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NR500创造椭圆活塞的神话 Power Of Dreams

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发表于 2013-4-15 21:31:39 | 显示全部楼层 |阅读模式

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1977年末,Honda发出了重返MOTOGP赛场的宣言。Honda的领导层为赛车的开发工作制定了三个目标:

1、        通过比赛开发创新性的技术;
2、        通过赛车研发为将来培养核心的技术人员;
3、        参赛3年内取得世界冠军;

        Honda同时制定了约1.5亿美元的资金预算----这可是1977年的美元,相当于当年的12架F14“雄猫”战斗机,或现今的两架F22“猛禽”战斗机。

       重返MOTOGP的计划由铃鹿工厂第一研究所一科课长柳濑宏一、首席研究员福井威夫、本田技研研究所主管川本信彦、入交昭一郎主导,新赛车的开发任务由入交昭一郎总负责。入交昭一郎毕业于东京大学航空专业,年仅26岁就主持设计了本田F1赛车的V12引擎RA273,具有丰富的引擎开发经验和天才般的创造力。而柳濑则负责为项目组筹备人力,奔忙于Honda的各大工厂、研究所,把Honda内部一流的人才抢过来。

       这是一项意义重大,荣誉非凡的任务,在阔别MOTOGP赛道十年之后,世界上最大的摩托车生产厂商,Honda还能不能续写RC赛车的神话?项目组将新赛车命名为NR500,即“新型赛车500”的含义。

       NR要想战胜2T引擎,就必须扬长避短,充分发挥4T引擎的优势。

       2T引擎的缺点在于排气和进气同时进行,鲜风要经过曲轴箱预压后才能进入气缸,因此造成了气缸充气效率低,扫气效率低,鲜风率低的先天缺陷,同时由于引擎的进排气口直接开口在气缸壁上,导致引擎的燃气利用率低。此外2T引擎的扫气效率不高,导致废气排不净,容易爆震,因而压缩比也不高,燃烧效率不高。总而言之,2T引擎除了单转做功,功率密度大之外,几乎没有任何优点。而与之恰恰相反,4冲程引擎除了双转做功,功率密度低之外,几乎没有任何缺点。

         那么剩下的问题就只有一个了,如何在同样大小的气缸里,让4T发动机能够产生出两倍于2T引擎的能量输出?这就要充分发挥4T引擎的先天优势:充气效率,燃烧效率与引擎转速。

       4T引擎的气门布置在缸盖上,因此只需要增加活塞的扁平比,就可以获得更大的气门面积,更大的气门面积就意味着更高的进气效率。4T引擎扫气干净,可以使用极高的、超过13:1的压缩比,从而取得良好的燃烧效率。4T引擎的排气和进气过程是分开的,引擎转速可以更高,不过仅仅提高转速还不够,还要加快气缸内部的燃烧速度。由于混和气的燃烧传播速度是恒定的20-30mps,所以气缸越小,燃烧越快,于是8气缸设计被采纳了。

        当时GP500赛场的2冲机器约有110P马力的动力输出,考虑到4T引擎比2T重的多,因此NR的动力输出设计目标确定为130P,只有130P的马力,才能够与2T的500在赛场上一较高下。

        按照这样的思路,设计师们勾勒出了新赛车的引擎雏形:四冲程V8气缸,超扁平比活塞、高压缩比的高转引擎。为了符合FIM的500CC赛车气缸不得多于4个的比赛条例,设计师们以天马行空的创造力将V8引擎相邻的两个活塞合并为一个,于是椭圆活塞的神话就此诞生。按照福井的计算,4T的NR500将在23000转下产生130P的马力----这是一个超越时代的奇迹,NR500由此在摩托车的历史上写下了浓墨重彩,永垂青史的一页! 然而椭圆活塞,这条通往内燃机技术巅峰的崎岖之路上并不平坦,布满了荆棘。在内燃机的历史上从未有过“椭圆”气缸,这就意味着世界上从来没有椭圆的活塞、椭圆的活塞环,甚至连如何生产这些椭圆的部件,应该用什么样的金属材料,都没有人知道。

