自然吸气发动机之王 解析本田红顶F20C

S2000车型回顾 自20世纪80年代以来，日本出现了一波高性能汽车浪潮。因为那个时代没有环保法规，没有碰撞法规，油价低，日本厂商可以更纯粹地追求速度和激情。正是在这种特殊的历史背景和执着的造车理念下，诞生了一系列高性能经典车型，而每一辆高性能车的背后都有一颗躁动的“心”。本田研发制造的F20C发动机就有这样的属性，性能几乎达到了自然吸气发动机的巅峰，成为一代NA之王。

在介绍这款发动机之前，我们先来说说本田S2000，它是NA之王。本田S系列车型代表了运动和速度。它的历史可以追溯到1962年的一款全新概念车S360。这款概念车的排量为0.356L，发动机在9000转时可输出33马力，首次搭载5速手动变速箱。对于当时还处于战后重建的日本来说，S350的推出在日本汽车界引起了轰动，也让一些欧美老牌汽车厂商感到意外。

本田概念车S360

「本田第一辆车S500」

随后，本田先后将1970年停产的S500、S600、S800投放市场，S2000则是2021年本田成立51周年之际推出的全新S系列跑车。S800停产已经29年了。经过近30年的技术积累，S2000车型可以说是融合了本田的各种先进造车技术。采用前后驱动的驱动方式，车辆配重达到完美的50:50比例。前双叉臂和后多连杆的独立悬架保证了其良好的运动天赋。最重要的是它配备了2.0L自然吸气发动机，功率高达91.9 kw。

「本田S2000」

F20C是本田红顶发动机系列的成员。在汽车领域，红色代表激情和高性能。本田的高性能发动机有B、C、H、F三个系列，只能算是中级水平。在F20C出现之前，性能最高的是F20B，最大功率200Ps，直到终极F20C的诞生。它是本田红顶家族的巅峰之作，因为它的高功率、高平衡性和稍加改动就突破万转的疯狂表现，以及10年高负荷运行后的超长使用寿命。毫无疑问，它也是最好的民用自然吸气发动机之一。

F20C

F20C的缸径和行程分别为87毫米和84.4毫米，同时采用了扁平矩形缸体设计。从结构上来说，F20c属于高转速的动力输出。F20C的压缩比也达到了11:1，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。更高的压缩比提高了发动机的工作效率，使F20C在动力和扭矩输出上更好。

F20C功率和扭矩输出图

有两种最直接有效的方法可以提高发动机功率。第一是增加发动机排量，第二是增加发动机转速。当然，每种手段达到一定水平后，都会出现相应的技术问题。本田选择了第二种方案，这也是它擅长的领域，F20C的表现就证明了这一点。红线速度800 rpm，断油速度9000rpm，距离10,000 rpm只有一步之遥。对于一台排量只有2.0L的自然吸气发动机来说，183kW/8300rpm的最大功率和217N·m/7500 rpm的最大扭矩确实让人惊喜。

“锻造零件”

F20C发动机如此高速的秘密在于零部件的轻量化。当发动机转速达到8000转/分时，活塞在气缸内跑得非常快，同时由于自身重量会产生很大的惯性，这是提高发动机转速的最大不利因素。因此，F20C发动机内部的每个零件都是锻造的，比如活塞和连杆。这样既能承受高温高压的工作环境，又能有效降低惯性质量，让F20C很容易进入高速范围。

解析F20C

F20C的轻量化部件很容易达到9000rpm，但是高转速带来的另一个问题是动平衡，转速越高动平衡的问题越明显。F20C的高度平衡得益于曲轴等高速旋转部件的精细加工制造技术，使其重量分布达到完美平衡。这对于从上世纪60年代就参加F1的本田来说，可能不是什么大问题。

“独立节流阀”

进气系统方面，F20C采用4缸独立节气门体。虽然这种机制相对复杂，但它在高发动机转速下提供更平稳的呼吸方面发挥着重要作用。由于F20C采用了小夹角的气门结构，其正时传动机构也比较特殊。一个正时轮由曲轴正时链驱动旋转，正时轮背面的齿轮直接与进排气凸轮轴啮合驱动其运转。通过齿轮的直接啮合，也保证了发动机高速运转时对正时系统的精确要求。

F20C搭载了来自本田的VTEC技术，即可变气门正时和升程电子控制系统。该系统在进气和排气凸轮轴上集成了两个角度的凸轮。当发动机处于中低速范围时，普通凸轮会推动气门。当发动机处于中高速范围时，机油将推动气门摇臂中的柱塞，完成两个凸轮的转换。大角度的凸轮不仅可以使气门在一个工作循环中开启的时间更长，还可以增加气门的升程，可以有效保证发动机高速时的进气需求。

〔VTEC的工作原理〕

F20C的VTEC技术不是无限可调的。当发动机低于5500转时，F20C只是一台普通的2.0升自然吸气发动机。当VTEC工作转速达到5500 rpm左右时，大角度凸轮会突然启动，使得发动机进气达到5500 rpm之前的2.5倍，这也使得F20C突然爆发出应有的动力，对驱动技术提出了更高的要求。

「F20C的干油盘」

F20C也有它致命的弱点，而对于很多人来说，F20C可能显得过于“极端”。完整赛道的定位和高速区间的设计太重，让日常驾驶成为一种折磨。尤其是在低速时，相对较弱的扭矩输出甚至可以被普通家用车轻松超越，因此其真正的技巧只能在能够持续保持高速的赛道上展现。

F20C的高速和高压缩比使其成为本田可以引以为豪的王牌发动机。此外，由于其高改装潜力，许多性能爱好者一直在挖掘更大的功率输出。F20C从涡轮增压到机械增压的改装，往往赋予改装者不同的性格。2021年，为Topfuel筑波赛道专门改装的S2000达到了720匹的纪录。它是自然吸气汽车发动机的传奇，也是最后一台采用DOHC VTEC系统的直列四缸发动机。全新的K20A就是通过F20C的成功经验诞生的。

全文摘要:

F20C创造了自然吸气发动机的神话，其125马力的增压动力至今也很少被超越。当然，它的诞生离不开当时特定的历史环境。随着严格的排放法规相继出台，国际油价不断走高，相信这种高速民用发动机很难再现。虽然在服役期间没有获得任何荣誉，但它创造的荣耀和高度让人难以忘怀。偶尔回顾一下这老一代人的产品，也许更能让我们知道自己内心真正想要的是什么。

@2019