近年來,由於環保形勢日益嚴峻,全球各國都出台了越來越嚴格的排放法規,這對摩托車環保技術提出越來越高的要求。搭載了二衝程發動機的摩托車,因掃氣、排氣口重疊以及汽油機油混合燃燒等原因,導致尾氣排放污染較大。搭載了四衝程發動機的摩托車,儘管排放比二衝程發動機相對乾淨,但是尾氣成分複雜,包括了二氧化碳、一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、二氧化硫、水、碳煙塵等,其中一氧化碳、碳氫化合物等均為有害物質,會污染大氣並給自然界環境、動植物和人類帶來危害。為此,全球各大摩托車廠家積極運用新理念、新技術、新工藝、新材料,進一步降低尾氣排放污染,讓騎手在享受摩托車帶來的自由飛揚同時,保護人類共同的碧海藍天。
前文閱讀:綠色夢想——漫談摩托車環保技術(上)
雙點火裝置
雖然四衝程發動機排放比二衝程乾淨,但隨著排放要求越來越嚴,同樣需要不斷提升環保技術來適應,如果達不到要求就得退市。近年來,我們已經看到不少達不到更嚴排放標準的經典名車,面臨著退市停產的危險,如鈴木「隼」GSX-R1300、川崎「六眼神魔」ZX-14R等。
讓油氣混合物充分燃燒,是降低排放污染的源頭措施,很多廠家在方面動了不少腦筋,研發出有效技術,比如雙點火裝置。這一技術主要有兩個優點:一是點火瞬間爆發出更強烈的火花,在短短的時間內有助於實現更快速、更充分的燃燒;二是由於備了雙份,在其中一個點火失效的情況下,另一個仍能點火,減少了油氣混合物不燃燒的可能性。這些優點,有助於讓發動機燃燒得更充分、排放更乾淨,不足之處是增加了機械複雜性,提高了成本。
2014年杜卡迪MTS1200就搭載了雙點火動力心臟。這台L型雙缸發動機暱稱Testastretta 11° DS,主要由兩部分構成:第一部分是Testastretta 11°。鑒於超級跑車的Testastretta過於偏激,為了提高動力的友善性,杜卡迪工程師減少了氣門重疊,從之前的41°降低到11°。這一變化,雖然略微減少了峰值動力,但是讓全轉速範圍內運轉更流暢、中段轉速動力更豐沛,因而更加適合旅行摩托車之需。第二部分是DS,其實就是雙點火的首寫字母縮寫。相較於上一代,杜卡迪工程師重新調整燃油噴嘴的位置,從之前的噴向相對較冷的進氣道壁,改為直接噴向相對較熱的進氣門,此舉增強了燃油的霧化效果。與此同時,杜卡迪重新引進了雙火花塞點火,在更短的時間內實現了充分燃燒。
最終,這顆Testastretta 11° DS動力心臟表現更突出,在維持110.3kW(9250r/min)的強大功率同時,還增強了扭矩輸出,最大扭矩提高至124.5N·m(7500r/min),而且中段轉速表現更出色,同時進一步降低了排放污染。
三元催化轉化器
在降低摩托車尾氣排放污染方面,如果說雙火花塞是管「前院」的話,那麼三元催化轉化器是負責「後院」,這是降低摩托車尾氣污染很關鍵的一項技術。
催化轉化器概念早在19世紀末就已經在法國出現了,當時只是簡單地把鉑、銥、鈀這些金屬鍍在惰性材料的表面,然後把這些材料封進金屬缸體中。第一位意識到汽車可能需要加裝催化器的是法國化學家米歇爾·佛倫克爾,1909年他在第七屆國際應用化學大會上提出了這一觀點。另一位法國人機械工程師尤金·霍德利很關注煙氣和發動機尾氣帶來的污染,1952年他研製出了催化轉化器並註冊了專利。不過,由於汽油中的抗爆震添加劑四乙基鉛會污染催化劑,使催化轉化器失效。上個70年代初迎來了轉機,美國展開了一項「凈化空氣」行動,要求到1975年機動車的污染物排放必須減少75%。同時,1973年開始的含鉛汽油淘汰計劃也從側面推動了催化轉化器的發展。1975年,美國規定所有汽油車都必須加裝催化轉化器。
三元催化轉化器在摩托車上的運用比汽車遲一些。1988年,寶馬K家族迎來了新的里程碑,這就是全新亮相的K1。這款跑車不僅設計先鋒前衛,而且技術站在了時代的前沿,搭載了環保理念先進的動力裝置——配備了新的博世電子燃油噴射系統,最大功率是74 kW(8000r/min),最大扭矩則為100N·m(6750r/min),成為當時寶馬動力最強的發動機;裝配了全控制三元催化轉化器,對於減少排放、保護環境具有重要意義。
由於各國環保法規日益嚴格,三元催化轉化器在摩托車上得到了廣泛使用。通過這一環保裝置,發動機尾氣先通過還原催化劑層以去除氮氧化物,接著通過氧化催化劑,把一氧化碳和未燃燒的碳氫化合物氧化成二氧化碳和水,從而有效降低了污染排放物。
新能源動力
儘管我們在摩托車動力裝置上採取了種種措施,有效降低了排放污染,但是只要燃燒的是汽油,總有排放產生。因此,要做到絕對乾淨,那只有一個辦法,就是替換髮動機,改用電動機。目前,蓄電池技術已經相當成熟,效率高、零排放、長壽命。電動摩托車效能很高,可以達到90%,而汽油發動機的機械效率不到40%。環保主義者對電動摩托車特別歡迎,因為真正零排放的蓄電池,比氧傳感器、三元催化轉化器、電子燃油噴射系統等裝置都管用得多。
用電動機來取代發動機,不是什麼前沿預測,而是擺上日程計劃的事情。甚至,連向來以保守著稱的哈雷,都推出了電動摩托車LiveWire!
哈雷推出電動摩托車,不是腦瓜子突然發熱,而是蓄謀已久的計劃。早在2014年,他們就展出了顛覆哈雷傳統的概念車Project LiveWire——沒有V型雙缸的震動,沒有咆哮的雷聲,沒有汽油,沒有離合器,沒有換擋……這是與印象中的哈雷八桿子打不著關係的電動摩托車!2016年6月,哈雷負責全球需求的高級副總裁肖恩•卡明斯,在接受《密爾沃基商業雜誌》採訪時,透露5年之內,哈雷電動摩托車即將上市。
LiveWire搭載的再不是哈雷經典的V2發動機,動力裝置改為鋰離子電池驅動的永磁電機。最大的特點是,電動機的動力輸出特性完全不同於汽油發動:發動機的扭矩輸出隨著轉速變化而變化,需要將轉速拉到一定數值時才能輸出最大扭矩;電動機則沒有「最大扭矩」的概念,換句話說,就是當你擰開「油門」的瞬間就已經獲得強勁的力量,因此電動摩托車在起步加速方面具有先天優勢。
正是得益於此,LiveWire不再需要檔位,當然也就不再需要離合器,擰動油門把手,就直接出發啦!而且,由於不需要繁瑣的操作離合器握杆、不再需要頻頻掛擋,且強勁的扭矩唾手可得、無需等待,LiveWire起步加速的勁頭十足,特別是在走走停停、紅綠燈遍布的城市街道優勢尤其明顯。當綠燈亮起,別的騎手還在忙著拉高轉速並換擋時,你只需一擰油門,就已經「領先一步」!