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FD Type-R全解剖～本田最強核心K20A"  
2010-09-24 23:33:44|  分类： 默认分类|字号 订阅

作為汽車的核心，引擎的作用在於把燃油內在的化學能轉化為機械性的動能，從而推動汽車前進，引擎的結構和技術之優劣與汽車的性能輸出有著直接而緊密的聯繫。首開頭炮的就是HONDA新一代名機K20A DOHC i-VTEC引擎，由於內容極為精采及豐富，故分前後數篇以作連載，有紅頂熱血之心的Type-R車主就要敬請密切留意

高度完成的核心：K20A

 K20A Phase 3 - FD2

 K20A Phase 2 – DC5

論及HONDA的紅頂傳奇以及由之而引申的激情和高性能傳說，相信很多人都會首先聯想起過往的B系列引擎，接著就是全新的K20A紅頂引擎，前衛者更會聯想到配置在MUGEN RR（240ps）和MUGEN RR Advanced Concept（260ps，2.2kit）身上的碳纖頂K20A。紅色在汽車界可以說是別具意義的色彩，彷彿只有紅色才配得上作為高性能的標配顏色，這不獨體現在車身外觀色調之上，此種心理因素同樣反映在引擎方面，如MITSUBISHI的紅頭63、HONDA的F20C以及今次主角的K20A DOHC i-VTEC機器，也就只有紅頂的機器，才能將Type-R的Racing含義完全表達出來

 紅色激情，就等如是高性能的代名詞～

K20A是K系列的第一款引擎，採用前輩F20C引擎的小角度氣門夾角之設計，同時改為前吸後排的反置式佈局，藉以提升K20A這種高轉NA引擎的吸排氣順暢度，以讓大馬力輸出獲得最大的支援。而最新配置在Civic Type-R FD2身上的K20A引擎更是HONDA目前最完備的紅頂引擎（MUGEN RR/RR Advanced Concept身上的K20A除外），不但強化了冷卻機能，更對部分機件作進一步之改良以及強化，如採用全新設計的活塞及連桿機構，其Piston口徑x衝程為86x86mm的正方形設計，引擎的壓縮比達到11.7:1，比DC5更高，且進氣道以及排氣道均經過仔細的拋光工序，以令氣流通過更為順暢，大大提升吸排氣之效率，有利於馬力的提升。此外，引擎管理系統也被重新編寫，令原裝之馬力也達到225匹。而事實上，只要配合適當之改裝部件以及合理地改寫管理系統的話，K20A的引擎足以承受9,000rpm以上的轉速，也為馬力提升預留了空間，這對於一副NA引擎來說實屬難得 .. 

 K20A的總排氣量為1,998cc（MUGEN 2.2kit的K20A除外），缸徑x衝程為86mm x 86mm，採用的是正方體行程設計，壓縮比高達11.5：1，目前最大馬力為225ps/8,000rpm（FD2），峰值扭力為21.9kg-m/6,100rpm，紅區高達8,400-8,600rpm，可見K20A是名副其實的高轉機器

 MUGEN RR在植入240ps馬力的K20A後，每個轉速區的扭力及動力輸出源源不絕

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HONDA K20A三段變身 & MUGEN K20A

K20A Phase 1

 K20A引擎由2001年推出至於已有8年的時間，當中已歷經三代的進化，第一代的Phase 1為EP3及DC5 Type-R身上的紅頂機器。K20A是HONDA新開發的主力引擎，紅頂版本採用DOHC VTEC技術，此外為了將升程/作用角切換技術昇華，生氣凸輪軸部分加上了VTC可變活閥正時系統，令引擎的Valve Timing更富彈性地因應負荷而切換，改善油耗及強化低速扭力表現。至於前吸後排的引擎佈局亦是HONDA車廠的一大突破，廠方表示這種佈局有助縮短排氣行程，藉以提升馬力輸出。在86 x 86mm的缸徑x衝程設計下，1,998cc的K20A機器能夠爆發出220ps/8,000rpm以及21.0kgm/7,000rpm的馬力及扭力輸出，性能已比B系列引擎大幅提升了

