02.13 哈雷.戴維森 Harley-Davidson 發動機變革歷程

對於動力機械的愛好者,1903年無疑是值得紀念的,這一年萊特兄弟第一次飛上了天空,福特汽車也是在這一年成立,而對於美式機車的狂熱者來說,最重要的當然是這一年Harley-Davidson 誕生了,從此帶領熱愛自由的騎士們,展開了長達113年的長征。今天小編帶您一起回顧一下Harley-Davidson引擎動力發展歷史。

Harley Davidson在1903年誕生於美國威斯康星州密西根湖邊的密爾瓦基,1905生產的第一部車搭載單缸氣冷引擎,排氣量約400cc。Harley-Davidson真正的傳奇始於他的V型雙缸設計,這次將為大家整理出Harley Davidson歷年V型雙缸引擎的演進歷程。

◤F - Head( 1909 ~ 1929)

哈雷.戴維森 Harley-Davidson 發動機變革歷程

F – Head引擎,哈雷開發出的首款V – Twin引擎

其實Harley Davidson在1909年就開發出第一具V – Twin(V型雙缸)引擎,並命名F - Head ,這款V-Twin設計為汽缸夾角45度,並安裝在哈雷5D上,相對於當時廣泛採用的單缸引擎,F- Head排量氣量約800cc,但是由於該款引擎存在一些難以克服的缺陷,一共只生產了27具,並於第二年便退出市場。雖然這款引擎最終沒有在市場中立足,但是其創造的”V”字外型卻具有極其重大的意義,成為日後哈雷引擎造型的“模板”。

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5D,1909年生產的第一臺V – Twin引擎哈雷,採用F –Head 引擎

而真正廣為人知的F –Head其實是1911年的改良版本(搭載於7D車型)。因此在V – Twin漸漸展露頭角後,最初的F – Head才被認定為Harley Davidson 第一具V - Twin引擎。

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7D,1911年生產搭載改良後F – Head引擎

首款V - Twin退出市場之後,哈雷在此基礎上進行了重大的改革。1911年,哈雷推出了改良後的引擎,其外形特徵是汽缸頂部造型如同英文字母”F”, F - Head的最大特徵在於進、排氣門的驅動形式和位置。F - Head的進氣門設計在汽缸頂部,並以挺杆藉助曲軸的動力讓氣門進行開閉動作,而排氣門設置在活塞側邊,同樣以挺杆來傳送曲軸動力。而這樣的設計也成為Harley-Davidson後來Side Valve(側置氣門)的基石,更進一步啟發了V - Twin引擎邁向OHV( 汽門挺杆式引擎Over Head Valve)結構。

第一次世界大戰期間,Harley-Davidson生產轉換為軍用,截至戰爭結束美軍估計使用約兩萬臺摩托車,其中大多為Harley-Davidson生產,約佔其銷售量的一半。除此之外,Harley-Davidson在1917年7月成立QuartermasterSchool培養軍用技工,一戰結束後,首先踏上德國領土的美軍Roy Holtz便是騎著Harley-Davidson,可知當時Harley-Davidson的摩托車對美軍的意義。

◤Flathead(1929~1972)

1929年,Harley Davidson,研製成功名為”Flathead”的V-Twin引擎。Flathead,是Harley Davidson 最先採用的side valve設計的量產引擎。

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Flathead進排氣側置,所以頂部像一個倒置的”L”

所謂side valve(又稱邊閥引擎或L頭引擎),是指進排氣的位置低於燃燒室,而且是以並排方式配置在汽缸側邊,因此被稱為side valve。因其進氣和排氣都安裝在汽缸側邊,導致汽缸頭扁平,所以稱為”Flathead”。Flathead最早其實是汽車採用的氣門形式,有簡、廉價、結構穩固的優點,直到現在仍有許多需要這些特點的機械,如農用機具、割草機使用。Flathead後續又發展出許多不同版本,一直沿用至1972年,堪稱是最長壽的引擎之一。最早推出的Flathead約有750cc的排氣量,搭載於經典車款Model D 上。

