21世紀經濟報道記者 彭新
近日,在世界超級摩托車錦標賽(WSBK)葡萄牙阿爾加維國際賽道上,法國車手瓦倫丁·德比斯駕駛著張雪機車生產的820RR-RS賽車,以3.685秒絕對優勢奪冠。次日,他駕駛著820RR-RS再次奪冠,實現了中國摩托車品牌在WSBK賽事上的歷史性成績。
這是中國摩托車廠隊參加WSBK以來,在中量級組別賽事中首次奪魁。與其同場競技的,是杜卡迪、雅馬哈等國際老牌強隊。頂級摩托車賽事是國際頂流的秀場,張雪機車此次奪冠具有里程碑意義。
隨著賽事成績發酵,國內摩托車圈熱情高漲。有觀點認為,這不僅是體育賽事的勝利,更是中國摩托車產業技術能力的一次集中檢驗。世界大賽冠軍的背后,是中國摩托車產業鏈長期技術積累的結果。
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(圖片來源:張雪機車)
突破技術天花板推動產業共贏
張雪機車奪冠的820RR-RS賽車,搭載了一臺自主研發的819cc直列三缸發動機,最大馬力超過130匹,實現了同排量級別中馬力最大、車重最輕、底盤重心最低的技術指標。
4月6日,理想汽車增程系統負責人“@理想強哥”發文稱,張雪的這臺819三缸機,不是簡單堆參數,是從根上解決國產大排量摩托“卡脖子”的問題。從根源繞開所有海外專利壁壘,拿到17項核心發明專利,真正做到100%自主知識產權。
高性能摩托車是動力系統、車架剛性、懸掛幾何、空氣動力學、電子控制系統的綜合體現。一輛摩托車有上千個零部件,對精密加工鑄造能力要求很高。而相比四輪機動車,摩托車空間緊湊,對設備的體積、功耗與集成度提出了苛刻要求。
“在中國摩托車行業,我們是首家將發動機轉速突破至16000轉(rpm,即每分鐘轉數)的企業。這個目標確立之初,業內幾乎無人相信我們能做到,但最終我們將其化為了現實。”張雪機車創始人張雪在回憶研發歷程時感慨道。
為了支撐16000轉的極高轉速,張雪團隊還必須將零部件加工精度從行業常規的5絲(0.05毫米)提升到3絲(0.03毫米)。面對這種嚴苛的技術要求,上游供應商最初表現出了極大的抗拒。
為了打破僵局,張雪提出了合作方案:“我對供應商承諾,所有試錯產生的成本由我全額承擔。但只要技術攻關成功,供應商的制造工藝也將隨之升級,這是一次產業鏈的共贏。”
研究揭示轉速秘密
發動機的轉速之所以重要,是因為它直接決定了輸出功率的上限。
發動機功率的基本公式為:功率(kW) = 扭矩(N·m) × 轉速(rpm) / 9549。在排量一定的情況下,發動機每轉一圈輸出的力(即扭矩)受限于氣缸容積和燃燒效率,提升空間有限。而轉速代表單位時間內做功的次數,轉速越高,發動機在相同時間內完成的燃燒循環越多,功率輸出也就越大。
這也是為什么在WSBK賽事規則限制排量的前提下,高轉速是提升發動機峰值功率的重要路徑之一。以820RR量產版為例,其819cc直列三缸發動機最大功率為135匹馬力,峰值轉速12000轉。作為對比,雅馬哈R9搭載排量更大的890cc三缸發動機,最大功率為119匹,峰值轉速10000轉,張雪機車以更小的排量和更高的轉速實現了更強的功率輸出。
然而,轉速并非可以無限提高。隨著轉速的提升,發動機內部往復運動部件承受的慣性力隨轉速的平方增長,例如轉速提升14%,慣性力就會增加約30%。
這意味著發動機在高速運轉時,每一個微小的零部件都在承受極端沖擊力,當超過材料、結構的承受極限時,發動機中的關鍵部件就可能發生疲勞斷裂或機械失控,進而導致發動機損毀。
