[汽車(chē)之家 技術(shù)] 癡狂、激進(jìn)是我對(duì)本田技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的整體印象。當(dāng)年為了向世人證明本田公司擁有制造汽車(chē)的能力,一眾熱血青年在本田宗一郎的帶領(lǐng)下加入了那個(gè)原本只屬于歐洲車(chē)廠的F1比賽,那也是本田筑夢(mèng)的開(kāi)始。在接下來(lái)的每個(gè)年代里,本田都能給我們帶來(lái)特別的感動(dòng),K20A發(fā)動(dòng)機(jī)就是其中之一,它是本田在進(jìn)入21世紀(jì)后推出的主力發(fā)動(dòng)機(jī)。
注:在進(jìn)入21世紀(jì)的頭十年里,K20A共經(jīng)過(guò)3次進(jìn)化,而在每個(gè)階段里,不同車(chē)型搭載的K20A發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)校又存在細(xì)微差異,因此,在文章中,我會(huì)盡可能的著重展示它們的共通之處,至于每款車(chē)的情況將穿插在相關(guān)段落之中。
● K20A的衍變
自從K20A發(fā)動(dòng)機(jī)誕生至今日,這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)共經(jīng)歷過(guò)3次升級(jí),它的每一次衍變都為其帶來(lái)了新的生機(jī)。
○ 第一階段
2002年,本田推出了第四代Integra,那也是最后一代Integra車(chē)型, DC5是這款車(chē)型的代號(hào),為了實(shí)現(xiàn)其Type-R車(chē)型對(duì)上一代的超越,本田特意將原先的B系列發(fā)動(dòng)機(jī)舍棄(B系列發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)排氣方面采用傳統(tǒng)布局,相比于反置發(fā)動(dòng)機(jī),這顯然不利于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣,這是為什么?),進(jìn)而采用由F20C(搭載于S2000的那臺(tái)升功率破百的自然進(jìn)氣發(fā)動(dòng)機(jī))改進(jìn)而來(lái)的K20A發(fā)動(dòng)機(jī)。
K20發(fā)動(dòng)機(jī)是本田K系列的首臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)(2000年10月,K20發(fā)動(dòng)機(jī)搭載于第一代本田Stream正式面世)。和F20C相比,這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)所裝配的i-VTEC(增加了連續(xù)可變氣門(mén)正時(shí)技術(shù),本田把這項(xiàng)技術(shù)稱之為VTC)技術(shù)不僅可以對(duì)氣門(mén)升程進(jìn)行調(diào)整,還能通過(guò)液壓機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)刻的控制,與氣門(mén)升程技術(shù)相結(jié)合,使得氣門(mén)的工作節(jié)奏可以迎合不同工況下發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)排氣方面的需求。
連續(xù)可變氣門(mén)正時(shí)技術(shù)的運(yùn)用也在一定程度上緩解了原先F20C在高功率輸出過(guò)程中不夠連續(xù)的問(wèn)題。另外,在配氣結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)方面,滾子軸承式的氣門(mén)搖臂則省去了舊款需要定期調(diào)整氣門(mén)間隙的工序。
當(dāng)然,F(xiàn)20C發(fā)動(dòng)機(jī)的高轉(zhuǎn)速特性還是被延續(xù)了下來(lái),反置式的發(fā)動(dòng)機(jī)布局,角度更小的氣門(mén)重疊角等,在這些發(fā)動(dòng)機(jī)信息中,有很多都是高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)的印證。不過(guò),在我們平常所關(guān)注的缸徑和行程的參數(shù)中似乎就沒(méi)有這么強(qiáng)的傾向性了,一般來(lái)說(shuō),短行程的氣缸結(jié)構(gòu)更適合高轉(zhuǎn)速時(shí)的表現(xiàn),但在低轉(zhuǎn)速階段的加速性能就會(huì)有所欠缺,反之則是善于加速而高轉(zhuǎn)速的表現(xiàn)相對(duì)就不那么盡如人意,而K20A的氣缸采用了相對(duì)中庸的86mm×86mm的結(jié)構(gòu),從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō),你可以認(rèn)為它能夠讓發(fā)動(dòng)機(jī)兼顧到加速和極速狀態(tài)下的表現(xiàn),再加之較高的壓縮比(11.5:1)設(shè)定,因此,K20A依舊是一臺(tái)偏高轉(zhuǎn)速的性能發(fā)動(dòng)機(jī),只不過(guò)是多了幾分理性罷了。
11.5:1的壓縮比對(duì)于一臺(tái)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)并不低,如不加以控制,很容易導(dǎo)致氣缸內(nèi)出現(xiàn)燃燒異常(爆震)的問(wèn)題,我們深知爆震對(duì)于一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響,那么,K20A是如何避免此類(lèi)問(wèn)題的呢?
