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高转速发动机(宝马高转速发动机)

高转速发动机、也叫高转NA,是一个颇具年代感的名词,也可以理解成是带着时代枷锁的产物,因为在自然吸气时代、为了kb体育app提高内燃机的升功率,除了增加排量的方式外、只能通过拉高转速来获得更大的功率,所以高转速是小排量自吸发动机获得更大功率的唯一方式!

高转速发动机

内燃机的发展本就遵循着不断压缩排量、不断提高升功率、不断提高热效率、不断提高燃油经济性的过程,不如上世纪70年代的一台V8大排量发动机马力在200匹出头,现在的4缸2.5L发动机同样做到、这就是升功率不断提高的表现;只不过自吸之路的终点在于涡轮增压,涡轮增压入场后、升功率进一步被拉高,对发动机性能的榨取也到了极致的状态!

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比如本田曾经的红头身机K20A、2.0L自吸机器硬生生拉出220匹马力(美版功率要再大约20匹),升功率高达110匹/升,这几乎是自然吸气领域天下第二的存在(K20A诞生10年后被法拉利取代了第二名、而法拉利直接转型涡轮增压),而如今随便一款民用车使用的2.0T涡轮增压发动机的升功率都比这个数值大,比如通用、大众、福特等等等品牌的2.0T机器!

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上述就是高转NA在过去十年间迅速凋零的原因,高转自吸名头响亮、令人着迷,但工程师打造高转自吸并不是为了好玩、或者说是情怀,仅仅是为了获得更大升功率、而如今更容易压榨升功率的涡轮增压得到普及,则导致高转速自吸完全失去了进化的意义,至少在民用车领域、高转自吸存在价值几乎为零;可以通过更简单的方式压榨性能、自然就没必要费劲地拉高转速了!

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高转速发动机指的是哪些机器?

评价一款机器是否属于高转机,不仅仅要看缸径、行程之间的比例(比值大于1、或等于1,如K20A、VQ37HR、FA20等),关键是看升功率,因为本质就不是机器能上6、7千转或高转速下更有力的问题,因为无论哪个品牌的自然吸气发动机、都能上到6000转左右,高转下都比低转速下有力,这并没办法去区分高转速机!

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所以评价一款机器是否属于高转机、关键还是要看升功率,鄙人觉得能被誉为高转发动机的机器、升功率至少在80匹/升以上,因为升功率在80匹以下就太常见了,比如丰田卡罗拉曾经使用过的1.6L自吸、额定功率达到了122匹,升功率76匹/升,总不能说这机器是高转机对吧?虽然它也能达到6000转的转速、在峰值转速下也挺猛,但升功率依然不够看!

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列举几个知名的高转速发动机

1.日产VZ-R N1:排量1.6L、功率200匹,升功率达到了125匹/升,峰值转速8600转,没错这几乎就是高转机领域的天花板!

2.本田K20A/F20C:220-240匹马力(不同版本存在差异),2.0L自吸、升功率轻松达到了110匹以上,本文主要介绍小排量高转自吸机,法拉利、兰博基尼那类大排量高转机太脱离于实际!

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3.斯巴鲁/丰田FA20:2.0L自吸、200匹左右的马力,升功率高达100匹/升,如果说上面列举的是老掉牙的红头机,那么F20A则是最近10年的产品,配备在斯巴鲁BRZ/丰田GT86之上,这款车应该还可以买到新的、二手车市场也常见,也算是高转机凋零时代最后的遗留产物吧!

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4.日产VQ37HR:大名顶顶的日产VQ系列巅峰之作,350匹马力、3.7L自吸,升功率勉强达到95匹/升,严谨的说VQ37HR是高转速机、但和上面那些怪物比升功率还是不够看的,不过3.7L的排量兼顾了低转速下的扭矩使得它变得更加均衡,日常代步、01、下赛道等等场景它都能对付,油耗合理、鄙人能控制到12.7L/百公里!

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5.本田L15B2:1.5L排量自吸小机器,可以拉出功率131匹,升功率达到87匹/升,所以这款机器也能算是高转速机,毕竟这10多年来市面上升功率能超过80匹的自吸都非常的少见;这也是为啥粉本田的那么多的原因,10万不到的价格、弄到手一台可玩性超强甚至能应付赛道的L15B2,是不是很划算?所以飞度被戏称为超跑是有原因的!

