过渡绵密自然，全转速范围内动力输出线性感更鲜明，有助于骑手准确掌控动力发放。
可变气门系统（VTEC）
VTEC全名是Variable Valve Timing & lift Electronic Control system，即可变气门正时/升程电子控制系统，简称可变气门系统，主要应用于本田中量级V4发动机。当转速低于设定值时，这台V型四缸的16只气门中，只有8只气门在工作；一旦转速超过限值，16只气门全部激活，全力以赴榨取最大动力。VTEC兼具2气门和4气门发动机之特长，在中低转速时输出强韧扭矩，同时降低了油耗；高转速时则酣畅淋漓地输送充沛动力。
代表车型：川崎1400 GTR
川崎运动旅行车1400 GTR引以为傲的，当然是排量高达1352mL的发动机，这台来自于“超级忍者”ZX-14的动力心脏是排量最大的并列四缸，114kW（8800r/min）最大功率和136N·m（6200r/min）最大扭矩明显压过竞争对手；即使法国版的动力输出刻意予以限制，最大功率和扭矩仍然分别有78.2kW（8000r/min）和121N.m（4500r/min）。因此，驾驶1400 GTR永远不必顾虑动力不够用，加速、超车异常简单，只需拧动油门，后轮几乎没有延迟地迅猛加速。虽然整备质量高达300kg，但是这对于超强的并列四缸来说根本不在话下，即使偕同友人、满负辎重，1400 GTR仍然举重若轻，以200km/h高速巡航轻而易举！当然，1400 GTR的发动机绝非抄袭“超级忍者”。对照运动－旅行的定位，川崎工程师进行了二次设计，最核心的就是可变气门正时系统（VVT）。川崎VVT与本田VTEC的区别是：本田VTEC根据不同的转速范围改变气门的数目，主要目的是节省油耗；川崎VVT类似于汽车采用的可变气门正时系统，在发动机不同转速范围内，优化最合适的气门开启、关闭时间，以提高燃烧效率，实现低转速时扭矩丰沛、高转速时功率酣畅的目标。两者相比，川崎VVT系统结构简单，活动零件很少，且通过低压机油驱动，因此工作极为可靠、耐久。
可变气门正时系统（VVT）
川崎的可变气门正时系统（VVT）能在发动机不同转速范围内，优化最合适的气门开启、关闭时间，以提高燃烧效率，实现低转速时扭矩丰沛、高转速时功率酣畅的目标。具体实现过程是：进气凸轮轴的尾端装配了可变正时驱动装置。来自发动机机油泵的低压机油，被机油控制阀（OCV）调节方向后进入可变正时驱动装置的腔内，驱动进气凸轮轴在0°～23.8°角度范围内偏转；具体偏转角度的数值，则由32位的电控单元ECU综合比较曲柄位置、凸轮轴位置、扼流阀开度和扼流阀传感器、水温等信息后，计算出最佳的实时进气门正时，再发出指令让OCV阀驱动进气凸轮轴偏转到相应角度，从而实现相应的进气提前或延迟。
代表车型：川崎Ninja H2
Ninja H2武装了排量999mL的并列四缸发动机，最大的亮点就是采用了机械增压。这只机械增压器吸收了川崎航天公司的技术，采用了行星齿轮装置，通过曲轴来驱动，从而把叶轮转速提高至曲柄转速的9.2倍。NINJA H2的发动机转速高达14000r/min，这意味着，机械增压器的叶轮轴转速高达130000r/min！在大气压力下，叶轮的泵流量超过每秒200L，进气速度超过100m/s；气流经由机械增压器后，气压提高至大气压力的2.4倍！得益于此，H2排量为998mL的并列四缸，爆发出更多的能量，最大功率达到147.2 kW/（11000r/min），最大扭矩则为133.5N·m/（10500r/min）。如果是赛车版H2R，机械增压的性能彻底发挥，并列四缸发动机能在14000r/min时滂沛倾泻230kW功率！
机械增压（Supercharged）
所谓机械增压，就是在发动机上安装了迷你空气压缩机，提高供应给发动机的空气压力或密度。这一做法，让发动机在进气时获得更多的氧气，可以燃烧更多的油气混合物、做更多的功，从而提高发动机的功率。机械增压器的驱动力来自于发动机的曲轴，连接方式可能是皮带、齿轮、链条或轴等方式。
代表车型：Roehr 1250sc
美国Roehr 1250sc搭载的是哈雷-戴维森V型双缸发动机，这台昵称为Revolution的大双缸来自V-Rod，由哈雷与保时捷公司联合研发，采用液冷、DOHC 8气门，排量达到1250mL。劳尔为其准备了RSS增压系统，升压比达到12.7：1，且工作噪声很低，骑手戴上头盔之后几乎听不到RSS的哨鸣。为了优化增压系统的功能，劳尔工程师还设计了旁路阀门，可在怠速、巡航速度以及减速时打开，这样可以卸载增压功能，以降低干扰阻力，提升发动机效能。但是在加速的情况下，旁路阀门将被关闭，这样RSS增压系统将提升汽缸的进气填充效率，从而大幅度增强动力性能。装配了RSS增压系统后，哈雷的大双缸变得完全不同。当转速仅为4000r/min时，后轮获得的扭矩已经超过95 N·m，在8000r/min前后则可达到135 N·m。据劳尔公司公布的数据，Roehr 1250sc的最大功率、最大扭矩是134.2kW（9100r/min）和156N·m（7600r/min），分别比V-ROD多出42.5kW和41N·m，绝对是“青出于蓝而胜于蓝”！
涡轮增压（Turbocharged）
发动机上的增压器，其实是一种强制进气的装置。在不改变排量的前提下，安装了增压器的发动机，比起自然吸气的发动机，能在相同的时间内，让汽缸填充更多的油气混合物，因此效率更高、动力更强。
常见的增压器有两种，除了上述的机械增压器之外，另一种则是涡轮增压器。两种增压器的核心区别，在于它们的驱动力来源不同。机械增压器的工作动力来自于发动机，而涡轮增压器则是借助排气管的高速气流来驱动涡轮。