解決問(wèn)題的關(guān)鍵在于K20A的排氣歧管,它采用了在賽車(chē)領(lǐng)域被廣泛運(yùn)用的4-2-1結(jié)構(gòu),在減少各氣缸間排氣干涉的同時(shí),還能控制氣缸工作溫度,另外,更為通暢的排氣也可以促使氣缸在之后的進(jìn)氣行程吸入更多的空氣。綜合來(lái)看,4-2-1結(jié)構(gòu)的排氣歧管可謂是一舉多得。
這個(gè)階段的K20A并非完美,由于冷卻系統(tǒng)的工作效率問(wèn)題,在發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)水溫偏高的情況,這無(wú)疑對(duì)性能造成了影響,穩(wěn)定性也略顯不足,在下一階段的開(kāi)發(fā)中,這個(gè)劣勢(shì)將成為重點(diǎn)的攻克目標(biāo)。
○ 第二階段
在隨后的改進(jìn)中,工程師對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)整,排除了之前所遇到的冷卻問(wèn)題。此外,為提高進(jìn)氣的順暢度,還針對(duì)進(jìn)氣歧管部分做了進(jìn)一步的完善工作。事實(shí)上,第二階段的發(fā)動(dòng)機(jī)較上一階段的發(fā)動(dòng)機(jī)僅有40%的部件可以通用,言下之意,除配氣機(jī)構(gòu)、活塞和連桿等主要部件外,已提升至第二階段的K20A發(fā)動(dòng)機(jī)做出的調(diào)整是十分全面的。
○ 第三階段
2007年底,本田思域Type-R(FD2)面世,這款車(chē)所搭載的發(fā)動(dòng)機(jī)便是已完成第三階段調(diào)整的K20A發(fā)動(dòng)機(jī),這一階段主要是以第二階段為基礎(chǔ)進(jìn)行優(yōu)化性的調(diào)整,其中變化最為顯著的要屬節(jié)氣門(mén)部分,節(jié)氣門(mén)的控制由原先的機(jī)械拉索改為電腦調(diào)整,口徑由62mm增至64mm。
此外,壓縮比因燃燒室的細(xì)微調(diào)整也出現(xiàn)變化,11.7:1的數(shù)值相比之前則有所提升。在排氣歧管部分,為更進(jìn)一步改善排氣效果,特此引用了排氣管內(nèi)壁打磨技術(shù),這樣的技術(shù)此前用于NSX的發(fā)動(dòng)機(jī),可見(jiàn)本田方面對(duì)于K20A的重視。在一系列優(yōu)化之后,第三階段的K20A發(fā)動(dòng)機(jī)在8000rpm時(shí)可以釋放225馬力的動(dòng)力,219N•m的最大扭矩出現(xiàn)在6100rpm時(shí)。
● K20A存在的問(wèn)題
要說(shuō)到K20A這樣一臺(tái)高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)的問(wèn)題,如果你長(zhǎng)期關(guān)注我們的技術(shù)文章就會(huì)想到發(fā)動(dòng)機(jī)始終不可避免的竄氣現(xiàn)象,這是所有內(nèi)燃機(jī)都不可避免的一個(gè)“缺陷”,然而,這一現(xiàn)象在高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)還會(huì)有所加劇,燃燒室內(nèi)的混合氣穿過(guò)活塞環(huán)竄入潤(rùn)滑系統(tǒng)并對(duì)其造成一定的影響,更為重要的是,發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部運(yùn)轉(zhuǎn)組件對(duì)于潤(rùn)滑系統(tǒng)又有著非常高的依賴性,為此,除了采用必要的曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)外,尺寸更大的機(jī)油濾芯也可以在一定程度對(duì)凈化機(jī)油起到作用,以此來(lái)確保潤(rùn)滑系統(tǒng)能夠更好地保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)。
機(jī)油消耗也是這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)所面臨的問(wèn)題。由于K20A發(fā)動(dòng)機(jī)在內(nèi)部油道的設(shè)計(jì)上大多十分細(xì)微,因此,略稀且流動(dòng)性更好的機(jī)油更適合它,但也不能使用過(guò)稀的機(jī)油。有些激進(jìn)的車(chē)主為了追求極致的加速感受(越稀的機(jī)油對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的運(yùn)轉(zhuǎn)部件形成的阻力越。┒匾膺x用粘稠度更低的機(jī)油產(chǎn)品,但這就對(duì)氣缸和活塞及活塞環(huán)之間的配合間隙提出了更高的要求,其中,就會(huì)出現(xiàn)燒機(jī)油情況。不得不說(shuō),這就是K20A玩家的態(tài)度。
