【KTM 950 V2发动机技术详解】KTM为何使用75°V型双缸发动机？

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【KTM 950 V2发动机技术详解】KTM为何使用75°V型双缸发动机？

2023-08-31 07:03:33 来源：哔哩哔哩

重达200多kg的越野摩托车从来都不是一个好主意。将双缸，100马力，1000cc的摩托车骑到泥地上从来没有特别实用。但是早在1981年，（Hubert Auriol）凭借BMW 水平对置双缸，赢得了巴黎-达喀尔拉力赛。

在随后的20年中，一切都变得疯狂。宝马，雅马哈，卡吉瓦，本田和KTM都制造了特殊的赛车，能够以200km/h的速度连续行驶数天。这一切都在2004年结束，那是达喀尔允许双缸摩托车的最后一年。出于清醒的考虑，组织者将2005年的赛事限制在较小，较慢的单缸摩托车上。更加严格的路线已经存在数年了，这使单缸摩托车具有竞争力。在2006年的比赛中，还有更多关于速度和燃油容量的限制。不论好坏，一个时代已经结束。

KTM 950 Rally

(相关资料图)

942cc 75° V2

缸径×冲程：100×60mm

102 bhp / 8,000 rpm

97 N⋅m / 6,000 rpm

LC8发动机之父Claus Holweg可能会为KTM 950 Rally的干重仅为192kg而感到自豪，但这还没有考虑到使用的四个油箱的58L燃油的重量。这比KTM LC4多了6L，因此湿重达到了约230kg。过高的坐高（995mm）意味着你必须熟练地使用油门。

这台75°LC8发动机在突尼斯南部经受住了三个月艰苦的沙漠研发测试，并在长达12000公里的比赛中保持可靠。KTM似乎将两种相互冲突的优点结合在了一个发动机中。其结果是一台精致而灵敏的发动机，对用户非常友好。

你以为它一定是燃油喷射的，但事实并非如此。即便如此，油门的响应非常灵敏，这足以让你相信油门线末端有一对FCR化油器。但事实上，950 Rally配备了一对43mm CV型Keihin化油器。对于这种排量的发动机来说，这是相当小的。

然而，它们确实代表了发动机低转速良好加速的关键因素。如果发动机的响应已经这么好了，想象一下燃油喷射会有多好，比如在街车Duke上。

你要察觉到KTM获得这种响应能力的线索，不是在加速时。而是当你松开油门，意识到这台发动机的惯性有多小，也就是发动机制动。这是低压缩比和曲轴质量降低的共同作用。Holweg表示，在街车或Supermotard使用中，它们的压缩比可以高达13:1，但由于燃油质量差，在这里已经放弃了。

摩托车上没有安装转速表，所以我无法告诉你转速有多高。骑手们要求Holweg给他们一个档位显示器，因为车载遥测一直显示他们在长时间的平路中保持第四或第五档，错误地认为他们处于第六档。

“不可能！”Holweg说，“这不是宝马！”。但如果油耗比现在更成问题，他可能会改变主意。在Claus去Rotax设计阿普利亚RSV Mille发动机之前，他在摩托车行业的前一份工作是为宝马拳击手发动机设计变速箱。

75° LC8发动机尽管刚性安装在车架中，但绝对不会产生过度振动。毫无疑问，这将成为一款绝对出色的公路车发动机，它在5200rpm时就能达到97Nm。即使在发动机转速相对较低的情况下，在柏油路面上加速也非常出色，这表明KTM发动机具有超强的灵活性。

在过去十年的大部分时间里，越野界的国王一直在思考如何将车型系列扩展到双缸公路车领域。

1992年初，KTM老板Stefan Pierer接管了这家资不抵债的公司，并开始了惊人的转变。KTM在不到十年的时间里从萧条走向繁荣。1998年初，随着公司规模的扩大，以及通过双缸车型扩大其产品线的需求成为优先事项，Pierer委托KTM的首席工程师Wolfgang Felber对双缸发动机的形式和车辆概念进行初步研究。