       尽管如此,NR团队还是以闪电般的速度,在项目启动3个月后的1978年7月制造出了首台椭圆单缸、125cc、双曲拐、双连杆、双化油器、双火花塞的原型验证机,又3个月之后,为这台机器装上了8气门的缸头。

        原型机的测试非常不顺利,转速超过10000转后,发动机的可靠性就严重下降。为了保持进度,项目组不得不分为两拨,一拨负责单缸原型机的测试与改进,另一拨负责4缸原型机的设计。

         由于椭圆活塞的底部装有两支连杆,分别连接到两支曲拐上,因此在发动机转速极高的情况下,由于曲轴振颤的原因,两只连杆的高度会出现偏差,导致活塞歪斜,并锁死在气缸内。在原型机开发的那段日子里,设计室的办公桌上,抽屉里,摆满了爆缸的零件。故障迟迟得不到解决,外界的风颜冷语乃至对手的嘲笑、揶揄蜂拥而来,最夸张的一种说法是“NR是Never Ready(永远造不出来)的简称”。

      讽刺之辛辣,真是令人心酸!

        Honda的设计团队没有退缩也没有更弦易辙,埋头踏实的投入工作,要把“不可能”变为现实!NR500的缸头,每只气缸配备8只气门,2只火花塞

         1979年4月,首台500cc的4缸原型机制造完成,马力输出只能达到90P----相当于1977年的YAMAHA GP500两冲赛车的水平。

         为了提高引擎的可靠性,降低曲轴的振颤量, Honda还成立了冶金研究小组,由本田技研第三研究所主管荻原好敏领导,开发了高强度的新型金属材料,包括碳材料、钛合金、镁合金等,极大地提高了零件的强度和耐久性。设计师还不断加大曲拐的直径,乃至于连杆大头的直径接近同级引擎的一倍!

         在曲轴的设计上,设计师们也是不遗余力。直四引擎通常使用180度曲轴,原型V8引擎通常使用90度曲轴(21年后被应用到YAMAHA R1上,并且拥有了一个华丽的名字“十字曲轴”),而NR500采用了偏执狂般的0度曲轴!NR500的曲柺采用了0度间隔设计,这意味着极端激进的点火次序

         由于燃烧室进气真空的原因,4T赛车有着巨大的引擎制动力,这导致赛车在入弯时后轮发生剧烈跳动,令赛车难以控制。为了减少引擎制动力,设计师们为NR500加入了滑动离合器,这项技术在3年后被应用在Honda VF750F上,又过24年之后,出现在YAMAHA R6上。NR500紧凑的滑动式离合

         随着引擎开发接近尾声,车架的开发也在有条不紊的进展之中。由于NR500实际上是一台V8引擎,所以NR的引擎宽度非常可怕,加上气缸头、凸轮气门传动机构,NR的引擎相比2T引擎又宽又重。更何况还有椭圆活塞所配装的大直径的沉重曲轴,将使赛车大大超重。

         重量就是圈速,设计师把减重的目光投向了车架,他们要用1/4的重量,达到1倍的强度。于是在汽车上使用的承载式结构概念,被引入到NR500的车架设计中。本田朝霞研究所的神谷忠为NR500研制了“虾壳”式车架,所谓“虾壳”式车架,就是以一层薄壳包裹发动机,使发动机成为车架的一部分,从而提高强度,减轻重量。最终,NR500的车架以仅仅5公斤的重量,实现了设计目标,壳体厚度仅有1毫米。这项技术在21年之后被引入到川崎市售的超跑ZX-12R上,并且改用了一个科技含量极高的名字:单体梁车架。注意车身包板表面固定发动机的螺丝,包板实际是车架的一部分NR500的引擎安装螺丝

         不同于其它GP500赛车的18寸轮圈,神谷忠还为NR500提出了16寸轮圈的设计,以降低重心,减少重量和风阻,这个设计最终演进为16.5寸轮圈,成为现今MOTOGP赛场的标准。至于同轴式后摇臂、倒立式前叉、等极具创造性的设计,就难以一一详述了。NR500原型车,非常特别的前避震机构