● 我們身邊的本田K系列發(fā)動(dòng)機(jī)
整篇文章中我們一直圍繞著本田那些遙不可及的性能車(chē)來(lái)介紹K20A發(fā)動(dòng)機(jī),事實(shí)上,我們還是有很多機(jī)會(huì)可以接觸到本田K系列發(fā)動(dòng)機(jī)的,例如,雅閣、CR-V車(chē)型,它們所使用的2.4升發(fā)動(dòng)機(jī)就是K系列發(fā)動(dòng)機(jī),當(dāng)然,紅色的氣門(mén)室蓋也不會(huì)屬于這樣的相對(duì)平民化的發(fā)動(dòng)機(jī),在調(diào)校環(huán)節(jié)也是以滿足大多數(shù)車(chē)主用車(chē)需求為出發(fā)點(diǎn),斗狠肯定也不是它的熱衷。不過(guò),它還是保留了K20A身上的主要技術(shù),i-VTEC就是很重要的一項(xiàng)。其它差異則出現(xiàn)在塑料材質(zhì)的進(jìn)氣歧管以及鐵質(zhì)的油底殼等細(xì)節(jié)之處。
○ K24Z發(fā)動(dòng)機(jī)的VTEC系統(tǒng)的工作狀態(tài)
搭載于普通量產(chǎn)車(chē)(雅閣、CR-V)的發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的VTEC系統(tǒng)與上面提到的Type-R所使用的VTEC系統(tǒng)有所不同,區(qū)別出現(xiàn)在每個(gè)氣缸的進(jìn)排氣側(cè)的凸輪數(shù)量以及相對(duì)應(yīng)的搖臂數(shù)量。
結(jié)構(gòu)上的差異自然也會(huì)導(dǎo)致VTEC系統(tǒng)在工作狀態(tài)的差異。相比于上面提到的3個(gè)工作狀態(tài),它省去了單一氣門(mén)開(kāi)啟的低轉(zhuǎn)速狀態(tài),僅保留了兩個(gè)氣門(mén)以不同升程同時(shí)開(kāi)啟的狀態(tài)和以最大升程開(kāi)啟的狀態(tài)。在視頻中可以可以看到這樣的結(jié)構(gòu)以及工作方式。
編輯總結(jié):
K20A發(fā)動(dòng)機(jī)是本田在進(jìn)入21世紀(jì)后主推的一臺(tái)四缸發(fā)動(dòng)機(jī),Integra Type-R車(chē)型的傳奇成就了K20A發(fā)動(dòng)機(jī)的地位,我知道,這樣說(shuō)對(duì)K20A發(fā)動(dòng)機(jī)或許有些不公平,畢竟,沒(méi)有這臺(tái)趨于理性的高轉(zhuǎn)速自然進(jìn)氣發(fā)動(dòng)機(jī)也很難延續(xù)之后車(chē)型的輝煌,而在普通民用車(chē)中,基于K20A的技術(shù)構(gòu)架衍變而來(lái)的不同排量不同調(diào)校的K系列發(fā)動(dòng)機(jī)也在發(fā)揮著各自的作用。
這臺(tái)以F20C發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)而來(lái)的K20A發(fā)動(dòng)機(jī)在技術(shù)方面進(jìn)行了擴(kuò)展,VTC連續(xù)可變氣門(mén)正時(shí)系統(tǒng)的引入更進(jìn)一步完善了發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣體系,與VTEC可變氣門(mén)升程技術(shù)相結(jié)合,使得進(jìn)排氣的效率得到提升。另外,缸徑和行程的參數(shù)也不再像F20C發(fā)動(dòng)機(jī)那樣采用更偏向于高轉(zhuǎn)速的設(shè)定,這讓發(fā)動(dòng)機(jī)也能兼顧到低轉(zhuǎn)速時(shí)的動(dòng)力表現(xiàn)。這樣來(lái)看,如果說(shuō)F20C發(fā)動(dòng)機(jī)是個(gè)不知天高地厚的毛頭小子,那K20A發(fā)動(dòng)機(jī)則更像是歷經(jīng)滄桑且深諳事勢(shì)的智者。(圖/文 汽車(chē)之家 李博旭)
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