[車(chē)技研]今天跟你聊聊摩托車(chē),更確切的說(shuō),聊聊杜卡迪和它的DESMO氣門(mén)。這篇文章對(duì)于平庸泛泛之輩而言可能會(huì)比較難以理解,但對(duì)于發(fā)自?xún)?nèi)心熱愛(ài)杜卡迪的朋友來(lái)說(shuō),我相信這正是你們求之不得的精神之食糧,心靈之慰藉。廢話不說(shuō),讓我們開(kāi)聊吧。
對(duì)于杜卡迪,給你最深印象的是什么?別說(shuō)那耀眼的競(jìng)技紅色,那是地球人都知道的玩意。什么?鋼管編織車(chē)架?對(duì)不起從1199開(kāi)始杜卡迪已經(jīng)不用那玩意了,改鋁合金雙翼梁配引擎承壓車(chē)架了。L型雙缸?那也是人盡皆知的東西了。那么除了一如既往的絕美外形設(shè)計(jì),還有什么呢?我想,DESMO氣門(mén)絕對(duì)排的上第一,對(duì)么?所以今天咱就聊聊,這DESMO氣門(mén)為什么是杜卡迪最大的特色之一。
我們都知道,傳統(tǒng)的氣門(mén)復(fù)位機(jī)構(gòu)是彈簧,大多數(shù)或者說(shuō)絕大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu),其復(fù)位都是依靠彈簧來(lái)達(dá)到目的的。那么早在半個(gè)世紀(jì)之前的1950年代,是誰(shuí)讓杜卡迪走上了一條拋棄氣門(mén)彈簧這種“離經(jīng)叛道”之路,又是因?yàn)楹畏N原因,讓當(dāng)代的杜卡迪繼續(xù)放棄了如今如日中天的氣門(mén)彈簧配氣機(jī)構(gòu)呢?
一切,始于1954年五月的那個(gè)夏天。
在1950年代,四輪比賽的頂級(jí)舞臺(tái)已經(jīng)基本上被F1統(tǒng)治了,各家車(chē)廠都拿出了看家本領(lǐng)來(lái)參與這個(gè)世界最頂級(jí)舞臺(tái)的競(jìng)爭(zhēng)。在那個(gè)高轉(zhuǎn)速引擎開(kāi)始嶄露頭角的年代(平均轉(zhuǎn)速15000rpm以上),引擎的配氣機(jī)構(gòu)開(kāi)始逐漸成為了提高轉(zhuǎn)速壓榨動(dòng)力的最大瓶頸。當(dāng)時(shí),傳統(tǒng)的配氣機(jī)構(gòu)采用的是與如今你我家中的汽車(chē)一模一樣的氣門(mén)彈簧,但受制于半個(gè)世紀(jì)前的材料科學(xué),50年代的氣門(mén)彈簧即便是賽用級(jí)別,依然會(huì)存在氣門(mén)回位速度的問(wèn)題(轉(zhuǎn)速越高,回位速度越慢)。 為什么?因?yàn)楫?dāng)凸輪軸轉(zhuǎn)過(guò)最大擺線后,氣門(mén)挺桿受到的來(lái)自于凸輪軸的壓力消失,隨后在氣門(mén)彈簧的彈力驅(qū)動(dòng)下,氣門(mén)開(kāi)始回位。從氣門(mén)開(kāi)始回位到氣門(mén)完全關(guān)閉這個(gè)過(guò)程則會(huì)消耗一定的時(shí)間,最重要的是,這個(gè)時(shí)間的下限不能夠低于凸輪軸的擺線速度,否則就會(huì)出現(xiàn)凸輪擺線已經(jīng)關(guān)閉,而氣門(mén)尚未回位的情況,也就是氣門(mén)懸浮。
而對(duì)于氣門(mén)來(lái)說(shuō),其關(guān)閉時(shí)間的極限與彈簧彈力正相關(guān),與氣門(mén)機(jī)構(gòu)的質(zhì)量反相關(guān)。換句話說(shuō),要想減小甚至消滅氣門(mén)懸浮的問(wèn)題,讓氣門(mén)回位更迅速,只有兩條路可選:要么盡量降低氣門(mén)機(jī)構(gòu)的質(zhì)量,要么加大氣門(mén)彈簧的彈力。氣門(mén)彈簧的彈力說(shuō)到根上是個(gè)材料問(wèn)題,彈簧的剛性模量越大,同樣大小的彈簧彈力就越強(qiáng)。而在1950年代,顯然,材料問(wèn)題不是一天兩天可以解決的,所以大多數(shù)車(chē)廠選擇走第二條路,也就是對(duì)氣門(mén)機(jī)構(gòu)進(jìn)行減重。
