哈雷戴维斯双缸进化历史

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提到美式摩托车（又称巡航摩托车，俗称太子车），摩友们马上会想到低长的外形，高位置的羊角把手，大直径的前轮辋和苗条的前胎，小直径的后轮辋和肥硕的后胎等等特征，其中至关重要的就是纵置V形双缸等发动机，以及相伴而生的低速大扭矩、独特的震动韵律以及雄浑的排气节奏。　　众所周知，以哈雷为代表的美式摩托车，玩得是改装和文化。那么，你对巡航摩托车最核心的V形双缸历史文化了解多少呢？你能辨别所谓的“F头”、“扁头”、“拳头”、“盘头”、“铁头”、“铲头”以及“双凸轮”、“进化”、“改革”等发动机吗？你是否大略知道这些发动机之间的区别和联系以及研发背景？是否了解哈雷V形双缸的从创新到固守传统再到勇于突破的心路历程？

　

  哈雷第一台V形双缸（1909年）

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　F头发动机和三速变速箱




　匹配F头发动机的三速变速箱剖面

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V形双缸滥觞　　我们知道，哈雷摩托车乃至美式摩托车的核心特征是纵置V形双缸发动机，但是滥觞之初，哈雷生产的并　　不是双缸而是单缸发动机。1905年到1908年间，哈雷生产出所谓的“四轮马车发动机”（buckboard motor）。如名所示，哈雷暗示这台发动机的最佳用途，是安装在四轮马车上取代马匹。但是这台发动机用途很广，可以用于船舶或者摩托车等。“四轮马车发动机”的功率约2.2kW至2.9kW（约3至4马力），1905年售价54美元，1908年涨到75美元。
　　1908年，沃尔特·戴维森（Walter Davidson）在纽约市的卡兹奇山（the　Catskill Mountains）为哈雷打响品牌，在美国联邦骑手耐力和可靠性对抗赛中获得1000分，成为第一个获得满分的骑手，这让哈雷摩托车威名大振，次年产量就扩大近3倍，达到了1149辆。受此惠益，1908年尚处于起步阶段的哈雷与密歇根州底特律**局做成生意，成功地向警方销售了摩托车。

哈雷5 D 搭载了哈雷首台V形双缸发动机

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初步的成功让创业者们满怀雄心壮志，他们意识到摩托车工业是生机蓬勃的未来产业，当务之急是提高产品的竞争力，才能执稳摩托车行业之牛耳。1909年，哈雷搭载了V形双缸发动机的首台摩托车5D问世。这台发动机采用风冷，45°汽缸夹角，排量810ml，最大功率约5.1kW（7马力），可以驱动5D的最高时速达到90km/h，这对于当时不容乐观的路况而言是疯狂的速度。不过这台发动机设计欠周，第二年就不得不退市。不可否认的是，这是哈雷的首台V形双缸，是巡航摩托车发源的渊薮，若干年之后的今天已经成为美式巡航摩托车的经典标志。　　1911年哈雷改进后的V形双缸卷土重来，这就是F头发动机。所谓F头，是因为排气门安装在汽缸侧面，由安装在曲轴箱的凸轮轴直接驱动，但是进气门安装在汽缸头顶部，由凸轮轴驱动长长的挺杆再借助摇臂来驱动，因此汽缸头部分呈现英文字母F的形状。F头发动机又称IOE发动机，与后来的侧置气门和顶置气门相比，允许采用直径大得多的气门，上世纪80年代路虎汽车也搭载过F头发动机。
　　起初F头发动机匹配的是2速变速箱，为了更有效地传递动力，工程师们迅即研发了3速变速箱。这台V形双缸可比哈雷第一代强多了，无论动力还是可靠性都有长足进步，使用寿命可达18年。借助F头发动机，哈雷创建了赛车部，并在两年后统治了赛道，获得“打捞队”的美名。与此同时，哈雷摩托车生产、销售蒸蒸日上，开始向日本等国家出口，到20年代已经成为世界摩托车行业举足轻重的一员。

1921年J型摩托车搭载了F头发动机

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1952年K型摩托车搭载了扁头发动机，K系列后来发展成哈雷的Sportster扁头发动机1933年R系摩托车搭载了扁头发动机。　