39岁的Felber曾是250cc GP赛车手，他说：“我们的想法与其说是制造一台更好的V型双缸发动机，不如说是开发一种多功能的双缸发动机概念，它有潜力用于越野车和街车，在任何一种应用中都不会有任何妥协。”。

“事实上，我们对其他几个概念进行了研究，不仅包括许多类型的V型双缸，还包括一些看起来有点奇怪的双缸发动机，比如水平和垂直布置的并列双缸。我们甚至尝试了水平对置双缸，以及像我曾经参加比赛的250 GP赛车那样的前后布置双缸！但最终我们得出结论，75度V型双缸是最好的选择，尤其是如果要参加比赛的话。“

与杜卡迪、本田和铃木采用的90°布局相比，75°提供了更紧凑的布局，这允许KTM将发动机放置在车架中他们想要的任何位置，而不会有任何妥协。

阿普利亚喜欢60°的布局，这在进气道设计和节气门体位置方面存在困难。它太窄了，气流无法直接击中气门。Felber说：“我们需要像Aprilia那样安装双平衡轴，这无论是从功率损失还是从重量方面都是不可接受的。”。“但我们也希望确保发动机中没有闲置的空间，从而满足我们所说的“盒子测量”的要求——评估容纳整个发动机和节气门体需要多小的盒子。我们决定最好的解决方案是将起动电机、平衡轴和水泵放置在气缸之间。为此我们需要比60°甚至72°更大的夹角。最终只是几mm的问题，但将其与杜卡迪的L型双缸进行比较，你可以看到专注于体积和安装方面的好处。“

到1998年8月，决定采用75度V型双缸设计，特别强调重量轻、紧凑性。为此，KTM决定自己承担整个研发过程。他们聘请Claus Holweg担任LC8的项目经理，他来自竞争对手Rotax。在那里，他领导了研发团队，该团队为Aprilia开发了新推出的RSV Mille发动机。“我的目标是制造有史以来最小、最轻、最强大的V型双缸引擎，但同时使其在耐用性方面尽可能安全。这是一个非常令人兴奋的工程挑战。”

LC8引擎从一个空白的电脑屏幕，到1999年8月11日首次运行，即使它第一次点火是在一片漆黑中，也要感谢奥地利在同一天巧合地发生了日全食！KTM的研发团队在多大程度上成功地实现了他们的设计目标，可以通过将不含化油器/节气门体的LC8发动机的干重，与各种V型双缸对手的干重进行比较来判断。

75度LC8（配有一个平衡轴）的重量仅为56公斤，而60度Aprilia/Rotax（配有双平衡轴）的重量为68公斤，90度本田VTR1000和铃木TL1000的重量为73公斤，老式90度杜卡迪Desmoquattro发动机的重量为75公斤（新Testastretta设计的重量为72公斤），最轻版本的宝马水平对置双缸发动机为76公斤。

KTM发动机比其竞争对手轻17%至26%，而且没有大量使用镁。再加上其超紧凑型结构，很难不为研发团队取得的成就而鼓掌。这不会影响可靠性或性能。950 Rally在2002年达喀尔拉力赛中，取得了压倒性胜利，这就是证明。

干式油底壳LC8发动机是垂直拆分的，不仅是为了节省重量，而且是将曲轴和双变速箱轴布置在不同平面上的最简单方法，以减少发动机的整体长度。3L的机油箱兼作机油散热器，位于前气缸前面，双机油泵安装在多片式油浴离合器下方的一根轴上。

从未考虑过湿式油底壳发动机的设计，因为这将导致离地间隙减少100mm，这对于越野车来说是不可接受的。在任何情况下，当摩托车躺在地上，发动机运转时，发动机的机油供应都是保持的——当骑手在撒哈拉沙漠上出错时，这一点就更重要了！两个DOHC气缸均匀地位于曲轴箱上，而不是像本田或铃木V型双缸那样：“我对车轮间隙和重量分布做了很多实验，”Felber说，“事实证明，这种形式可以让拉力摩托车的前轮行程300mm，油箱、散热器等都是理想的配置。”