而在當(dāng)年的F1世界,隨著轉(zhuǎn)速的升高,氣門(mén)懸浮的問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重,而氣門(mén)懸浮的最直接影響就是進(jìn)氣紊亂,進(jìn)而造成點(diǎn)火角度無(wú)法控制,制約引擎進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)速壓榨動(dòng)力。于是,梅賽德斯F1在這些問(wèn)題的前提下,開(kāi)發(fā)了一套氣門(mén)強(qiáng)升系統(tǒng),也就是我們今天要聊的DESMO機(jī)構(gòu)的原型。
其工作原理很簡(jiǎn)單,概括起來(lái)就一句話:既然我們的引擎采用的彈簧彈力不足,短時(shí)間內(nèi)也無(wú)法找到剛性模量更大的材料來(lái)制作氣門(mén)彈簧,那么我們就用一個(gè)回位搖臂強(qiáng)制升起氣門(mén),通過(guò)凸輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)這個(gè)搖臂,強(qiáng)制完成氣門(mén)回位過(guò)程。
在那個(gè)群雄并起的1950年代,梅賽德斯憑借著搭載著氣門(mén)強(qiáng)升機(jī)構(gòu)的W196戰(zhàn)車(chē),一舉贏得了兩年的世界冠軍(車(chē)手為Juan Manuel Fangio,阿根廷)。
那么,這個(gè)四輪界的故事跟我們的杜卡迪又有著怎樣的關(guān)系呢?
當(dāng)時(shí)Enzo Ferrari非常擔(dān)憂奔馳銀箭的性能會(huì)超越自家的法拉利戰(zhàn)車(chē),于是與一個(gè)機(jī)械師討論了繼續(xù)開(kāi)發(fā)并應(yīng)用氣門(mén)強(qiáng)升機(jī)構(gòu)的可行性,雖然最后無(wú)疾而終但這并不重要,重要的是與Enzo討論這套配氣機(jī)構(gòu)的人。這個(gè)人是誰(shuí)?他就是那個(gè)改變了杜卡迪發(fā)展軌跡的男人:Fabio Taglioni。
Taglioni在后來(lái)的1954年五月一日加入了杜卡迪,當(dāng)時(shí)杜卡迪依然是一家生產(chǎn)低動(dòng)力家用摩托車(chē)的意大利小廠,廠長(zhǎng)Montaro找到Taglioni并對(duì)他說(shuō):我了解你的才華,我們需要你。如果在你的協(xié)助下我們能夠拿下馬上開(kāi)始的意大利巡回賽的冠軍(Tour Of Italy),那么杜卡迪還能繼續(xù)活下去。如果我們失敗了,那車(chē)廠就徹底倒閉我們都回家抱孩子吧,因?yàn)槲沂掷锏腻X(qián)只能夠再給我的工人們發(fā)一個(gè)月的工資了。
隨后的故事大家都知道了:在Taglioni的主導(dǎo)下,杜卡迪開(kāi)發(fā)出了由三根凸輪軸主導(dǎo)的DESMODROMIC強(qiáng)升配氣機(jī)構(gòu),車(chē)手Degli Antoni跨著這匹戰(zhàn)馬贏下了1956年的瑞典GP大獎(jiǎng)賽,從1956年的那一刻開(kāi)始,DESMO氣門(mén)機(jī)構(gòu)就變成了杜卡迪最重要的符號(hào),也幫助杜卡迪成就了在后來(lái)的賽道輝煌。
對(duì)于摩托車(chē)來(lái)說(shuō),以凸輪軸驅(qū)動(dòng)的氣門(mén)強(qiáng)升機(jī)構(gòu),也就是DESMO氣門(mén),真的是那么重要么?如果是的話,那為什么除了杜卡迪,其他廠家在這方面的選擇卻驚人的一致:均選擇了以彈簧作為氣門(mén)復(fù)位機(jī)構(gòu)而非氣門(mén)強(qiáng)升機(jī)構(gòu)。這又是為什么呢?