K20A Phase 2

 隨著EURO-R ACCORD CL7的面世，Phase 2的K20A也隨之而推出，Phase2的K20A進一步改良了Phase 1的缺點而使之更為完善改善的地方包括有水路冷卻不足、吸氣歧管設計所引致的氣流阻力問題等。此外，為了彌補CL7車身重量（1,390kg）的問題，Phase 2 K20A的22.5kgm峰值扭力提前在6,700rpm發放，令引擎在低中轉時的扭力更為充沛，即便推動著比Civic更重的車身也不失應有的運動性能。此外，相比Phase 1，Phase 2的K20A在生氣組件、盤頭、崢口、水膽、油底等均經過改良而與Phase 1的不可共用，也就是說除了凸輪軸、活塞、連桿等主要構成部件外，Phase 2的K20A有六成零件是全新開發的。其馬力輸出也達到220ps/8,000

K20A Phase 3

 在07年末，Civic Type-R FD2面世，K20A引擎再度作出進化而衍生出Phase 3，在改良方面，HONDA技術開發部採用了Phase 2作藍本，而將整個盤頭部分運用上與NSX相同的研磨技術加以打磨內壁，減低內阻以確保引擎的吸排氣更為順暢，生氣歧管亦運用上Phase 2時的長火箭筒式設計，維持較短而直接的進氣流程。Throttle方面首次在Type-R車系上加上DBW電子油門系統，口徑由過往的62mm擴大至64mm。燃燒室的容量作出輕微的修改，令引擎的壓縮比由過往的11.5提升至11.7，至於排氣管的集流管部分亦經過銳角化，強化引擎的排氣效率。在新技術的各項配合下，FD2 Type-R的K20A引擎馬力提升至225ps/8,000rpm，扭力輸出亦高達21.9kgm/6,100rpm

MUGEN K20A

 MUGEN RR K20A

 MUGEN RR ADVANCED CONCPET 2.2L K20A

在擁有225ps馬力的Civic Type-R FD2面世後，相信有不少人都應該作為容積僅1,998cc的NA引擎，K20A的潛能已被發揮至極限，但HONDA御用改裝商MUGEN顯然並沒放棄更上一層樓的想法，並將MUGEN長久以後累積的引擎改造經驗應用在改良K20A之上，同時在MUGEN RR發佈的同時，一併將這顆由MUGEN一手改造的K20A安裝進去，令RR的馬力比FD2更高出15ps而達到240ps。在進氣方面，MUGEN RR的K20A的進氣歧管面積比FD2的加大了30%，令生氣更有效率地導入燃燒室外，而集氣箱也改用了容量更高、剛性更強的Carbon產品，獨特的內部設計令進氣更為順暢迅速，而風隔也改用高流量且集塵率(99%)極高的產品，有效減低進氣阻力，同時將高轉時的Pumping lose控制在最低限度。至於引擎內部方面，MUGEN將高速凸輪軸的氣門升程進一步增加，以令高轉速時能獲得更多的進氣量，既然凸輪軸經過改良，負責令氣門迅速回彈的valve spring當然也換上了MUGEN的強化部品，這款橢圓形valve spring的圈數和直徑均有所加大，以支援氣門獲得精確的開合作動。至於排氣方面則將頭批形狀稍作修改，並採用高強度的不鏽鋼製4-2-1設計，4合2處的管徑也比FD2的增加了少許，配合令表面光滑的新式熔接技術以及高流量催化，有助降低排氣干涉現象。在改良了吸排氣以及凸輪軸等配置下，令RR的K20A相比FD2的又跨進了一步。此外，在09年的東京改裝車展上，MUGEN更展出了最新的MUGEN RR ADVANCED CONCEPT，安裝在其上的K20A引擎更獲得更進一步之進化，更換了矮一點的引擎活塞（缸徑x衝程：87 x 90.7mm）以及其他強化部品，令汽缸容積由1,998cc增加至2,157cc，而峰值馬力也提升至260ps/8,250rpm，相信在正式完成及推出市場後，必然會引起新一番哄動