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Model D 搭載Flathead引擎

是Harley Davidson最早的側置引擎車款

Flathead搭載於Model D後,也陸續發展出低壓縮比,標準設置以及高壓縮比三種版本,三者分別搭載於D、DL和 DLD車型上,其中DL所使用的Flathead引擎已經可以發揮出22匹馬力。相較於之後推出的1200cc排氣量的 Big Twin引擎,這一系列750cc的Flathead在當時被暱稱為Baby Twin。

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DL,搭載改版後的Flathead,壓縮比不同於Model D

1937年Harley-Davidson開發出搭載Flathead引擎的經典車款Model U,相對於當時的摩托車設計,Model U兼具耐用、快速、結構簡單的優點,二次大戰期間美軍大量引進Model U及其後繼車款WL,並對其進行適應戰場的改裝。1939年起Harley-Davidson開始生產軍用Model U,並將型號定為Model UA以示其建軍屬於美軍,軍用的Model U增加了防撞杆、風鏡、及可容納衝鋒槍、步槍及卡賓槍的槍套,最後還加上了更大的空氣濾淨器。總計二戰期間美軍購買了超過九萬臺Harley-Davidson的摩托車,Model U展現了Harley-Davidson簡單、實用、耐用的設計理念,也使Harlay-Davidson確定了其未來發展方向。

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Model U 向全世界證明Harley-Davidson的造車工藝

圖為1946年份的設計

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軍用型U及WA增加了風鏡、槍套等配備

Knucklehead (1936~1947 )

1936年Harley Davidson於引擎設計上有了重大變革,也就是第一款採用OHV形式設計的V - Twin引擎Knucklehead問世。

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Knucklehead,最初搭載於Model EL ,頂部如同拳頭的手指關節Knucklehead最初搭載於Model EL 之上。

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Model EL,搭載Knucklehead性能較過去的車款大幅提升

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Knucklehead造型特殊,辨識度極高

由於OHV設計使得氣門效能有大幅度提升,因此和之前的Flathead相比較,Knucklehead在性能方面的表現也達到全新的層次。Knucklehead在低轉速時擁有強大的扭力,而且可以通過調整”V”型夾角的角度改變震動節奏和排氣聲浪,這些技術及特色,也一直沿用至今。初期Knucklehead的排氣量設定為1000cc,到了後期又發展出1200cc的版本,排氣量比起過去更大,Knucklehead也自此開始被稱為Big Twin( 相對於Flathead的Baby Twin )。Knucklehead屬於OHV設計,氣門位置從Flathead時的側置設計變更為頂置,加上氣門周邊加入了機油潤滑設計,也讓引擎頂部形狀更為複雜,造成外觀酷似手指關節,這也是Knucklehead名稱的由來。

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搭載Knucklehead引擎的Harley Davidson車款中,1941年的Model F可算是技術最為成熟的代表作 。

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Model F,至此Knucklehead技術已趨成熟,也奠定了Harley DavidsonOHV引擎的基礎。

而此車款的續作1946年問世的Model FL,更是達到馬力輸出至40匹的新階段,所以當時也暱稱Knucklehead為Mighty Harley。

EVOLUTION(1984~1999)

在Shovelhead的時代,Harley-Davidson面對了幾個艱難的問題與處境。首先是日本品牌的大舉進入美國,廉價、高性能的日本車,給予Harley-Davidson莫大的威脅。其次是Harley-Davidson本身的不擅經營,使得品牌遭到AMF集團的併購。最後則是Shovelhead一直以來存在著許多無法克服的問題,製作質量低劣導致原本設計的缺陷更為顯著包括散熱不良、漏油等等。

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1970 Honda CB 750,Honda的傳奇車種,橫掃美國市場

擁有四汽缸引擎68匹馬力,極速可達時速200公里

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Kawasaki Z1 750cc1970,是當時美國市場中日系車種的主力之一,搭載四汽缸引擎、81匹馬力,極速可達時速210公里,加上低廉的售價,是當時哈雷主要的競爭對手。

所以Harley-Davidson不得不重新思考設計一款全新的引擎,並且學習日系品牌更有效率的生產技術和管理方式,以克服眼前的困境。

最後Harley-Davidson成功地在1981年買回了公司,脫離AMF集團,並在1984年推出了耗時七年研發的新一代V-Twin。

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在AMF旗下的時期,Harley-Davidson車身字樣旁,會加入AMF字樣