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侧置气门时代　　上个世纪初期， 侧置气门 S V ） 配气机构刚刚发明不久，1896年法国人普吉奥率先将SV气门机构用于四冲程发动机。哈雷的V形双缸进气门由机械驱动，而不是由发动机产生的真空来开启。经过研究对比之后，哈雷决定引入这种当时堪称先进的配气机构以增强竞争力。为了抗衡印第安人的101 Scout和Excelsior公司的Super X，1929年哈雷推出了D型摩托车，杀手锏就是搭载了全新研发的V形双缸，排量750ml，采用了侧置气门。由于进气门和排气门都安装在汽缸一侧，因此汽缸头顶部平坦，获得“扁头”　　（Flathead）的绰号。“扁头”发动机工作可靠且经久耐用，在接下来的多年内推出了很多变种，沿用到1972年，历时43年之久，真正是以不变应万变的“老将”！
   小知识
　　侧置气门
　　侧置气门（SV）是将进气门和排气门并列安装在发动机汽缸一侧，直接由凸轮控制进气门和排气门。侧置气门发动机具有结构简单、工作可靠、造价低廉、运转平稳等特点，且可以将发动机的高度降至最低。但是侧置气门发动机的缺点也很明显：抗爆性能和高速性能差，压缩比无法提高，热效率不佳，只能用于低压缩比和转速不高的发动机。总的来说，侧置气门是初期四冲程发动机普遍采用的气门机构，目前已被淘汰。
　　顶置气门时代
　　1936年哈雷推出了EL型摩托车，动力装置就是大名鼎鼎的“拳头”（Knucklehead）发动机。这台V形双缸排量高达1000ml，最大的特点是采用了顶置气门（OHV）。由于气门推杆和汽缸头，构成拳面形状，且动力比起以前的侧置气门V形双缸彪悍得多，因此获得“拳头”的美称。顶置气门V形双缸在低转速时具有强大的扭矩，且能够通过调整V形双缸的夹角以获得不同的震动节奏和排气声浪，具有很强的个性，因此即使后来研发了先进的顶置凸轮轴（OHC）配气机构，OHV仍然没有退出历史舞台。直到目前，哈雷绝大多数车型搭载的仍然是OHV发动机，因此这是是哈雷历史最悠久、运用最广泛的动力装置，生产寿命超过70年，至今仍长盛不衰！
　　小知识
　　顶置气门（OHV）
　　1899年，法国人比歇为了提高发动机转速和功率，率先推出了顶置气门（OHV）。凸轮轴安装在汽缸的侧面下部，通过较长的推杆把摇臂往上推，再通过摇臂向下压开气门；气门设置在汽缸头上，这样燃烧室可以优化为半球形或楔形，从而提高发动机的压缩比和热效率。在提高转速和功率方面，顶置气门机构明显优于侧置气门机构，发动机的转速普遍由1200rpm以下提高到6000rpm，功率显著加大。此外顶置气门发动机还具有扭矩较大的优势，这也是为什么虽然以后出现了更先进的顶置凸轮轴发动机，但是仍有厂家坚持生产技术“落伍”的顶置气门OHV发动机的缘故，这方面最典型的代表就是哈雷摩托车。
　　哈雷的顶置气门V形双缸推出了很多变种，除了上述的“拳头”之外，还有“盘头”（Panhead）、“铁头”Ironhead）、“铲头”（Shovelhead）等发动机，分别简介如下：
　　◆ 盘头发动机
　　1948年，哈雷推出了“盘头”发动机作为“拳头”的接班人，成为哈雷摩托车V形双缸的新代表。“盘头”采用的仍然是顶置气门机构，不同的是安装了铝合金汽缸头和液压气门顶杆，以及整体式镀铬摇臂罩，看上去像银光闪闪的盘子——这就是“盘头”绰号的来历。

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铁头发动机

　　1957年，哈雷推出了新款车型Sportster，搭载了排量900ml的“铁头”发动机。所谓“铁头”其实只是故弄玄虚，V形双缸，风冷，顶置气门等都没有什么实质革新；之所以称为“铁头”，是因为汽缸头的摇臂罩采用了铁合金。“铁头”的生产寿命从1957年到1985年，后来被“进化”（Evolution）发动机顶替。

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◆ 铲头发动机　　1966年哈雷V形双缸家族又多出了一个头“铲头”，它接替了“盘头”来装备Electra-Glide车型。由于采用了新的燃烧室，功率比原来提高了10%；铝合金汽缸头顶部的摇臂罩形状如铲，因此获得“铲头”绰号。起初“铲头”的排量为1200ml，1978年后扩容到1340ml，成为哈雷大双缸的经典代表，沿用到1983年，后来也被“进化”（Evolution）发动机顶替。

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1957年XL Sportster搭载了铁头发动机

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1949年FL Hydra Glide搭载了盘头发动机