21世纪的250cc 4汽缸引擎性能就该是这样！

2512 2019-8-27 Webike編輯部

可变气门, 钛合金连杆

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如果以现在技术打造250cc 4汽缸引擎的话，到底会出现一颗怎么样的引擎呢？它的结构是？机械原理是？还有最大马力及最大转速是？如果让专门设计引擎的专家来替我们想出一款「理想中的250cc 4汽缸引擎」的话，一定会非常有说服力！

来复活250cc 4汽缸引擎吧！

就让我们打开天窗说亮话吧！我是超高转速引擎的死忠粉丝，不只现在从事引擎设计的工作，过去30年来也参与过无数款引擎的研发及制造，但是我从年轻时候开始就最喜欢超高转速引擎。

我这里说的超高转速指的是转速能达到15000rpm以上的引擎，符合这个条件的只有摩托车的复数汽缸引擎以及四轮的F1引擎而已。那么，这种引擎到底有什么魅力呢？

会聊这个话题也是因为我们这次的主题是250cc 4汽缸引擎，根据编辑部入手的情报指出在不久的将来，摩托车业界应该有望推出全新的4汽缸引擎250cc车款，所以以下就让我以引擎设计师兼死忠粉迷的立场来讨论一下。

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稻垣一德：经常被各大厂牌委托进行引擎设计及协商咨询的引擎专家，虽然参与设计的引擎有许多都不能公开，但Team Kenny Roberts在1990年代后半参加WGP500的二行程V型三汽缸引擎就是他所设计的。

大家应该都还依稀记得那个250cc 4汽缸引擎车款发光发热的年代吧！在30多年前，当各大厂牌都顺著仿赛风潮推出摩托车款，不管是二行程还是四行程引擎的250cc车款，最大马力都达到45ps的大幅提升性能。

搭载二行程250cc引擎的车款几乎都是仿赛车款，只要马力全开，性能甚至能够赢过大排气量车款；而四行程4汽缸引擎250cc车款，在转速达15000rpm左右时的速度相当快速，但车重却比二行程还要笨重、车身也比较宽，所以在感觉上就没有二行程那么快速；即使如此，包括我在内，还是有许多人都深深被四行程4汽缸引擎250cc车款所吸引。

说一点比较偏私人的事情，我家有一台KAWASAKI的BALIUS（而且还是最大马力45ps的第一代）。那台是我儿子的摩托车，是根本不晓得那个狂热年代的他自己选择的摩托车。

因为我对他会选那台车感到很神奇，所以问了一下理由，其中一个原因就是「排气音浪听起来很棒」。我儿子喜欢音乐也会吹萨克斯风，而250cc 4汽缸引擎的确听起来就非常接近管乐器般的声音；一个汽缸的排气量大约只有62cc的250cc 4汽缸引擎，进、排汽门的直径也在φ20mm以下，所以的确就是管乐器的大小没错。

所以如果250cc 4汽缸引擎真的重返市场的话，最让人担心的就是它那令人无法抗拒的排气音，由于现在推出的引擎都必须要符合从2020年开始实施的Euro 5废气排放标准，因此必须要设置各式各样的废气处理装置。

但触媒转换器在净化空气时会让声音消失，为了二次进气以及EGR装置而钻开的进气及排气孔又会妨碍超高速流过的进气与排气过程，再加上触媒如果是放在净化效果最好的地方的话，就自然会对引擎输出马力及排气音影响极大的排气管长度与形状产生限制。

但是，笔者还是很想要能在这个时代重新看见搭载250cc 4汽缸引擎车款！希望各摩托车厂牌在制作出符合Euro 5废气排放标准的同时，还能兼具超高转速并能够响起管乐器般声音的引擎。

以现代技术制作的话，能制作出60ps/20000rpm？！

接下来就来描述一下我想像中理想的新款250cc 4汽缸车款吧！因为编辑部的要求，所以基本上会忽略掉制造成本的考量，著重在「梦想中的引擎」这一点上。

首先，我非常想要实现那个狂热年代所办不到的事情，那就是引擎可以再小一点、更轻一点，希望能够做出和现在的250cc并列双缸引擎同样大小的体积，参考范本就是现在的1000cc排气量超级运动车款的引擎，还希望是以前那种曲轴/主轴/副轴等三轴呈现三角排列的设计，藉此制作出前后长度较短的引擎。

