本田全新2.0T发动机拆解

    [汽车之家 发动机拆解]  广汽本田冠道将于今年第四季度上市，这款全新SUV的直接竞争对手是以广汽丰田汉兰达为首的合资品牌中型SUV。为了让冠道能够在中型SUV市场“一炮而红”，本田为它搭载了一个全新的2.0T涡轮增压发动机。这款搭载地球梦技术的2.0T发动机在动力参数上相比同排量竞品有着一定的优势。究竟该发动机是如何实现动力和燃油经济性平衡的呢？这款发动机的VTEC气门正时和升程控制系统又有怎样的特点呢？这款发动机与思域Type R上采用的2.0T发动机又有怎样的关系？本文的拆解将逐一为您解读。

    早些年，日系厂商在中国投放的发动机产品一直以自然吸气为主，油耗低、皮实耐用、动力够用是这些发动机产品给消费者的主要印象，也是一部分消费者钟爱于日系车的原因之一。随着兼顾动力性和燃油经济性的欧美小排量涡轮增压发动机迅速推向市场，日系自然吸气发动机的优势显得越来越弱。一些敏锐的日本厂商在几年前就已经意识到市场的变化，开始了新一代涡轮增压发动机产品的研发。

    可能大家此前在我同事黄荣嘉撰写的《全面反超对手 本田混动/涡轮技术解析》也了解到一些关于本田新一代涡轮增压发动机的信息，这三款发动机除了排量不同，其VTEC气门控制机构有着各自的特点，主要体现在气门升程控制机构配置的不同。其中，1.0T发动机在进气侧配置了气门升程控制机构，2.0T发动机在排气侧配置了气门升程控制机构，1.5T发动机没有配置气门升程控制机构。不同的配置更多为了在成本与效能之间取得平衡。（注：本田VTEC技术主要包含气门正时调整和气门升程控制两项主要技术。只要发动机搭载上述两项技术之中的一种或以上，本田便会把该发动机称之为搭载VTEC技术的发动机。）

● 最强动力参数秒杀同级

    此次拆解的本田2.0T发动机在参数上超越了一众同级竞品，从下表可以看到在最大功率和峰值扭矩上面都是同级别最强，本文将与大家一起看看这款车型究竟靠什么达到这样的参数？

● 配置排气门升程控制系统意欲何为？

    冠道上搭载的这款2.0T发动机除了配备主流的进排气可变气门正时系统外，还在排气门一侧配置了气门升程控制系统，可以对排气门的升程实施分段式控制。本田的K系列发动机中，只有搭载在Type R等性能车型上的红顶K系列发动机（如第三代思域Type R上的红顶K20A自然吸气发动机）会在进排气两侧都配置气门升程控制系统；普通版本车型上搭载的K系列发动机（如国产第七代雅阁上的K20A7自然吸气发动机）一般只会在进气侧配置气门升程控制系统。那冠道上搭载的这款2.0T发动机为什么会只在排气侧搭载气门升程控制系统呢？在解决这个问题之前，我们首先来稍微复习一下本田气门升程控制系统的机构和原理。

   下面的这个视频是我们此前拆解的本田L15B2 1.5L发动机（搭载在现款本田飞度、锋范等车型之上）时拍摄的进气侧气门升程控制机构摇臂展示视频。本次拆解的本田K20C3 2.0T发动机的排气侧气门升程控制机构摇臂在结构上与之类似。

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『本田气门升程控制机构摇臂展示』

    言归正传，冠道上搭载的这款2.0T发动机之所以会在排气侧设置气门升程控制系统与它是一款涡轮增压发动机有着莫大的关联。在今年早些时间发布的一些新型涡轮增压发动机（如马自达2.5T、大众1.5TSI）都通过一些措施来促进气缸扫气过程。通过促进气缸扫气可降低废气残留量，降低气缸温度，抑制爆震，提升压缩比，最终实现动力和燃油经济性的提升。

    冠道搭载的这款2.0T发动机通过为排气门配置气门升程控制系统，利用排气门开度变化控制排气阻力。从本田工程师的介绍中我们也得知，该发动机的排气侧气门升程控制系统是根据发动机负载高低来调整排气门升程的。

