高轉速發動機的優缺點是什麼?

牛車網網友騳驣 問：

高轉速發動機的優缺點是什麼？

牛車網網友Y_Lee 答：

所謂高轉速發動機，是指最大功率和峰值扭矩在發動機相對高轉速下才能實現的發動機，因此駕駛使用了高轉發動機的車型你會明顯感覺到：發動機低轉速時扭矩輸出不足，汽車加速慢，而在中高轉速下，動力又會變得非常澎湃，推背感十足。也難怪作為民用高轉發動機代表之一的K20A被人調侃說，4000rpm以下感覺都是怠速......

高轉發動機實現的基礎是更短的活塞行程，不過活塞行程的縮短會導致一系列的問題，比如低扭不足、混合氣燃燒不充分等等，所以一般情況下設計高轉發動機更難，成本也更高。那有些廠家為何還要不遺餘力的研發這一類型發動機呢？其實原因也很簡單，主要是為了提升輸出馬力。要獲得更高的馬力輸出一般有兩個辦法，一是增加排氣量，這個方法雖然簡單粗暴，但效果不錯，過去深受美系品牌歡迎。可以說如果不考慮油耗和排放，這是非常好的發動機動力解決方案，但世界各國無論是排放還是油耗標準都越來越變態，怎麼可能不考慮呢......二是提升發動機轉速，在不增加發動機體積和重量的前提下，通過提高轉速來使得單位時間裡活塞的做功次數增多，進而提升了最大馬力。

其實這也解釋了高轉發動機為何多出現在賽車上，畢竟比賽有規則，排量被限制死了，進氣密度也沒法提升（有些賽事要求只能採用自然進氣形式），各車隊想讓車跑得更快也只能在單位時間內做功頻次上下功夫。

來到民用領域我們也會見到一些高轉發動機的身影，比如被車迷們奉為「神機」的本田K20A。K20A是本田進入21世紀後主推的一臺四缸自然進氣發動機，Integra Type-R車型的傳奇成就了該發動機的地位。可以這樣說，K20A是本田為了向世人證明自己擁有汽車製造能力的又一次實力體現，可能和我一樣，諸位讀者也是因為VTEC開啟後的高亢聲線而迷戀上了高轉發動機，沒錯，在那個年代本田確實給我們帶來了這樣的感動。不過，實際上並非所有的高轉發動機都讓人可望不可即，過去的「老三樣」大家都熟吧，其中富康的發動機便有著相對明顯的高轉傾向。

從以上的文字中你大概已經了解到了高轉發動機一直以來備受車迷推崇的原因，相同輸出馬力的情況下，它比大排量發動機有著更加緊湊的體積和更加輕的重量，這對民用性能車更或者對賽車而言都是巨大的優勢，此外，因為活塞行程短的緣故，高轉發動機對油門的反應比低轉發動機更靈敏，因此獲得的操控感兩者也有著不小的區別。至於激情的聲浪到底好不好這倒是主觀的東西，畢竟還有很多人更喜歡大排量發動機的渾厚嘛。

感受完高轉發動機的優勢，我們再把目光回到K20A身上。在進入21世紀的頭十年裡，K20A共經歷了3次進化，而在每一個階段中，本田都為其加入了或多或少的新技術。實際上直到今天K20A也依舊算不上完美，它和眾多高轉發動機同樣要面臨或者說已經面臨過以下這些缺點：

1）很難做好的缸體平衡。發動機各氣缸間如果不是精確的平行，活塞的高速運動就很容易導致缸體的振動，這在低轉速發動機上可能不算什麼，可一旦轉速到了6000rpm甚至以上就可能會成為影響發動機平衡性的關鍵因素。為此，製造高轉速發動機對部件加工精度提出了非常高的要求，尤其是氣缸和諸多運動部件都需要精密測量一遍。

2）低轉速區間動力響應偏弱。高轉發動機中缸徑大於行程的設定從理論上必然很難帶來滿意的低扭表現，為了更好地滿足日常使用，民用級高轉發動機也就無可避免的要通過其他技術手段來彌補這個不足。本田K20A衍生自搭載於S2000上的F20C發動機，相比後者它加入的VTEC連續可變氣門正時技術讓配氣節奏更為靈活，而且氣缸採用了86mmX86mm（缸徑X行程）的相對中庸的設計，為的便是改善F20C上低轉動力偏弱的問題。

3）易爆震。高轉發動機的壓縮比普遍偏高，控制不好很容易導致氣缸內出現燃燒異常的問題。所以過去在賽車領域中使用的4-2-1排氣也被反哺到了民用機型上，它能減少各氣缸間的排氣幹涉，更好地控制燃燒室溫度，同時也有利於在進氣行程中吸入更多空氣。

4）易竄氣。普通內燃機尚且存在這個問題，高轉發動機當然更是如此。過去本田為了解決K20A上的類似問題，除了採用曲軸箱通風系統外，還使用了尺寸更大的機油濾芯，為的就是儘可能淨化機油。

5）磨損大。活塞和氣缸的高速往復運動必然會給部件造成嚴重的磨損，這時潤滑系統就被提到了非常突出的地位，粘度比較低的機油理論上更適合高轉發動機，不過這又對氣缸和活塞之間的匹配間隙提出了非常高的要求。

6）成本高。加入這麼多新技術和新工藝，成本想不高都難啊，很多平民品牌不玩高轉發動機的原因也正在於此，因為就算一款產品各方面都達到了預期要求，最後還是可能因為售價過高而被市場淘汰。超跑就不同了，這些售價動輒百萬的奢侈品能夠通過各種溢價來彌補開發上的高額支出，最後甚至還能靠高轉的賣點獲得不小的利潤。

說實話，現在一臺普通的1.4L渦輪增壓發動機就能輕鬆達到150匹的最大馬力，而廢了半天勁兒研發出來的2.0L自吸高轉發動機也不過如此，更殘酷的是後者的成本卻要比前者高出很多。看到這估計你也會感覺玩高轉發動機就是受累不討好的買賣，雖然用上了各種好東西，結果還不如人家一顆渦輪來得簡直粗暴。

當然，我們喜愛高轉發動機和這些數據無關，而是更在意它帶給我們的有別於普通發動機的特殊樂趣，這其中可能是每一次工程師為了精度做的測量，亦或者是VTEC開啟後的高亢聲線。

總之，我們喜愛高轉，更喜愛高轉的精神。

這，大概就是所謂的情懷吧。