此外，为了符合现代的底盘装置，因此重心位置就非常重要，同时为了缩短缸径并提高冷却性能，所以要采用铝合金电镀汽缸。

因为是市售车款，所以没办法完全无视低中转速的表现，因此缸径与行程比就维持在和之前一样的大概将缸径设定在48mm左右。

002-21 ▲因为成本过高，所以近年来只有HONDA的RC213V-S才采用凸轮齿轮系统。照片是在1986年登场的HONDA CBR250Four。

在功能方面，把狂热年代的最大马力转速从15000rpm提高到18000rpm左右，最高转速容许值（转速红线区开始的转速）则定在20000rpm。输出马力的话，希望赛道版是60ps、公路版则是以220ps/L换算的55ps。虽然加了许多期望，但供油系统也会从化油器改成电子控制燃油喷射，所以应该会变得更强才是。

至于如果要实现以上期望的机械原理的话，最关键的就是节气门。转速18000rpm的话，4汽门引擎当然需要进气凸轮开度有300度，但是这种开度大的凸轮，通常会出现超高转速引擎特有问题，也就是活塞的汽门凹陷会很深、汽门扬程量和压缩比也不会太大，汽门扬程最大大概只有10mm、压缩比则是12.0～12.5左右。

因为汽门扬程并不高的关系，所以节气门并不需要使用进气歧管、节气门的重量也最好能够轻一点。虽然希望汽门能采用钛合金，但因为是250cc 4汽缸引擎的关系，所以只能选择钢铁作为主要材质。

希望可变凸轮可以加上钛合金连杆还有干式润滑系统！

还有一点就是凸轮齿轮系统，因为如果是采用正时链条的话，那么在转速10000rpm左右就会让链条逐渐无法负荷，这样节气门想要正确作动就会变得很困难，所以想要以18000rpm转速驱动超高转速的节气门，就必须要使用齿轮驱动才行；即使是在30年前的狂热年代，也只有HONDA的4汽缸250cc车款采用齿轮驱动凸轮。

还有就是，如果是全新世代的250cc 4汽缸引擎的话，也挺希望它的汽门能采用可变装置，虽然像SUZUKI GSX-R1000那种可变汽门正时的感觉也很不错，但原则上还是希望能有效果更好的凸轮切换装置。

举例来说，开度300度与250度依照转速切换，然后扬程及汽门正时也配合跟著改变，这种技术大概就和HONDA汽车车款用的VTEC以及BMW摩托车款所使用的「ShiftCam」可变汽门扬程系统是一样的。

由于250cc 4汽缸引擎在低转速时有著出力疲乏的弱点，所以只要能搭载可变汽门扬程系统的话，不仅能够改善低转速时的扭力让车子变得更容易驾驭，在油耗与废气排放标准处理上应该也不成问题。

003-17 ▲BMW的「ShiftCam」可变汽门扬程系统是让凸轮轴左右滑动来切换低/高速凸轮，这项装置和HONDA汽车车款采用的VTEC装置一样，优点是不会增加节气门的重量。

主要驱动系统方面则是希望能够减少动力损失、特别是磨擦损失的重新检讨设计每个零件，活塞插销也比30年前还要更短，设计成可以让摩擦力变得更小，活塞环也要设计得薄一点来减少摩擦力，但最重要的还是刮油环，希望能够让厚度及张力在可行范围内降到最低。

而在活塞连杆的部分，狂热年代因为是使用钢铁材质制造又细又轻的活塞活杆，所以必须经过一种叫做渗碳热处理的表面硬化处理，但如果是现在的话，就一定是钛合金活塞连杆。

因为活塞连杆并不是小零件，所以可以选择和汽门使用不同的钛合金材料，连杆比（活塞杆中心的长度÷行程半径）最少也需要5，因为如果没有的话，引擎就无法作动。

曲轴的话，希望能够让曲轴销的直径及轴颈直径变得非常细来减少摩擦力，但变细后为了确保强度，就必须要使用现代品质优秀的钢铁材料，并透过热处理的加工方式来强化曲轴。

润滑系统则是可以使用最近1000cc排气量超级运动车款开始使用的干式润滑系统，或是半干式润滑系统也可以。进气系统方面则改成了电子控燃油喷射装置，比起以前那个狂热年代更好用，除了能够有更细致的供油设定外，最大优点就是油门和引擎的距离变近。

老实说，如果刚刚提到的零件及想法全都采用的话，售价应该会贵到和1000cc排气量的超级运动车款差不多。但是超高转速引擎本来就不是靠一项技术就可以完成，需要累积许多技术一点点地完成。

所以，如果有摩托车厂商研发新款引擎，而且想要让大家看到「这才是全新世代的4汽缸250cc车款！」的话，绝对推荐采用凸轮齿轮系统以及干式润滑系统！

至于性能方面，虽然55ps的最大马力难度颇高，但至少也要超过以前那个狂热年代的45ps才行。

在这里要呼吁各大摩托车厂牌，我非常期待新世代250cc 4汽缸引擎车款的出现！如果到时候真的出现出色的250cc 4汽缸引擎的话，我就要换掉我儿子的BALIUS（笑）。