深度解析「CBR1000RR-R」引擎結構！冷卻系統篇

連擁有豐富研發經驗的專家都會為感到興趣，HONDA 2020年式CBR1000RR-R的引擎設計就是如此的突出。以史上最強自然進氣直列四缸引擎在歷史上留下紀錄的RR-R，或許就是不斷追求性能的直列四缸引擎的最後堡壘。



這次我們將為大家說明全新汽缸冷卻結構「built-in bottom bypass」的出現背景以及這項技術的用途。



 
 



採用封閉式水道，並藉由壓鑄加工讓曲軸箱變輕

HONDA宣傳的全新結構中果然就包括了這個被稱為「built-in bottom bypass」的汽缸冷卻水用底部水道，這個裝置的用途是「減少摩擦帶來的能量損失，並且達成目標轉速」。看過專利許可資料之後就會知道，它還具備了「提升連接部位的剛性，保持良好密封性」的功用。



如果是像RR-R那樣汽缸與曲軸箱分離的結構，汽缸就會是將汽缸頭與曲軸箱像三明治一樣用力夾在一起，然後用螺絲緊緊地鎖住。雖然這種結構在摩托車中非常普遍，但即使是小型引擎，使用這種固定方式汽缸就會有一定的機率出現變形(汽缸與曲軸箱錯位)，因此如果是固定力道更強的大型高性能引擎的話，這個問題自然會更加嚴重。



汽車的引擎則是將汽缸與曲軸箱直接做成一個，一般會採用壓鑄製作這種最容易量產的鑄造方式。採用壓鑄加工的話，汽缸上面的冷卻水套（water jacket）就會直接從上面開一個能夠直接看到裡面的大洞，而這個結構就稱為開放式水道。汽缸套上面這個大洞的半徑附近因為沒有支撐物，所以它的剛性非常低，一般引擎是不會有什麼問題，但是如果是高性能引擎的話，就會經常發生汽缸床墊片磨損的問題。



解決方法通常是將它改成封閉式水道。這個方法因為只會在冷卻水套（water jacket）上面保留一個最小的洞（水道以及支撐鑄造時砂模的小洞），然後將它堵住，所以能夠增加汽缸套上面的剛性，減少汽缸床墊片的損耗。



這個封閉式水道最可惜的是沒有辦法使用壓鑄製造，只能使用低壓鑄造這種加工方式。因此，當汽缸的製造成本增加、曲軸箱和汽缸是一體成型時，上曲軸箱就會無法使用壓鑄加工，導致它的重量變重，甚至造成不容易量產的缺點。但一體成型的結構會讓曲軸箱以及汽缸的剛性提高，而且還有一個優點是沒有接合面之後，汽缸下面也就不會出現外漏的問題。



▲【開放式水道(左)與封閉式水道(右)的不同】開放式水道雖然會造成汽缸套上方的支撐剛性變低，但它的生產性卻非常優秀，而封閉式水道則剛好反過來，但追求高性能的超級運動車款幾乎都是採用封閉式水道。



其實整個引擎都是如此，設計師在決定結構的時候就必須要考慮到製造的容易度、成本、強度、剛性、重量、可靠性等平衡，但是在這個過程中還是需要加入一些新的創意。雖然這次的前言介紹有點長，現在就馬上讓我們切入正題。



筆者推測RR-R的全新汽缸結構應該是按照下面的思考順序誕生：


[li]最重要的是不能改掉汽缸的封閉式水道（低壓鑄造）[/li]
[li]考慮到上曲軸箱的重量、生產性、成本，因此想要將它與曲軸箱分開並以壓鑄加工製造。[/li]
[li]需要想辦法解決分離式結構的弱點，也就是汽缸變形以及下面會外漏的問題[/li]
[li]因此需要設計並且研發出一個全新的結構[/li]



最後誕生的就是將汽缸下面改成雙重結構，並且固定在汽缸底部的外側加上荷重。製造出一個能夠防止汽缸內部變形，並且讓汽缸底部表面壓力均一，不容易外漏的結構。雖然重量有點重，但是這個形狀能與結構在固定時能有效防止汽缸與曲軸箱錯位。



雖然專利書上還寫了冷卻以及暖車的功能，但是筆者對這個效果有一點懷疑，筆者覺得它應該只是為了在固定時防止汽缸與曲軸箱錯位，只不過因為下面出現了空洞，所以才會試著把當作為冷卻水的通路使用。因為減少了軟管（hose）所以外表看起來俐落許多，這也算是它的一個優點。

 
 


built-in bottom bypass：HONDA介紹它是減少摩擦的技術

將冷卻通路分成上下兩層，讓加熱過後的冷卻水也在汽缸下面循環的系統。這項技術能讓汽缸內部的溫度均一，抑制熱應變並且減少摩擦力。



▲下面是「built-in bottom bypass」的實際照片。與曲軸箱連接的汽缸下面變厚，裡面則是作為冷卻通路使用。雖然它的用途是讓汽缸溫度均一，但是應該也能夠提高汽缸與曲軸箱連接處的剛性。





 
 

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