      1979年5月,NR500第一次实车路试,马力输出达到了100P,相当于1978年YAMAHA YZR500 0W35赛车的水平,1979年8月,MOTOGP英国银石站,NR500如约来到了GP500的赛场上,实践了Honda当初的诺言。 NR500象磁铁一样吸引了媒体与观众的目光,BBC电台的摄像机专门到队列末尾,围着NR500拍了一圈又一圈。为了准备这场比赛,Honda从本土空运了两万多个备件,作为NR500参赛的保障。

        然而NR500并不走运。在历经练习赛、排位赛之后,正赛中NR500爆缸,不得不黯然退赛。此后NR500在法国站的排位赛中爆缸,失去了正赛资格。等到NR500第一次完赛,已经是1980年的MOTOGP意大利站。

        尽管整个赛季NR500都在不断完善,不断提高输出马力,可是对手的2冲冒烟机器也没闲着。NR500的动力提升始终比RG500和YZR500慢半拍,在巨大的车重拖累之下,NR500当初“3年夺得世界冠军”的希望似乎越来越渺茫。

         在当时那个2T横行的洪荒年代,NR500就像是长枪瘦马刺风车的唐吉坷德,以一己之力对抗着整个二冲世界,NR500的理念太超前了,超前甚至几个时代,然而却没有相应的材料与之匹配;NR500的新技术应用太多了,以至于造成了更多的隐患。设若钛合金能够象今天这样易于加工且价格亲民,设若设计软件能像今天一样直观、先进,NR500的命运又当如何呢?

         1980年末,NR500已经非常接近设计目标:19000转下输出120P马力。81年,NR500第一次达到甚至超出了当初的动力设计:在19500转下产生了130P马力,这意味着NR500的潜力超过160P。同时这个指标也首次超越了RG500、YZR500等2T机器,具备了夺冠的可能。20000转提示的转速表

         NR的管理层理性的认识到NR500还不是一部成熟的赛车,他们把赛事的重点从MOTOGP移到了全日本锦标赛上----这样就可以随时在本土开发中心的支持之下调整发动机。81年的NR500使用了常规设计的车架,目的是拆卸引擎方便,NR500的比赛成绩终于开始上升,从2秒开外,到第二集团,再到第一集团。代NR500采用了碳纤维车架与摇臂

        1981年6月的全日本锦标赛铃鹿站,NR500的4冲程优势终于得以酣畅淋漓的发挥。车手木山贤悟驾驶NR500在第23圈取得了领先,并保持到了最后一圈,第一个冲过了方格旗,在NR研发计划启动3年之后,NR500终于迎来了第一个胜利。随后在7月份的MOTOGP美国拉古纳西卡站,菲迪.斯宾塞驾驶NR500赢得了本站比赛的冠军。次夺得冠军的NR500,由木山贤悟驾驶

Honda终于实现了1977年的宣言:参赛3年内,取得MOTOGP世界冠军!
发表于 2013-4-15 21:38:18 | 显示全部楼层
经典牛车、顶顶  坐下沙发
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发表于 2013-4-15 21:57:52 | 显示全部楼层
顶顶一代神车,,,,,,,,
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发表于 2013-4-15 22:19:12 | 显示全部楼层
看了发动机的结构都害怕。太强大了
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发表于 2013-4-15 22:35:29 | 显示全部楼层
好牛的发动机!
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发表于 2013-4-15 22:58:10 | 显示全部楼层
掌声鼓励
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发表于 2013-4-16 00:07:23 | 显示全部楼层
很有未力``
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发表于 2013-6-7 23:52:42 | 显示全部楼层
{:soso_e179:}··································
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发表于 2013-6-22 19:52:28 | 显示全部楼层
NR500经典之作!!!
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发表于 2013-9-13 22:49:49 | 显示全部楼层
很经典,也很科技的车啊,除了他是椭圆形活塞,都没见过其他的
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