自打汽車誕生，人類就一直在通過擴大排量和拉高轉速兩種方法來提升發(fā)動機馬力。通過這兩種手段造出來的發(fā)動機，也一直被車迷們奉為掌上明珠。可如今，無論是大排量還是高轉速發(fā)動機，在國際舞臺上都已逐漸銷聲匿跡。
高昂的稅費和持續(xù)上漲的油價都是促使大排量發(fā)動機走向滅亡的根本原因。可排量小，但馬力又不輸給渦輪機的高轉速發(fā)動機為什么也一同消失了呢？難道時代變了，大家都不喜歡那種高亢的機械交響樂了嗎？
要想知道高轉發(fā)動機為什么會滅絕，還得先知道它到底是如何打造的，這樣才能更好的理解高轉發(fā)動機滅絕的原因！
想要提高轉速，單純靠多吸氣和多噴油是無法實現(xiàn)的，因為發(fā)動機的配氣系統(tǒng)才是限制轉速上升的根本因素。眾所周知，氣門是需要用凸輪頂住才能打開的，然后再靠氣門彈簧將氣門頂回初始位置，從而保證燃燒室緊閉。
但隨著轉速升高，氣門每次的開合時間也會相應減少，最終給予氣門彈簧將氣門拉回的時間也會減少。可一旦氣門還沒歸位就被再次頂開，那就會產(chǎn)生所謂的氣門浮動。這時發(fā)動機的整套配氣系統(tǒng)將徹底亂套。所以，如果要想克服高轉速發(fā)動機所帶來的氣門浮動問題，就需要在氣門彈簧、凸輪軸角度甚至是氣門重量上下功夫，才能徹底避免在高轉速下因為氣門浮動所導致的進排氣問題。
解決了氣門問題后，還需要考慮動平衡。由于氣缸內大部分零件都處于高速旋轉狀態(tài)，那么隨著轉速增加，內部零件所產(chǎn)生的離心力也會呈幾何倍數(shù)增長。這時便會對發(fā)動機的動平衡提出非常高的要求。
通常來說，一臺民用發(fā)動機的紅線轉速都在6000-7000rpm之間，所以民用級發(fā)動機的動平衡也只需要滿足這個轉速區(qū)間就可以了。哪怕再算上500rpm的冗余量，也僅僅只需要保證發(fā)動機在最高7500rpm時不出問題就足夠了。但當民用發(fā)動機在面對動輒8000轉，甚至9000轉的轉速時，通常動平衡就會出現(xiàn)抖動的問題了，嚴重的甚至會拉瓦乃至爆缸。
所以，如果要想大幅度提高發(fā)動機的轉速，除了氣門浮動問題，還要解決發(fā)動機各項零件的平衡。其中至關重要的就是曲軸和凸輪軸這兩個高速旋轉零件的平衡性，所以就得把這些零件各個地方的重量差距精準到零點幾克甚至更高的水平。如此一來，就需要更加精準的開模，并配合更高級的制作水平了。
除了要做好發(fā)動機內的動平衡外，隨著轉速的提升，發(fā)動機運轉時相關部件所產(chǎn)生的應力也會隨之增加，這時就需要更好的鋼材來彌補材料強度上的不足。
在進行高速往復運動時，活塞連桿會因轉速的增加而承受更多的力。可當力量達到一定高度后，活塞連桿就有可能會出現(xiàn)斷裂。所以對于高轉發(fā)動機來說，活塞連桿的強度和重量都是需要著重解決的問題。
不過，哪怕解決了活塞連桿的問題，發(fā)動機的曲軸和活塞也將會成為下一個弱點。其中曲軸因為高速旋轉且還需要將力量傳遞給其他活塞，所以相對來說它對于材料強度的要求會明顯高于活塞。
而活塞由于會在高速往復運動時與氣缸壁進行高頻次摩擦，所以也會對活塞環(huán)的潤滑以及耐熱性產(chǎn)生極高的要求。好在解決方法比較簡單，只需要更換強度更好的鋼材、甚至提高活塞和曲軸的制造方式，例如鍛造就可以解決。
一般情況下，一臺民用發(fā)動機都會采用長沖程加小缸徑的設計，從而最大程度增加活塞與曲軸之間的力臂，并提高發(fā)動機低轉速下的扭矩。但過長的發(fā)動機行程會導致單次往復的距離（周長）也就越遠，實現(xiàn)高轉速自然是沒有可能。
正因如此，為了滿足高轉速的需求，發(fā)動機在設計時必須要選擇往復距離更少的短沖程，同時為了保證排量不會因沖程減少而降低，還需要大幅度擴充缸徑。
綜上所述，如果廠家要想打造一臺高轉速發(fā)動機，那就需要重新設計曲軸、連桿、活塞、氣門、凸輪軸和缸體。這樣復雜的工作肯定會帶來超高的成本。此時再加上高轉發(fā)動機對于材料方面以及動平衡的要求，所以成本更是會急劇增加。
而現(xiàn)在的主機廠為了節(jié)省成本，早就轉投“模塊化發(fā)動機”陣營了，先設計出缸徑相同的單缸模板，然后再通過改變活塞的行程和缸體數(shù)量從而達到調整發(fā)動機排量的目的，以此來滿足不同車型的需求。
