600cc 的摩托车平均产生 120 马力,而汽车必须有至少 1600cc 才可以做到这个值。
一辆摩托车的重量通常比汽车轻 4 倍,因此它们需要的扭矩减少了 4 倍,通过安装重叠凸轮轴能大大的提升转速和马力。原因是发动机转速越高,气体进入以及从气缸排出的时间越短。考虑到气体有重量和惯性,它们需要额外的时间才能开始移动,因此就需要提前打开阀门。
但这有一个缺点,当发动机以低转速运行时,冲程时间会更长。这在某种程度上预示着当以大约 1000 转怠速时,早期气门的打开和重叠会导致气体通过进气或排气向任何方向逸出,导致发动机效率下降,油耗增加。低转速下扭矩降低,因此摩托车一定要有更高的怠速,例如 1500 转,而汽车则能轻松以 800 转怠速运行。
另一方面,运行更高的转速意味着同一气缸可以执行更多的燃烧冲程并获得更多的动力。因为摩托车燃烧冲程的时间比较短,这会导致摩托车发动机消耗更多的燃料。但由于摩托车很轻,额外的燃料消耗不会被注意到,最终在以相同的速度行驶时,每升油的公里数与汽车相似。
另一个不同是空气进入气缸的方式。由于汽车空间原因,汽车的进气歧管通常位于侧面,而高速摩托车的进气歧管则位于顶部。汽车的进气口通常有接近 90°的弯曲,而摩托车的进气口几乎是直的,因此空气会立即进入,提高了气流速度,增加了功率,尤其是在发动机高速运转时能够在极短的时间内填满气缸。
当汽车发动机转速很高时,由于汽车的进气路径遇到的 90°弯道,这会减少气流,这台发动机的性能会很差,并且在极速附近耗尽空气会发生故障并失去动力。缺乏进气是导致扭矩在图表点三活塞冲程中下降的主要原因。
另外,摩托车的活塞行程通常较短,例如 65mm 直径,44mm 行程,而汽车的冲程通常为 82x82 的平方比,因为活塞宽而冲程短,所以活塞转速会降低。
以下例子,你能够正常的看到三个曲轴以相同的速度旋转,三个活塞的行程从左到右,活塞的行程逐渐降低,但曲轴的转速却是一样的。摩托车短行程的设计可以让曲轴转速提高而不增加活塞的应力,由此减少摩擦和热量。
1. 大气门设计。摩托车的活塞直径较大,能安装更大的进气口和气门,这在高转速下能带来更多的空气流动,但在低转速下则会降低性能,因为空气流速较低,且更多的空气会因气门重叠而逸出。
2. 长连杆。长连杆减少了连杆角度的倾斜,减少了气缸壁上的摩擦,降低了温度和磨损,同时也允许使用更短的活塞,从而进一步提升了发动机的转速。
3. 独立节气门。几乎所有摩托车都配备了独立节气门系统,而汽车通常只有一个大节气门。这种独立节气门系统提供了更快更敏感的油门响应,但在怠速时稳定性较差。
4. 排气系统。汽车的空间限制和环保法规通常会限制排气系统的设计,使得汽车发动机在正常行驶时很少被迫达到极限速度。由于这种减少污染且经济的排气歧管确实不影响汽车的性能,但导致汽车的排气脉冲调谐效果较差。但摩托车的催化剂安装在尽可能靠近发动机的位置,以达到最高温度,最终消除了四缸摩托车上脉冲调谐的任何可能性。每个气缸都安装了单独的催化剂,以保持脉冲调谐,提高性能。
5. 活塞重量。四个 600c 摩托车的活塞比 1600c 汽车的四个活塞小,这在某种程度上预示着它们能在更高转速下工作而不增加连杆的应力,允许摩托车有更高的极限转速。