   同时，利用进排气可变气门正时机构动态调节气缸扫气强度，确保废气残留量处于合适的水平，避免因EGR比率上升，废气残留量增加而导致发动机工作不稳定；此外，较小的排气门升程使得废气流速有所增加，一定程度增强了排气脉冲强度，对于抑制涡轮迟滞现象有一定帮助。

    应用在本田冠道上这款2.0T发动机并没有像大众1.5TSI发动机和马自达2.5T发动机那样，采用了结构较为独特的涡轮增压器来增强气缸扫气效果，而是巧妙地在发动机排气侧配置了本田特有的VTEC气门正时和升程控制系统，实现在不同工况下对气缸扫气效果以及内部EGR比率的控制，从而实现排放水平和发动机性能的提升。

● 冠道的2.0T发动机与第五代思域Type R有何不同？

    带有本田地球梦技术的2.0T涡轮增压缸内直喷发动机最先是用在第四代思域Type R（底盘代号为“FK2”）之上，发动机代号为“K20C1”。而此前已被曝光谍照的第五代思域Type R（基于第十代思域的底盘），其上搭载的是代号为“K20C3”的2.0T发动机。冠道上搭载的2.0T发动机型号同样为“K20C3”。难道第五代思域Type R上搭载的发动机与冠道上搭载的发动机是一样的？

    为了得到问题的答案，我们特意咨询了来自日本本田技研的工程师。据工程师介绍，冠道和第五代思域Type R上搭载的2.0T发动机基本硬件是相同的，如缸体、活塞、连杆、曲轴等部件。两款车型搭载的2.0T发动机最大的区别在于冠道上搭载的2.0T发动机配置了能够抵消活塞往复惯性力矩的平衡轴，而第五代思域Type R上搭载的2.0T发动机则没有配备，为的是进一步减少内部运转阻力，提升动力输出。

    两款车涡轮增压系统的最大增压值也有一定区别，注重动力性能的第五代思域Type R最大增压压力会更高一些。

    冠道和第五代思域Type R是两款不同类型的车，发动机舱空间大小有较大的区别，所以发动机进排气管路因应车型不同而有所调整。但两款车的中冷器零件（对增压后的空气进行冷却的零部件）是相同的。

● 拆解中我们将看到更多本田的黑科技

    上面我们为大家揭示了本田冠道上搭载的2.0T发动机与第五代思域Type R上的2.0T发动机的区别以及在排气侧配置VTEC气门升程控制系统的原因。下面我们将开始正式的拆解，挖掘这款发动机更多不为人知的黑科技。

● 进气、供油和点火系统

    本田的这台K20C3 2.0T发动机是继L15B9 1.5T发动机后，本田在中国市场投放的第二款涡轮增压直喷发动机。我们的拆解就从进气、供油和点火系统开始吧！

   现在市面上在售的新型涡轮增压汽油发动机上大多会采用一种叫做高滚流燃烧室的设计。这种设计通过进气道角度及气缸进气口形状的优化设计，增强进入气缸新鲜空气的滚流强度。在进气行程中制造强滚流能提升发动机燃烧效率，从而降低燃油消耗率。

   如果各位网友对于火花塞这个零部件的参数还不是很了解，推荐您阅读《实用型技术手册（4） 火花塞技术揭秘》，通过该文章您能了解到更多关于火花塞的实用知识。

● VTEC气门正时及升程控制系统

    VTEC气门正时及升程控制系统作为本田的专利技术，每次进行本田发动机拆解都必须重点关注。前文我们也已经介绍过，本田之所以会在这款K20C3 2.0T发动机的排气侧设置气门升程控制系统，主要是为了对气缸扫气效果以及内部EGR比率进行控制，实现排放水平和发动机性能的提升。下面我们通过拆解，进一步来看看VTEC气门正时及升程控制系统的结构。

   该发动机的米勒循环工作模式在部分负荷工况下介入，目的是利用热效率较高的米勒循环工作模式来提升燃油经济性。在中低负荷工况下，通过进排气门正时调节器控制气缸扫气强度，保证内部EGR比率处于合理范围内，避免因为废气残留量过大而导致发动机工作不稳定。更多米勒循环工作模式的解读，可参看《高压缩比的秘密 拆创驰蓝天2.0L发动机》的介绍。

