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[本田故事] Power Of Dreams NR500创造椭圆活塞的神话[Honda专辑6]

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发表于 2013-4-11 23:40 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 宝贝虎 于 2014-10-16 00:51 编辑

       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!
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        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!
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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!
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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。
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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。
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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
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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。
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NR500的同轴式后摇臂设计
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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。
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        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。
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铃鹿赛道上测试中的NR500
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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。
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81年NR500的常规设计车架
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末代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。
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首次夺得冠军的NR500,由木山贤悟驾驶








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 楼主| 发表于 2013-4-11 23:41 | 显示全部楼层
        顺便说一句,NR500的项目组成员,川本信彦于1990年升任Honda第四代社长,入交昭一郎同年任副社长,福井威夫于2003年升任本田第六代社长。从一个项目中竟然走出了3位社长,NR500计划可谓取得了非凡的成功!

          入交昭一郎还于1998年转任日本电玩巨头SEGA世嘉的总裁,任内推出了DreamCast,将HONDA的Dream带入了电玩界。

       不得不承认,牛人不论在哪里都是牛人!
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发表于 2013-4-12 12:05 | 显示全部楼层
不得不承认,牛人不论在哪里都是牛人!

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发表于 2013-4-12 12:44 | 显示全部楼层

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发表于 2013-4-12 13:45 | 显示全部楼层
牛逼的技术~牛逼的理念~牛逼的人们~牛逼的环境~
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发表于 2013-4-12 13:52 | 显示全部楼层
宝贝虎 发表于 2013-4-11 23:41
顺便说一句,NR500的项目组成员,川本信彦于1990年升任Honda第四代社长,入交昭一郎同年任副社长, ...

嗯。内因是根本,外因是条件。借助于内因成功的才是真正成功,借助于条件成功的也算是成功。就好比一个靠卖地卖房高额税收的国家跟一个通过发展实业脚踏实地发展起来的国家同样都是成功,到底那个成功更靠谱呢?只能通过自然法则优胜劣汰有判决了。
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发表于 2013-4-12 16:11 | 显示全部楼层

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发表于 2013-4-12 16:35 | 显示全部楼层
这个帖子应该是给中国车厂看的。

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赞同  发表于 2013-6-27 19:02
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发表于 2013-4-12 17:18 | 显示全部楼层
这车  厉害·······························
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发表于 2013-4-12 19:09 | 显示全部楼层
80年代的车 比中国现在的车子还耐看
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发表于 2013-4-12 20:21 | 显示全部楼层

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发表于 2013-4-12 21:12 | 显示全部楼层
很有营养。。,。。。。
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发表于 2013-4-12 21:49 | 显示全部楼层
理念不一样 啊  不的不佩服           
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发表于 2013-4-12 21:51 | 显示全部楼层
刹车盘是亮点    可能现在的浮动盘  的雏形吧
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发表于 2013-4-12 22:14 | 显示全部楼层
强大

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