自然吸气发动机之王 解析本田红顶f20c

自然吸气发动机之王 解析本田红顶 F20C2011 年 08 月 26 日 08:02 来源：汽车之家 类型：原创 编辑：冯景毅 汽车之家 技术讲堂 从上个世纪的 80 年代起，在日本刮起了一股高性能车的风潮，由于那个时代没有什么环保法规、没有什么碰撞规定、油价也始终在低位徘徊，因此各个日系厂商可以更加纯粹的去追逐速度与激情。正是在这种特殊的历史背景与执着的造车理念下，诞生了一款款高性能经典车型，而每款高性能车的背后又都隐藏着一颗躁动的“心”。本田公司所研发制造的 F20C 发动机就有着这样的属性，而且它的性能几乎达到了自然吸气发动机的巅峰，成为了一代 NA 之王。在介绍这款发动机之前，我们先来谈谈搭载这台 NA 之王的车型 本田 S2000。本田的 S 系列车型代表着运动与速度，它的历史最早要追溯于 1962 年的一款全新概念车S360，这辆概念车的排气量为 0.356L，发动机在 9000rpm 时可以输出 33 匹马力，而且破天荒的搭载了 5 速手动变速箱。对于当时还处在战后重建的日本来说，S350 的推出轰动了日本车坛，也让一些老牌的欧美汽车厂商深感意外。本田概念车 S360本田的第一辆小车 S500随后，本田公司向市场陆续投放了 S500、S600 以及于 1970 年停产的 S800，而 S2000是 1999 年本田公司成立 51 周年之际推出的全新 S 系列跑车。它已经距离 S800 的停产过去了整整 29 年，经过了近 30 年的技术积累之后，S2000 车型可以说融入了本田公司各种先进的造车技术。它采用了前置后驱的驱动方式，在车辆配重上达到了完美的 50:50，前双叉臂、后多连杆式的独立悬挂保证了其良好的运动天赋，最重要的则是它所搭载的一台升功率达到了 91.9kW（125 马力）的 2.0L 自然吸气发动机。 本田 S2000F20C 属于本田红顶发动机系列中的一员，在汽车世界里，红色代表着激情与高性能。而本田的高性能发动机有三个系列：B、C、H，F 只能算是中间水平，在 F20C 没出现之前，最高性能的当属 F20B，其最大功率为 200Ps，直至终极的 F20C 诞生。它凭借着破百的升功率，高度的平衡性以及稍作改动就可攻破万转的疯狂性能，还有高负荷运转 10 年都依然工作良好的寿命，使它成为本田红顶家族中的巅峰之作，无疑它也是性能最出色的民用自然吸气发动机之一。F20CF20C 的缸径和冲程分别为 87mm 和 84.4mm，同时采用了扁长方形的气缸设计，从结构上来说，属于偏重于高转速的功率输出。F20C 的压缩比也达到了 11:1，这对于十几年前的自然吸气发动机来说，已经是很高的数值了。较高的压缩比提高了发动机的工作效率，也让 F20C 在功率和扭矩的输出上都更为出色。F20C 的功率扭矩输出图要想提高发动机的动力，最直接和有效的方法有两种，第一就是提高发动机的排量，第二则是提高发动机的转速。当然，每种手段在达到一定程度后都会存在相应的技术难题。本田公司选择的是第二种方案，这也是它所擅长的领域，通过 F20C 的性能表现也证明了这点。8800rpm 的红线转速、高达 9000rpm 的断油转速，距离一万转也只有一步之遥，183kW（250 马力）/8300rpm 的最大功率和 217Nm/7500rpm 的最大扭矩，对于一台仅有2.0L 排量的自然吸气发动机来说，着实让人惊讶。