    本田在不同类型发动机上采用的气门升程控制系统虽然结构相似，但作用并不相同。本田在这款K20C3 2.0T发动机的排气侧引入了气门升程控制系统，为的是在中低负荷工况下降低发动机排放，提升废气流速，抑制涡轮迟滞；在高负载工况下，降低排气阻力，提升发动机的功率输出。

● 集成式排气歧管与涡轮增压器

    和很多主流涡轮增压缸内直喷发动机一样，本田2.0T发动机也采用了在气缸盖内集成排气歧管的设计。集成式排气歧管技术可以让处于冷机工况的发动机快速升温达到最适工作温度；在高转速下能够通过气缸盖内环绕在排气歧管四周的水套快速带走热量从而降低排气温度，避免爆燃现象的发生或减少混合气加浓喷射导致的燃油消耗。

● 水泵/空调压缩机/发电机/启停电机

    本田K20C3 2.0T发动机采用了比较传统的机械式水泵。而且该发动机用于控制冷却系统大小循环的依然是一个传统的石蜡式节温器。当冷却液温度达到一定程度时，石蜡式节温器会动作，把冷却系统由小循环切换至大循环模式。

● 抵消振动的平衡轴

    根据发动机原理，相对于与发动机连接的车身等部件，理想的直列四缸四冲程发动机主要存在二阶往复惯性力不平衡。为了抵消上述二阶往复惯性力，进一步提升发动机的运转平稳性，该2.0T发动机底部设计有两根旋转方向相反，转速为曲轴两倍的平衡轴。所谓发动机的二阶振动，就是振动频率为发动机转速频率两倍的振动。

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『本田2.0T发动机平衡轴转动演示视频』

    不是所有的直列四缸发动机都会在发动机内部设置能够抵消二阶振动的平衡轴。本田K20C3 2.0T发动机之所以在发动机内设置平衡轴，主要还是考虑到这款发动机装载车型的定位较高，对于发动机运转平顺性有更高的要求。

● 让缸体更“结实”的分体式设计

    本田2.0T发动机的缸体采用的是分体式设计，相比起龙门式缸体设计有更好的刚性，对于抑制发动机工作时产生的振动有正面作用。

    我们可以看到本田2.0T发动机的缸筒之间设计了冷却液槽，相同的设计我们在福特1.5T发动机上同样可以看到。这些冷却液槽是为了减低缸筒顶部温度而专门设计的，利用流动的冷却液迅速带走积聚在气缸排气侧热量，能有效避免早燃或爆震现象的发生，提升发动机的平顺性。

● 冷却油道让活塞不再“发烧”

    本田2.0T发动机的活塞除了在侧面喷涂了常见的减摩涂层外，还在活塞内部设置了润滑油冷却油道，可以通过流动的润滑油从内部降低活塞顶的温度，从而降低燃烧室的温度。

    我们可以看到，活塞底部有两个圆孔，这两个圆孔是冷却油道的进油孔和出油孔。润滑油道内的润滑油是通过位于缸体底部的润滑油喷嘴喷入冷却油道内的。机油流经活塞内部能更有效带走活塞的热量，降低活塞的工作温度。

● 活塞/连杆/曲轴

    曲柄连杆机构是发动机中的主要运动机构，其功用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力矩转变为曲轴对外输出的扭矩，以驱动汽车车轮转动。曲柄连杆机构的强度以及平衡措施对于发动机寿命和运转平顺性有重要意义。

全文总结：

    本田K20C3 2.0T发动机采用的高滚流燃烧室设计是目前的一个主流设计方向，能够提升混合气燃烧速度，提升燃效。在活塞内部设置冷却油道的设计也是我们发动机拆解节目首次看到，这种设计为发动机活塞冷却提供一种更为有效的新思路。随着本田在今年内完成其新一代涡轮增压发动机在中国市场的初步布局，新一轮发动机性能竞赛或将拉开帷幕。这将是一场精彩的科技竞赛，我们拭目以待吧！最后我们特别鸣谢广汽本田以及东风本田发动机公司对本次采编提供的协助与支持。（图/文 汽车之家 常庆林 摄 汽车之家 黄荣嘉/陈海佣）