可高轉速發(fā)動機卻很難誕生于這些窄缸徑的模塊化發(fā)動機之下，因為如果缸徑不能變，那就只能通過減少發(fā)動機行程來實現(xiàn)降低活塞往復時間的目的了，但這樣勢必就會降低發(fā)動機的排量。可對于高轉速引擎來說，大幅砍掉排量，最終的馬力也會變的慘不忍睹。
2.4L的V8發(fā)動機
當然，解決辦法也不是沒有，雖然使用模塊化單缸強行制造高轉速發(fā)動機會導致排量變小，但排量不夠可以用缸數(shù)來湊。不過這樣一弄，這臺發(fā)動機的研發(fā)制造成本便會呈直線上升了。
此外，再加上滿足發(fā)動機動平衡標準所需的高精度凸輪軸、曲軸所帶來的成本，其實打造一臺高轉發(fā)動機的難度和成本都是很高的。也正因如此，現(xiàn)在大部分廠家只要不涉及高性能車，都是絕對不會打高轉速發(fā)動機主意的。因為就算造出來了，一般消費群體也承受不起。
除了發(fā)動機成本所帶來的價格飆升，對于消費者來說，高轉引擎的日常駕駛性也十分堪憂。受限于針對高轉速下動力的優(yōu)化，以及短沖程所帶來的影響，高轉發(fā)動機在任何時段的扭矩都可以“悲慘”二字來形容。
比如本田S2000上那臺著名的F20C引擎，雖然馬力達到了令人瞠目結舌的250匹，可它的最大扭矩卻只有203牛·米，且還需要在7500轉才能爆發(fā)。所以在日常駕駛時，你絲毫感受不到什么叫做“VTEC Kick in”，圍繞著你的恐怕只有起步無力和加速緩慢了。而這種尷尬只有當你把轉速踩到6000轉，踩到路邊吃瓜群眾像看傻子一樣看著你時，才能有所緩解。
而現(xiàn)如今，面對動輒1400轉就可以爆發(fā)出最大扭矩的小排量渦輪機，那些高轉速引擎的先天“殘疾”更會被無限放大。對于普通駕駛者來說，如此孱弱的低轉速扭矩，便會先入為主認為車輛動力不好，誰還管它100多匹的驚人升功率和8000轉爆發(fā)的最大馬力啊！大概率只會留下一句：這臺破發(fā)動機還不如1.0T三缸來得爽呢！
為了彌補低轉速下糟糕的扭矩表現(xiàn)，一臺高轉速發(fā)動機肯定也會使用減速比更大的變速箱，來保證日常的動力輸出。這時就會引發(fā)高轉速發(fā)動機的第三個缺點–油耗高。在高轉速情況下，發(fā)動機除了多吸氣多噴油會影響油耗外，單位時間內氣缸壁與活塞環(huán)之間的摩擦次數(shù)也會增加，這種額外的摩擦力勢必會增加油耗。
所以大家不要看到那些高轉速發(fā)動機的排量小，就理所應當?shù)恼J為它們會省油，實際上在日常駕駛時，10L/100km的油耗肯定是逃不掉的。如果再加上堵車，需要頻繁高轉速起步的話，那么達到15-20L/100km也不是什么難事。
除了高油耗需要讓廠家出血交罰款外，過高的排放污染也是高轉速發(fā)動機不可逾越的鴻溝。由于轉速過高，所以高轉速發(fā)動機對于排氣阻力有著十分苛刻的要求。可如果為了環(huán)保提高三元催化器的密度，便會直接影響到高轉引擎的動力輸出。
可惜，目前車企在應對愈發(fā)嚴苛的排放法規(guī)時，只能通過提高三元催化器密度，這種增加排氣阻力的方法來降低有害物質的排放。過大的排氣阻力顯然是對高轉速引擎不利的，甚至可能會導致一臺高轉速發(fā)動機在7000轉以后，動力輸出就呈現(xiàn)出下滑趨勢。這樣的話，7000轉以后的轉速除了聽個響，也就沒什么用了。
高轉速發(fā)動機富有魅力是毋庸置疑的，但在制造和使用上的種種問題，又讓其連帶了不少缺點。而這些缺點此前之所以沒被拿到臺面上說，主要是因為早期渦輪增壓發(fā)動機的問題也不少。
可隨著技術提升以及小號渦輪的適配，以往渦輪機低轉扭矩太差的問題也隨之消除，此時再加上渦輪機對于排氣速度的低要求，高轉引擎的缺點便瞬間顯露無疑了。與此同時，高轉發(fā)動機昂貴的制造成本也與新時代的發(fā)動機模塊化設計背道而馳，最終高轉引擎消逝在歷史長河之中也就不足為奇了。
不過，凡事都要往好的方向去看，雖然高轉速發(fā)動機在民用領域已經(jīng)完全消失了，可在追求馬力的賽車、改裝領域，高轉發(fā)動機依然是最優(yōu)的解決方案。畢竟在不考慮成本和排放的前提下，高轉自吸引擎絕對都是最線性、最高亢的那個！