2007年,SAE(國際汽車工程師學會)發表了一篇題為《賽用摩托車發動機配氣機構的設計與開發》(Design and Development of the Valve Train for a Racing Motorcycle Engine)的技術論文,完整記錄了一臺用于WSBK賽事的Petronas FP1賽車900cc直列三缸賽用摩托車發動機,其關鍵組成部分配氣機構從14000轉向16000轉演進的設計開發過程。值得注意的是,該發動機與張雪機車820RR同為三缸構型、排量相近,具有高度可比性。
最初,研究者將發動機限速器設定在14000轉,最終提升到16000轉,并研究包括凸輪軸、挺桿、墊片、彈簧、氣門和氣門彈簧等發動機零部件的影響。
研究表明,當轉速突破14500轉后,發動機配氣機構會出現三個危險現象:氣門彈簧力無法跟上氣門慣性,導致氣門落座速度驟升,進而引發氣門桿疲勞斷裂;凸輪與挺桿在高速下瞬間脫開,氣門運動脫離控制;以及彈簧自身的共振導致端部折斷。
該研究結論認為,要跨越16000轉,需要對整套發動機配氣機構進行重新設計。
“現在摩托車四缸發動機轉速很輕松地就能達到一萬一兩千轉,摩托車賽車發動機能到一萬六七千轉,這樣的性能也對機油、材料提出了非常苛刻的要求,還有車架設計的彈性、強度,摩托車也遠遠高于汽車。這種要求不單單體現在材料上,更體現在設計能力上。”此前在接受媒體采訪時,摩托車技術工程師、賽車手董文瑞指出。
中國摩托車產業鏈突圍
中國是全球最大的摩托車生產國,全產業鏈產值近5000億元。中國摩托車商會數據顯示,2025年產銷分別達到2210.9萬輛和2196.7萬輛。
但長期以來,中國摩托車產業以小排量代步車為主,在高性能動力總成的自主研發上,特別是中大排量發動機,與歐美日品牌存在代際差距。
優良的供應鏈對發動機轉速突破至關重要。前述SAE論文中記錄了一個關鍵故障:氣門彈簧在高速運轉后預緊力衰減高達40%,導致氣門落座失控和氣門桿斷裂,最終更換為日本NHK供應的彈簧組才解決問題。
論文作者在結論中特別指出,“世界級零部件供應商的貢獻對項目的成功不可或缺。”該研究顯示,Petronas FP1賽車的配氣機構依賴英國Ricardo提供動力學仿真、美國Del West提供精密鈦合金氣門、日本NHK提供高性能彈簧。
一臺發動機有上千個零部件,任何一環的精度或材料達不到要求,都可能成為整個系統的失效起點。
而張雪團隊率先將發動機轉速推進至16000轉級別。在供應鏈選擇上,張雪機車走了一條本土化路徑。張雪在接受采訪時表示,820RR-RS的核心優勢在于輕量化和性能設定,車架與電控系統均為團隊自主研發,實現了從核心部件研發制造到整車組裝的全鏈條自主可控,成為賽事奪冠的產業支撐。
據張雪機車披露的供應鏈信息,820RR基礎版國產化率達97%,發動機、電控、車架三大件實現100%自主化——曲軸、連桿、氣缸套等12項關鍵部件全部來自國產供應商,如ECU控制單元由科博達(上海)提供,六軸IMU及彎道ABS/TCS算法由中國電科(重慶)研發。
不僅是張雪機車,在國際市場上,中國摩托車企業正嘗試擺脫單純低價競爭,轉向以技術、產品和賽事成績打開空間。春風動力通過與奧地利KTM的深度合作積累國際化技術經驗,錢江摩托通過收購意大利貝納利,掌握大排量發動機及整車的協同研發、制造技術。升仕機車也走上了三缸自研路線。以MotoGP和WSBK為代表的世界級賽事,正在成為中國摩托車企業驗證技術、建立品牌的突破口。
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