其實(shí)對(duì)于50年代的技術(shù)水平來(lái)說(shuō),確實(shí)氣門(mén)強(qiáng)升機(jī)構(gòu)能夠絕對(duì)避免氣門(mén)懸浮的問(wèn)題,并且當(dāng)時(shí)受制于材料科學(xué)的蒙昧,車(chē)用配氣機(jī)構(gòu)彈簧的剛性難以確保,并且在超過(guò)一萬(wàn)轉(zhuǎn)的引擎轉(zhuǎn)速下,如何避免引擎震動(dòng)頻率與彈簧本身頻率重疊導(dǎo)致的共振現(xiàn)象發(fā)生(共振會(huì)撕裂彈簧,讓氣門(mén)無(wú)法回位,活塞會(huì)與氣門(mén)相撞,并徹底報(bào)廢引擎),這些都是難以或是幾乎不可能解決的問(wèn)題。而在那個(gè)年代,杜卡迪的DESMO氣門(mén)強(qiáng)升機(jī)構(gòu)完美的解決了這些看上去“不可能”的任務(wù)。
當(dāng)年技術(shù)水平下的彈簧直驅(qū)機(jī)構(gòu)能夠把轉(zhuǎn)速做到一萬(wàn)轉(zhuǎn),但也許到不了兩萬(wàn)轉(zhuǎn),但采用DESMO氣門(mén)強(qiáng)升機(jī)構(gòu)的杜卡迪引擎,其理論轉(zhuǎn)速是無(wú)限的。因?yàn)闊o(wú)論曲軸轉(zhuǎn)速多高,由連桿和配氣凸輪軸連接的DESMO強(qiáng)升機(jī)構(gòu)都能夠保證氣門(mén)的及時(shí)回位和開(kāi)啟,這在當(dāng)年是無(wú)人能比的偉大成就。但對(duì)于如今的引擎來(lái)說(shuō),因配氣機(jī)構(gòu)彈簧性能的限制而帶來(lái)的轉(zhuǎn)速瓶頸早已不是問(wèn)題,如今的復(fù)合材料彈簧擁有著更強(qiáng)的彈性,更快的回彈速度。并且對(duì)于共振問(wèn)題,以BMW為首的引擎設(shè)計(jì)者們開(kāi)發(fā)出了“雙彈簧”的戰(zhàn)術(shù):大彈簧里面套一個(gè)小彈簧,兩者共振頻率不同但彈性相同,以此完美的解決了彈簧直驅(qū)機(jī)構(gòu)的共振難題。
這時(shí)候DESMO的弊端就暴露無(wú)遺了:強(qiáng)升機(jī)構(gòu)最大的問(wèn)題就在于其執(zhí)行機(jī)構(gòu)極其復(fù)雜,內(nèi)耗嚴(yán)重并且重量難以控制:DESMO機(jī)構(gòu)至少要包含1套回位凸輪,1套回位搖臂,1套壓縮搖臂,1套回位彈簧,1套回位夾片。而相對(duì)的,彈簧直驅(qū)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)僅僅需要一套復(fù)位彈簧,一套緩沖墊片,僅此而已。
從能耗的角度來(lái)分析,DESMO機(jī)構(gòu)就更不占優(yōu)勢(shì)了:對(duì)于DESMO來(lái)說(shuō),其控制氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉均需要消耗能量。而對(duì)于彈簧直驅(qū)機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō),在氣門(mén)開(kāi)啟時(shí)彈簧被壓縮,這段產(chǎn)生的勢(shì)能會(huì)被保存在彈簧內(nèi)部,在氣門(mén)關(guān)閉時(shí)釋放出來(lái)。也就是說(shuō)相同的一次氣門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉動(dòng)作,DESMO需要消耗兩次能量而采用彈簧直驅(qū)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)僅需要一次就夠了。
那么杜卡迪為什么還要堅(jiān)持這種明顯只擁有階段性?xún)?yōu)勢(shì)的設(shè)計(jì)?并一用就是60年不回頭?
