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高转速发动机的优缺点是什么?

2017-03-21 07:00:15 牛车网

所谓高转速发动机,是指最大功率和峰值扭矩在发动机相对高转速下才能实现的发动机,因此驾驶使用了高转发动机的车型你会明显感觉到:发动机低转速时扭矩输出不足,汽车加速慢,而在中高转速下,动力又会变得非常澎湃,推背感十足。也难怪作为民用高转发动机代表之一的K20A被人调侃说,4000rpm以下感觉都是怠速......

牛车网网友騳驣问:

高转速发动机的优缺点是什么?

牛车网网友Y_Lee 答:

所谓高转速发动机,是指最大功率和峰值扭矩在发动机相对高转速下才能实现的发动机,因此驾驶使用了高转发动机的车型你会明显感觉到:发动机低转速时扭矩输出不足,汽车加速慢,而在中高转速下,动力又会变得非常澎湃,推背感十足。也难怪作为民用高转发动机代表之一的K20A被人调侃说,4000rpm以下感觉都是怠速......

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高转发动机实现的基础是更短的活塞行程,不过活塞行程的缩短会导致一系列的问题,比如低扭不足、混合气燃烧不充分等等,所以一般情况下设计高转发动机更难,成本也更高。那有些厂家为何还要不遗余力的研发这一类型发动机呢?其实原因也很简单,主要是为了提升输出马力。要获得更高的马力输出一般有两个办法,一是增加排气量,这个方法虽然简单粗暴,但效果不错,过去深受美系品牌欢迎。可以说如果不考虑油耗和排放,这是非常好的发动机动力解决方案,但世界各国无论是排放还是油耗标准都越来越变态,怎么可能不考虑呢......二是提升发动机转速,在不增加发动机体积和重量的前提下,通过提高转速来使得单位时间里活塞的做功次数增多,进而提升了最大马力。

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其实这也解释了高转发动机为何多出现在赛车上,毕竟比赛有规则,排量被限制死了,进气密度也没法提升(有些赛事要求只能采用自然进气形式),各车队想让车跑得更快也只能在单位时间内做功频次上下功夫。

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来到民用领域我们也会见到一些高转发动机的身影,比如被车迷们奉为“神机”的本田K20A。K20A是本田进入21世纪后主推的一台四缸自然进气发动机,Integra Type-R车型的传奇成就了该发动机的地位。可以这样说,K20A是本田为了向世人证明自己拥有汽车制造能力的又一次实力体现,可能和我一样,诸位读者也是因为VTEC开启后的高亢声线而迷恋上了高转发动机,没错,在那个年代本田确实给我们带来了这样的感动。不过,实际上并非所有的高转发动机都让人可望不可即,过去的“老三样”大家都熟吧,其中富康的发动机便有着相对明显的高转倾向。

从以上的文字中你大概已经了解到了高转发动机一直以来备受车迷推崇的原因,相同输出马力的情况下,它比大排量发动机有着更加紧凑的体积和更加轻的重量,这对民用性能车更或者对赛车而言都是巨大的优势,此外,因为活塞行程短的缘故,高转发动机对油门的反应比低转发动机更灵敏,因此获得的操控感两者也有着不小的区别。至于激情的声浪到底好不好这倒是主观的东西,毕竟还有很多人更喜欢大排量发动机的浑厚嘛。

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感受完高转发动机的优势,我们再把目光回到K20A身上。在进入21世纪的头十年里,K20A共经历了3次进化,而在每一个阶段中,本田都为其加入了或多或少的新技术。实际上直到今天K20A也依旧算不上完美,它和众多高转发动机同样要面临或者说已经面临过以下这些缺点:

1)很难做好的缸体平衡。发动机各气缸间如果不是精确的平行,活塞的高速运动就很容易导致缸体的振动,这在低转速发动机上可能不算什么,可一旦转速到了6000rpm甚至以上就可能会成为影响发动机平衡性的关键因素。为此,制造高转速发动机对部件加工精度提出了非常高的要求,尤其是气缸和诸多运动部件都需要精密测量一遍。

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2)低转速区间动力响应偏弱。高转发动机中缸径大于行程的设定从理论上必然很难带来满意的低扭表现,为了更好地满足日常使用,民用级高转发动机也就无可避免的要通过其他技术手段来弥补这个不足。本田K20A衍生自搭载于S2000上的F20C发动机,相比后者它加入的VTEC连续可变气门正时技术让配气节奏更为灵活,而且气缸采用了86mmX86mm(缸径X行程)的相对中庸的设计,为的便是改善F20C上低转动力偏弱的问题。

3)易爆震。高转发动机的压缩比普遍偏高,控制不好很容易导致气缸内出现燃烧异常的问题。所以过去在赛车领域中使用的4-2-1排气也被反哺到了民用机型上,它能减少各气缸间的排气干涉,更好地控制燃烧室温度,同时也有利于在进气行程中吸入更多空气。

4)易窜气。普通内燃机尚且存在这个问题,高转发动机当然更是如此。过去本田为了解决K20A上的类似问题,除了采用曲轴箱通风系统外,还使用了尺寸更大的机油滤芯,为的就是尽可能净化机油。

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5)磨损大。活塞和气缸的高速往复运动必然会给部件造成严重的磨损,这时润滑系统就被提到了非常突出的地位,粘度比较低的机油理论上更适合高转发动机,不过这又对气缸和活塞之间的匹配间隙提出了非常高的要求。

6)成本高。加入这么多新技术和新工艺,成本想不高都难啊,很多平民品牌不玩高转发动机的原因也正在于此,因为就算一款产品各方面都达到了预期要求,最后还是可能因为售价过高而被市场淘汰。超跑就不同了,这些售价动辄百万的奢侈品能够通过各种溢价来弥补开发上的高额支出,最后甚至还能靠高转的卖点获得不小的利润。

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说实话,现在一台普通的1.4L涡轮增压发动机就能轻松达到150匹的最大马力,而废了半天劲儿研发出来的2.0L自吸高转发动机也不过如此,更残酷的是后者的成本却要比前者高出很多。看到这估计你也会感觉玩高转发动机就是受累不讨好的买卖,虽然用上了各种好东西,结果还不如人家一颗涡轮来得简直粗暴。

当然,我们喜爱高转发动机和这些数据无关,而是更在意它带给我们的有别于普通发动机的特殊乐趣,这其中可能是每一次工程师为了精度做的测量,亦或者是VTEC开启后的高亢声线。

总之,我们喜爱高转,更喜爱高转的精神。

这,大概就是所谓的情怀吧。


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