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包打天下的“拳击手”(上)

2023年10月01日 01:21:02
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来源:摩托车杂志

宝马的水平对置双缸发动机“拳击手”是其品牌的典型代表,在业内取得了巨大成功。自1920年宝马首次研发出“拳击手”发动机以来,就不断与时俱进,从小中排量到1000mL再到1800mL, 从2气门到4气门,从风冷到油冷再到液冷,从SOHC到DOHC再到可变凸轮,以科技来永葆青春,最终淬炼得成熟大气。同时,宝马以这款动力装置为平台,不断拓展可能性,丰富产品结构,研发出探险车、街车、跑车、旅行车、复古车、巡航车,让这位“拳击手”涵盖了所有车型,可谓是“包打天下”!

1917年1月2日,33岁的工程师马克斯•弗里兹开始为宝马效力,凭借杰出的工程天赋,迅速成为宝马的首席设计师。由于1919年7月28日签订的凡尔赛条约,禁止宝马生产飞机和飞机发动机,马克斯随即将研发重点转入到摩托车上。1920年,马克斯研发出首款水平对置双缸发动机“拳击手”,随后被很多德国摩托车厂家使用。1922年12月,在宝马下达指令后仅仅4个星期,马克思又将首款宝马摩托车从设计图搬到了实物原型上,搭载的就是“拳击手”发动机。自此以来,“拳击手”就开始踏上漫漫进化之旅,迄今已经达到100年!

Part A 越来越强的水平对置双缸发动机

百年高龄的“拳击手”,丝毫不显老态龙钟,丝毫不见岁月风霜,而是越来越年轻,越来越先进,越来越强劲,核心秘密就是在技术上勇于创新,不断吸收最新科技,注入青春活力!

基本结构

绝大多数摩托车厂家,生产的车型都是从简单到复杂,但是宝马不走寻常路,从一开始就以别具一格水平对置双缸发动机开局,充分显示强大的技术实力和独特的技术美学追求。当时,V型双缸发动机已经出现,但是马克斯另辟蹊径,没有将两只汽缸纵向布置,而是改为水平横向展开,让两只汽缸连成的直线与摩托车前进方向构成直角。

这一原创性的设计,具有很多独特优势:由于两只汽缸分别朝左右侧探出,充分暴露在空气中,因此冷却效果明显优于V型双缸发动机。同时,齿轮箱直接安装在发动机之上,并由纵向安装的曲轴径直驱动。此外,在次级传动方面,马克斯也没有沿袭常规的链条,而是改用上传动轴,将动力从齿轮箱直接传递给后轮。

上述的“拳击手”三原则,在此后的宝马摩托车上不断得到继承和优化,直至目前,仍然广泛用在宝马摩托车的旅行车、探险车、街车上,受到全球无数骑手的喜爱。100年来长盛不衰,足以证明“拳击手”发动机确属出类拔萃的优秀设计!

从2气门到4气门

1993年春季,宝马展示了运动旅行车R 1100 RS,最大亮点就是武装了新一代“拳击手”发动机,气门机构由每缸2气门改成4气门;次年,探险旅行车R 1100 GS和街车R 1100 R相继上市,都武装了4气门发动机。尽管宝马以前的“拳击手”发动机也采用油冷+风冷的方式,但它们都叫做风冷式汽缸头;现在“拳击手”不仅用上了更高效的4气门汽缸头,而且散热片变得更小,因而更加倚重于油冷,因此被称为油冷式汽缸头以示区别。到了1996年12月19日,随着最后一辆R 80 GS Basic下线,古典版2气门“拳击手”到了告别的时间。在超过70年的时间里,2气门“拳击手”书写了灿烂的华章——自1923年以来,宝马在全球范围内销售了685850辆古典“拳击手”摩托车。

双顶置凸轮轴

2010年以前,“拳击手”发动机采用的是SOHC气门机构,2010年版R 1200 GS则借鉴了HP2 Sport,移植了适合高转速的DOHC气门机构;每缸4气门则采用辐射布局,实现了紧凑的燃烧室结构,便于安装双火花塞。同时,宝马工程师着力提升进排气系统的效能,进气门直径从36mm扩大到39mm,排气门直径从31mm扩大到33mm,让“拳击手”发动机呼吸更加顺畅;为了提供更多的气门横截面积,进气门升程和排气门升程分别从10.5mm和9.3mm增长到10.8mm。

双顶置凸轮轴的R1200GS最大功率维持81kW不变,但是最大扭矩增强到120N·m(6000r/min);宝马声称,“拳击手”全转速范围内的扭矩都得到提升,特别是中低转速范围内动力充裕,且动力曲线平稳易于驾驭。由于采用了适合高转速的DOHC气门机构,“拳击手”的实用转速升高到8500r/min,比上一代增加了500r/min,因此功率带得到拓展。

液冷时代

2013年,我们又看到了彻底改造的R 1200 GS,显示了宝马捍卫探险摩托车王者地位的决心,这就是最新一代的液冷“拳击手”发动机。这次,宝马运用了“准确冷却”理念,即冷却液只对发动机中承受了热应力的零部件进行降温,其他零部件则仍遵循空气冷却的原则。这种做法缩减了散热器的体型,2只迷你型散热器安装得很隐蔽,不知内情的人甚至不容易发现R 1200 GS已经从“油冷+风冷”改为“液冷+风冷”。

尽管宝马的GS家族历史已经超过30年,但在R 1200 GS身上,看不到丝毫的岁月风霜。恰恰相反,R 1200 GS采用了电子油门、驾驶模式、动力输出模式、巡航控制系统、自动稳定控制系统、牵引力控制系统等电子智能装备。

变脸变心

2019年宝马推出了新一代“拳击手”R 1250 GS。从名字来看,显然“拳击手”又长个子了。的确,这台液冷、DOHC 8气门的水平对置双缸发动机,缸径和冲程从之前的101mm×73mm,修改为102.5mm×76mm。相应地,排量也是水涨船高,达到了1254mL,比上一代多出了84mL。但这只是浅层的变化,真正的硬核在于使用了“秘密武器”,宝马摩托车首次引入了可变凸轮技术!

这位“拳击手”依然采用双顶置凸轮机构。但是如果你仔细观察,就会发现内藏玄机,即每只进气门由2只凸轮来伺服!当转速较低时,由升程较小的凸轮伺服,目的是强调充分燃烧,提高燃油经济效率。而且,此时动力输出比较均衡平顺,易于精细掌控,适合慢速通过复杂地带。当转速较高时,则由较大升程的凸轮伺服,目的是榨取强劲的动力,实现猛烈的加速,适合高速疾驰。

未完待续......

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