经过锻造加工的零部件F20C 发动机有如此高转速的秘诀就在于轻量化的零部件，当发动机转速达到 8000rpm时，活塞在缸筒内的运行速度非常快，同时由于自身的重量原因也会产生很大的运动惯性，较大的运动惯性是提高发动机转速的一个最大不利因素。因此 F20C 发动机内部的每一个部件都是经过锻造加工的，例如活塞、连杆等。这样不但可以承受高温高压的工作环境，而且可以有效减轻惯性质量，使得 F20C 进入高转速区间变得轻而易举。F20C 的轻量化部件可使其轻易达到 9000rpm，但是高转速所带来的另一个问题就是动平衡，转速越高，动平衡的问题也就愈加明显。F20C 高度的平衡性得益于曲轴等高速旋转部件精细的加工制造工艺，使其重量分布达到了完美的平衡。这对于从上个世纪 60 年代就参与 F1 赛事的本田来说，或许并不是很大的难题。独立的节气门在进气系统上，F20C 采用了 4 缸独立的节气门体，虽然机构上要相对复杂一些，但是对于发动机高转速时提供更为顺畅的呼吸起到了很大的作用。由于 F20C 采用了小夹角的气门结构，因此其正时传动机构也较为特殊。曲轴通过正时链条带动一个正时轮旋转，正时轮的背面有一个齿轮直接与进、排气凸轮轴相啮合，以带动其运转。通过齿轮直接啮合的方式也保证了发动机高速运转时对正时系统的精确要求。F20C 搭载了本田的 VTEC 技术，即可变气门正时和升程电子控制系统。这套系统在进、排气凸轮轴上集成了两种角度的凸轮，在中低转速时，由普通的凸轮来顶动气门，当发动机处于中高转速区间时，机油会推动位于气门摇臂内的柱塞来完成两种凸轮的转换，高角度的凸轮不但可以使气门在一个工作循环中开启的时间更长，同时可以增加气门的升程，这样可以有效保证高转速时发动机对进气的需求。 （更多关于 VTEC 的介绍请点击此）VTEC 工作原理F20C 的 VTEC 技术并不是无级可调的，当发动机在 5500rpm 以下时，F20C 不过是一台普通的 2.0 升自然吸气发动机，当达到 5500rpm 左右的 VTEC 工作转速后，高角度凸轮会突然启动，使得发动机的进气量达到 5500 转之前的 2.5 倍，这也使得 F20C 突然爆发出应有的威力，同时这对驾驶技术也提出了更高的要求。F20C 的干式油底壳F20C 也有其致命的弱点，而且对于很多人来说，F20C 可能显得太过“偏激”了一些，完全赛道化的取向，过分偏重高转速区间的设计，让日常行驶变成了一种折磨。特别是在低转速下，相对羸弱的扭矩输出甚至可以被一台普通的家用车较为轻松的超越，所以它真正的本事还是要在可以持续维持在高转速的赛道才能显现出来。F20C 的高转速以及高压缩比，使它成为了本田值得骄傲的一款王牌发动机。而且由于其较高的改装潜力，也让众多性能爱好者纷纷对其进行更大动力输出的挖掘。F20C 的改装从涡轮增压到机械增压，时常给改装者不同的性格。而在 2007 TOP FUEL 为筑波赛道专门改装的 S2000(F20C)，达到了 720 匹的记录。正是它造就了一个自然吸气车发动机的传奇，它也是最后一款采用 DOHC VTEC 系统的直列四缸发动机，也正是通过 F20C 的成功经验，全新的 K20A 才得以诞生。技术参数排量 1997 毫升气缸排列形式 直列 4 缸缸径 87 毫米冲程 84.4 毫米压缩比 11:1升功率 91.9 千瓦（125 马力）/升最高转速 9000rpm最大功率 183kW(250 马力)/8300rpm最大扭矩 217Nm/7500rpm特有技术 每缸独立节气门、VTEC、干式油底壳搭载车型本田 S2000全文总结：F20C 创造了一个自然吸气发动机的神话，它的 125 匹马力的升功率至今鲜有超越