“但我们也从一开始就着眼于公路应用，在Duke上使用更短的前叉、更少的行程和17英寸的前轮（而不是21英寸的前轮），我们能够缩短车架，改善前端重量分布，并通过将电池放在发动机前面的空间来降低重心，所有这些都不会影响车轮间隙。”

LC8使用锻造一体式滑动轴承曲轴，重量不到5公斤。这比KTM自己的LC4单缸轻，发动机下半部分比铃木TL1000轻3公斤多。

半圆形飞轮和H截面锻钢连杆，长125mm。带有3个活塞环的Mahle锻造活塞，每个活塞重378克。压缩比，活塞有一个平坦的顶部和短裙部。活塞的总高度只有46mm。Felber承认：“我们肯定会因为这样轻的曲轴而损失一点东西。”，“但从一开始，我们就试图为运动摩托车创造一种反应灵敏的发动机。无论是公路摩托车还是越野摩托车，都是一样的。由于我们的冲程很短，曲轴很小，我们花了很多精力来确保它平稳运行，并在低转速下具有良好的扭矩。我们在越野化油器版本与燃油喷射公路车版本上使用了相同的飞轮。

曲轴的左侧有一个直齿轮，用于驱动位于气缸之间的多用途平衡轴。这种五功能设计是LC8设计的典型。它不仅承载消除75度V型双缸固有振动所需的平衡重，还驱动水泵和离心式发动机通气器，以及用作启动电机的惰轮，以及双顶置凸轮轴的复合链条和齿轮驱动。

LC8的所有版本均采用由齿轮主传动的六速变速器。

LC8采用了全新的四气门缸盖，而不是KTM现有的单缸气缸盖，（38mm进气门和33mm排气门），每个气门都配有双气门弹簧，夹角仅为22度，根据一级方程式的最佳原则，非常平坦。从上面看，俯冲式进气道非常明显，气流直接撞击在进气门上。

Felber说：“我们设计气缸盖的主要目标始终是通过在凸轮轴上安装尽可能小的驱动齿轮，以及能够实现极高转速的凸轮驱动机构来最大限度地提高紧凑性。”。“我们希望避免像本田Varadero那样，使用直接链条驱动实现2:1传动比。”

因此，LC8采用了非常短的液压张紧偏置凸轮链，由安装在多用途平衡轴上的链轮驱动。这些齿轮连接到每个气缸盖中的一个中间齿轮，该中间齿轮依次驱动每个凸轮轴末端的两个齿轮。传动布局与铃木TL1000大致相似，但在各个方向都非常紧凑。

LC8发动机的缸径冲程为100 x 60mm，排量为942cc，但其设计可容纳800至1000cc。例如，有空间将缸径增加到103mm，使行程更短的999cc跑车版本成为一个现实的选择。设计师Claus Holweg表示，该发动机的设计能够在曲轴处产生高达180马力，并能安全地将转速提高到12000rpm。950 Rally及950 Adventure使用了的Keihin CV化油器和Denso CDI，化油器安装在巨大的空气箱内，以释放座椅下的额外空间。

KTM将在V2 Duke上使用燃油喷射和全套发动机管理系统。Wolfgang Felber表示，在公路车型中，942cc发动机的曲轴功率将升至120马力左右，而化油器越野发动机目前的输出功率为102hp/7800rpm。

尽管发动机曲轴箱上有后摇臂安装孔，以获得额外的刚性，但发动机不是一个受力的车架构件。Wolfgang Felber解释道：“我们不想这样，因为在越野车中，我们控制了车架的变形，以减少骑手的疲劳。”，“在这种情况下，如果你把发动机作为车架的一部分使用，就会有缸盖垫片出问题的风险，甚至可能会使铸件破裂，除非你把它们做得非常坚固和沉重。发动机会使车架的抗扭刚度增加30%左右，但它不是车架中的承载部件。”

LC8在结构、重量和潜在性能方面具有所有特性，使这家奥地利公司能够生产一辆250 GP大小的运动摩托车，重量远低于180公斤，但在街头可以获得超过130马力的功率。

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