Harley-Davidson將這款新的引擎賦予了象徵脫胎換骨的名子 Evolution,迎戰性能強悍、耐用而且價格相對低廉的日系車種。

Evolution與Shovelhead相較下,Evolution在外觀上最大的差異就是汽缸蓋、上、缸體全部使用鋁合金,使得重量和散熱效果極大改善。在引擎內部,除了鑄鐵缸、鋁合金汽缸的結合外,氣門也因計算機化生產製程有了更高的精度,另外Harley-Davidson設計了鋁合金活塞並在其中加入12%的硅成分,大大降低了運轉時的摩擦損耗與熱膨脹。除此之外,CV(負壓化油器)的使用,也是始於此時期的引擎技術。

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Evolution引擎為了改善散熱與其所延伸的問題,採用全鋁合金。而此時期最重要的是,新的計算機制成使零件精準度更為提高。

Evolution排氣量為1340cc,性能較以往的V-twin引擎有大幅提升,任何轉速下都能輸出更多的動力,而且抗熱衰竭和密封性都大為提高,成為Harley-Davidson引擎設計重要的里程碑。

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1990 Fatboy Grey Ghost這臺1990年所出的Fatboy搭載Evolution引擎,擁有1340cc的排氣量。值得一提的是,GreyGhost的外觀設計,是為了紀念當年在日本投下兩顆原子彈的B29轟炸機,而B29投下的兩顆原子彈分別叫做Fat Man和LittleBoy,也正式Fatboy車款命名的由來。

Harley-Davidson在1986年針對Sportser系列又推出了883cc和1100cc規格的Evolution引擎,命名為EvolutionSportster 。Evolution Sportster 1100cc於1988年再變更為1200cc,自此Sportster系列走向現在大家熟悉的883/1200雙車型。

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Evolution sportster 開啟了現在大家熟悉的Sportster雙車型系列

◤Twin Cam 1999

1999年Harley-Davidson發表了接替Evolution引擎的Twin Cam 88引擎,排氣量從原來的1340cc進一步擴大至1450cc,輸出功率更大幅提升,並搭載至新款的Dyna和Touring車系。Twin Cam引擎兩缸各自有兩支獨立的凸輪軸(即一般所說雙凸輪軸),因此在1450cc的排氣量加上兩支凸輪軸的設計下,不僅讓缸體側面留出了更大空間,而且也因為缸徑擴大而換取到更大的排氣量和馬力輸出。另外,汽缸周邊的散熱片也進一步增大,Twin Cam88具有比Evolution大50%的散熱片,因此在氣冷引擎最重要的散熱效率上也獲得了顯著提升。

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Twin Cam是Harley-Davidson最新一代的引擎

現行車款也都是使用Twin Cam

由於缸徑擴大導致Twin Cam88運轉過程震動較大,2000年Harley-Davidsond開發了Twin Cam 88使用的反向平衡軸(Counter Balancer),以削減引擎運轉震動並提升引擎運轉的精確度,並開始搭載於至當年度的Softail車系上,所以2000年之後改款的Twin Cam 88定名為Twin Cam 88 B,正式取代原本的Twin Cam 88。

2007年,Harley-Davidson再次推出了Twin Cam 96,排氣量提升至1584cc,之後更推出了排氣量1690cc的Twin Cam103和1803cc的Twin Cam110。

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2013Fatbob 搭載TwinCam 96

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Street Glide Custom 2013搭了TwinCam 103

◤Milwaukee-Eight V型雙缸引擎2017

此次設計實際上有三個變量基於相同的引擎,兩個1745 cc(107 cu.in)發動機和專門用於CVO特別定製的更大更高性能的1870cc (114cu.in)發動機。發動機提供更多的馬力,更多的扭矩,較大的位移,四閥門和更高的壓縮比。燃油經濟性自稱由於cleaner-running、四閥門和雙火花汽缸設計更好,更容易助長和燃燒調控。結合液體冷卻的兩個變體,它意味著發動機有效得多。

 哈雷產品開發副總裁Scott Miller說:”這些最強大,最有求必應 、最舒適的旅遊提供的哈雷戴維森摩托車。”

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