歷代K20A性能較量：
車型 EP3 DC5 CL7 FD2 MUGEN RR MUGEN RR ADVANCED CONCEPT
引擎 K20A K20A K20A K20A K20A K20A
容積(cc) 1,998 1,998 1,998 1,998 1,998 2,157
缸徑x衝程 86 x 86 86 x 86 86 x 86 86 x 86 86 x 86 87 x 90.7
壓縮比 11.5 11.5 11.5 11.7 11.7 -
馬力(ps) 215/8,000 220/8,000 220/8,000 225/8,000 240/8,000 260/8,250
扭力(kgm) 20.6/7,000 21.0/7,000 22.5/6,700 21.9/6,100 22.2/7,000 24.0/6,000
每公升輸出 107.5 110.0 110 112.5 120.1 120.5
重量(kg) 1190 1,170 1,390 1,270 1,255 1,095
馬力重量比 0.18 0.19 0.16 0.18 0.19 0.24
VTEC POINT(rpm) 6,000 6,000 5,700 5,800 - -
MAX REV(rpm) 8,600 8,600 8,800 8,600 8,400 -
變
速
比 一波 3.266 3.266 3.266 3.266 3.266 -
二波 2.130 2.130 2.130 2.130 2.130 -
三波 1.517 1.517 1.517 1.517 1.517 -
四波 1.212 1.212 1.147 1.147 1.147 -
五波 0.972 0.972 0.921 0.921 0.921 -
六波 0.780 0.780 0.738 0.738 0.738 -
減速比 4.764 4.764 4.764 5.062 5.062 -

 EP3

 DC5

 CL7

 FD2

 MUGEN RR

 MUGEN RR ADVANCED CONCEPT

完全強化的紅頂機器

 這副K20A是HONDA研發的PHASE 3版本，並安裝在CIVIC TYPE-R FD2身上，同時更被MUGEN以之為藍本用來加以改裝而成為RR及RR ADVANCED CONCEPT身上的K20A

為了令大馬力輸出的實現得到最佳支援，K20A內部的活塞採用高強度材質製造，以承受強大的爆發力，且活塞表面附有能夠有效減低摩擦和阻力的特殊塗層，以在進行往復運動時有助提升活塞之運動順暢度及速度，同時另設機油噴嘴以為活塞本體進行冷卻

至於活塞連桿的長度則為139mm，長度衝程比為1.62：1，其強度及扭力表現絕對比過往的HONDA名機如B系列等（如B18C的也僅為1.58：1）為佳。因應整體之強度因素以作考慮，相連的曲軸也是以鍛造來換取高強度的內質以承受高轉運轉的輸出。另外，為了抑制震動並提升整體之承受力，故軸承蓋設計也是採用各缸相連的結構。記得過往曾有評說K20A的缸體強度為日系引擎中難得之輩，甚至有說其缸體強度比NISSAN的RB26有過之而無不及

對於NA引擎來說，吸排氣系統以及配氣正時系統對於馬力及扭力輸出是至關重要的機構，為了確保引擎在運作時能夠定時吸入新鮮帶氧空氣，並及時將燃燒後的廢氣排出，故K20A採用了DOHC雙頂置凸輪軸設計，以令吸排氣更富效率。在K20A內部，基於i-VTEC系統本身已比一般非VTEC引擎複雜，為了有效縮短凸輪軸與氣門之間的距離，省卻較長的氣門挺桿，同時簡化配氣機構，故採用了頂置凸輪軸的設計。而且K20A運用的雙凸輪軸能夠精確地將兩個進氣門和兩個排氣門分開來控制，令氣門的開啟時段更準確，配合i-VTEC系統，令配氣正時更為精準。另外，基於頂置凸輪軸與氣門之間的距離短，故傳動用的搖臂得以採用較短和輕的零件，且進氣凸輪軸和排氣凸輪軸在分開後，有利於增加氣門佈置的自由度，令火嘴可以更容易地佈置在K20A的兩個凸輪軸之間，也就是燃燒室的中心位置上上述的特點絕對有利於K20A這類高轉機器的性能發揮 

 雖然K20A的峰值馬力及扭力不及F20C，其尾段爆發力亦稍遜，但在「爆TEC」前中段的動力輸出相比F20C來說更為線性而細緻，動力輸出曲線相當平滑 .. 