用如今時(shí)髦的詞匯來(lái)形容,那么僅僅兩個(gè)字就夠了:情懷。
對(duì)于一間有理想有追求的國(guó)際大廠而言,你不能什么時(shí)髦就去搞什么,什么賺錢(qián)就去做什么。杜卡迪明知道未來(lái)的主流一定會(huì)是彈簧直驅(qū)配氣機(jī)構(gòu),其即簡(jiǎn)單又高效聲音還非常悅耳,但如果杜卡迪放棄了幫助自己從破產(chǎn)境地走出來(lái)并為曾經(jīng)的自己帶來(lái)無(wú)數(shù)賽場(chǎng)輝煌的DESMO機(jī)構(gòu)。那么,杜卡迪,還是那個(gè)讓無(wú)數(shù)人神往的杜卡迪么?或者說(shuō),我們還能確定,眼前這個(gè)趨炎附勢(shì)的品牌,還依然保留著那一絲意大利人的驕傲和自豪么?
答案必然是否定的。
對(duì)于歷史悠久的車(chē)廠來(lái)說(shuō),對(duì)傳統(tǒng)的堅(jiān)持,就是對(duì)未來(lái)的承諾。如果一個(gè)品牌連自己的傳統(tǒng)都不能夠傳承下來(lái),看見(jiàn)什么時(shí)髦就去追隨什么的話,又怎么能確保自己品牌的靈魂不會(huì)迷失在時(shí)代的大潮當(dāng)中呢?
就好比我們都知道水平對(duì)置引擎以如今的角度來(lái)看,其弊端已經(jīng)非常明顯了。一臺(tái)壓彎還要考慮側(cè)傾角度的引擎,一臺(tái)越野還要考慮車(chē)體寬度的引擎真的是一臺(tái)好引擎么?但對(duì)于BMW來(lái)說(shuō),放棄了水平對(duì)置引擎,就等于親手葬送了自己的過(guò)去,而連精神圖騰都能夠被放棄的品牌,又如何配得上擁有未來(lái)呢?所以我們看到BMW的工程師在日以繼夜的改造著這臺(tái)1170cc的水平對(duì)置雙缸引擎,努力提高著它的性能,而結(jié)果也是有目共睹的,R1200系列無(wú)論是拉力車(chē)還是巡航車(chē),在世界范圍內(nèi)均可以說(shuō)是極其成功的一款產(chǎn)品系列。
同樣的道理還能夠延伸到汽車(chē)領(lǐng)域,保時(shí)捷911那后置引擎的傳統(tǒng),在如今看來(lái)是那么的不先進(jìn)不理智。我們暫時(shí)拋開(kāi)引擎散熱問(wèn)題不講,就說(shuō)從車(chē)輛動(dòng)態(tài)來(lái)說(shuō),將整車(chē)重心都集中在車(chē)尾,車(chē)子在過(guò)彎時(shí)就像一個(gè)頭輕腳重的“勺子”一樣,這種加大慣性的設(shè)計(jì)真的好么?后置引擎帶來(lái)的狹窄空間,以至于911系列至今無(wú)法容納一臺(tái)8缸引擎的存在只能無(wú)限的用渦輪來(lái)壓榨動(dòng)力真的理智么?
對(duì)于這些大廠來(lái)說(shuō),它們都清楚隨著時(shí)代的進(jìn)步,材料科學(xué)和整車(chē)設(shè)計(jì)理念的更新和換代,有些在當(dāng)年看起來(lái)非常完美的設(shè)計(jì),慢慢就變得落后于時(shí)代并行將就木了。但為什么還要執(zhí)著的堅(jiān)持著并不停改進(jìn)著那些看上去無(wú)用甚至近乎愚蠢的設(shè)計(jì)呢?
當(dāng)你真正駕駛過(guò)后置引擎的911,真正駕馭過(guò)DESMO氣門(mén)的杜卡迪,真正擁有過(guò)水平對(duì)置引擎的BMW R1200系列之后,你心里自會(huì)有個(gè)答案。如果杜卡迪放棄了DESMO機(jī)構(gòu),如果911離開(kāi)了后置引擎,如果BMW淘汰了R1200系列,那么,它們,還是我們心中最原本最美好的樣子么?還是那個(gè)散發(fā)著歷史的光芒和未來(lái)的希望的品牌么?它們與那些只會(huì)趨炎附勢(shì)的日系品牌,還有什么不同呢?與哪些見(jiàn)錢(qián)眼開(kāi)見(jiàn)利忘本的品牌還有著什么本質(zhì)的區(qū)別呢?孰輕孰重,相信各位心里自會(huì)有桿秤吧。