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高转机的设计特点与结构

高转速级的结构特点就是缸径、行程比要大于1,或者等于1;值得注意的是在很多车友的认知中,认为高转速机的缸径一定要大于行程,实际上这种认知是错误的!如上图所示丰田/斯巴鲁FA20发动机,缸径、行程等长都是86毫米,实际上本田F20C/K20A的缸径与行程也同样如此等长;而喜欢把缸径造得比行程更大的是日产,比如VQ37、以及途乐用的VK56( 缸径98毫米、行程92毫米)!

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如上图所示,同样的单缸容积、大缸径与小缸径所产生的差异,从图上我们可以清晰地看到在相同的单缸容积下,更大的缸径可以让燃烧室呈现扁平化,而缩小了行程;缩短行程的好处在于使转速攀升更迅速,其次更短的行程使得曲柄机构与曲轴之间形成的力臂要更短(如下图字母O、b间的距离要更短一些),这里要明白一个知识点、活塞行程长度永远是曲柄力臂长度的2倍、也可以理解成是正比例,那么活塞行程越短、曲柄力臂就越短,扭矩特性越差、高转特性越强;反之活塞行程越长、曲柄力臂越长。扭矩特性就越强!

高转速发动机

所以高转速特性的发动机、往往因为偏短的行程导致曲柄力臂更短,所以无论高、低扭都很差,不过力是相互的、曲柄力臂短使得连曲轴带着连杆绕圈时对曲轴造成的冲击也更低!不是长行程不能拉高转速、只是高转速下过长的行程会对曲轴造成严重摧残,所以高转速发动机都是短行程,除了获得高转速、快速的转速攀升速度(比如VQ37一秒左右能踩到5000转),也是为了不对曲轴造成太大的负荷!

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高转速机有哪些劣势,为何越来越少见?

高转速机的优势真的很少,若以现在是眼光来看高转速机,那么只能说唯一的优势就是情怀!不过在那个涡轮增压还没有普及的时代,高转机可以凭借更高的转速拉出更高的功率、仅此而已,参考功率=扭矩*转速,转速是千制单位,牺牲扭矩换来高功率还是划算的,增压没普及时、自吸不过是在比较升功率谁更猛罢了;不过高转机的劣势非常的多!

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燃烧很差:如上图VQ37HR单侧,燃烧室呈扁平化,如此设计等同于拉长了点火后、火焰传播的距离,也就是说等空燃比、等喷油量状态下,扁平化燃烧室要燃烧掉油气所消耗的时间会比细长燃烧室更慢,低转速时或许差异不大,但试想在6、7千转时,每秒中进气门要开启接近60次,太短的时间使得每一个循环、空气填充效率都非常低,其次进气道、歧管设计非常复杂!

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当然在可变气门正时、可变气门升程技术出现后,一定程度缓解了高转速机燃烧不好的问题、但仅仅是缓解(正时:延长进气门开启时间,升程:增大进气门开口面积),高转速运行时排放依然很差、油耗依然很高很高,总的来说就是用这种方式获得的高功率性价比太低;而上了增压、轻量车重之后形成的收益更大,就拿如今的EA888来说、性能比K20A强,峰值功率下的油耗也比K20A更合理!

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扭矩表现太差:实际上自然吸气发动机在扭矩特性方面就比不上增压,因为扭矩与歧管压力成正比,增压就是直接对歧管增压、使得缸内平均有效压力增大,扭矩输出要更强一些;不过普通的自然吸气发动机可以通过更长的行程、拉长曲柄力臂,从而弥补低转速下扭矩的不足,就好比丰田3UR发动机的行程高达102毫米;不过高转速机则为了保证高升功率而缩短了行程!

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这样就导致无论高转速、低转速下,扭矩特性都不理想;也可以理解成完全脱离于日常使用,起步绵软、悠长、无力,地板油时转速暴增、VTEC(或VVEL等等)一开有种打鸡血的感觉(类似N年前的突惯涡轮的那种打鸡血的感觉);几年前有幸在丹东开了几天右舵S2000(封闭路段),采用正常驾驶方式这车没捷达跑得快,只能持续的把转速保持在中、高转区间才能发挥实力,不过这太费油了、嗡嗡的噪音也挺难受!

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所以那些传奇、神秘的高转速机在涡轮增压时代里几乎全面凋零,高转机曾引以为傲的超高升功率在涡轮增压面前不堪一击,地扭特性、油耗、排放更是不值一提,所以高转速机渐渐退出了舞台,即便引领汽车文化的F1领域、也用1.6T V6涡轮增压取代了2.4L V8高转速自吸机!所以这个时代的高转速机真的是少之又少,除了上述那几款、市面上真的很难再见到高转机了!当然很多车友开自吸车,也不要觉得自己的机器就是高转机,判断方式就是看看地板油一秒左右能不能破了5000转、升功率过没过80匹!

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