 紅頂自來就是HONDA最強核心的表徵，其線性而平穩的輸出表現著實教人沉醉不已

 鋁合金製作的K20A在重量上較過往的B系列引擎為輕，減低了一些迴轉慣性，加上FD2的六速波箱，檔檔密齒的綿密輸出令FD2擁有更靈活的加速空間 

 K20A使用鋁合金的缸體，卻擁有不遜於鐵鑄的RB26之強度

 FD2 Engine上的鋁合金油底殼是紅頂K20A才有的配備

 K20A採用前吸後排的佈局，令吸排氣效率更高，有利於高轉表現

 Phase 3 K20A的進氣歧管採用長火箭筒式設計，確保有短而直接的進氣流程

 FD2的K20A採用電子油門，而Throttle的口徑亦由DC5的62mm增大至64mm，令吸氣效能獲得進一步之提升，有助爆發更大馬力

 FD2的K20A由HONDA以機械裝嵌，因此售賣至外地的引擎一般都會連同吸排歧管。圖中的便是FD2的K20A引擎。DC5雖已停產一段時間，但東南亞各地仍有不少車手會以DC5作賽，MUGEN以人手裝嵌的K20A正是予車手作替換之用。為減省成本故只包括引擎本體而沒有排歧管

 後排格局的死氣蕉為短行程的4-2-1格局，有利於順暢的排氣效率，同時不會過分損失低扭

 原裝的軚泵看似塑料實為鐵製品，剛度十足

 自上而下、自右而左分別是皮帶PULLEY、軚泵、曲軸PULLEY，全為金屬製品，重量因應高性能的要求而不會太重，令轉動慣性降低，同時減輕引擎的負荷

 基於K20A的設定是以高轉而偏向RACING的設計，而高度燃燒所產生的碳化物有可能會滲入機油之中，久而久之會對引擎內部機件構成相當大的損害，HONDA專門為K20A而安裝的OIL FILTER就能夠有效濾清雜質

 針對早期K20A冷卻效能略遜的缺點，在開發CL7時已針對冷卻水路作出改良，故在FD2身上的K20A已毋須擔憂冷卻效能不足的問題。 

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正方體汽缸設計

 K20A採用86 x 86mm的正方體缸徑衝程結構，是典型的高轉取向型機器，故高轉的馬力輸出強勁。 

為了平衡扭力與高轉馬力的綜合性能，故K20A採用了86 x 86mm缸徑x衝程的正方體汽缸結構，整個汽缸與燃燒室的壓縮比高達11.7:1（FD2），高密度的壓縮油氣有助於強大動力的爆發以及大馬力的輸出表現。一般說來，採用長衝程設計的引擎，其峰值扭力出現得較早，這是由於活塞在汽缸內跑一次的距離較長，故產生的動力加速力更大，也就代表這是扭力重視形引擎，其優點是起步加速爆發力強，但缺點卻是極速不能做到很高。至於短衝程設計的引擎，由於活塞每次往復的行程短，故可以跑得很快，有利於提升極速，但由於每次往復所產生之動力加速力較低，故需要更高的轉數才能獲得足夠的動力輸出。而K20A採用的正方形結構，剛好就平衡了扭力與極速的需求，且設定又偏向於高轉形取向，86mm的大缸徑在燃爆時有較大的接觸面積，有利於大馬力表現。故簡單點來說，K20A是一副重視高轉大馬力的引擎

 今次在MAN AUTO PARTS拍攝得的一批DC5 K20A，是經過MUGEN加以改造的，從M字編號已可得知。其與一般生產線所製造出來的有所不同，特別針對競技而改造的

 K20A在點火性能方面亦經過強化，使引擎得到精確的燃爆效能

 圖示這副DC5的K20A在生死氣管道方面沒有經過太大的加工，但到了FD2時，也就是Phase 3的K20A則經過了加工研磨，以令進氣和排氣更為順暢而無亂流干擾

DC5 K20A的排氣管道同樣沒經過研磨，當然到了FD2、RR的K20A也是經過HONDA/MUGEN加工的

 紅頂 x i-VTEC

 紅頂K20A在配氣系統上採用了i-VTEC（intelligent-Variable Valve Timing and Lift Electronic Control ）系統，也就是在吸排氣兩側均設既有的窄角度DOHC VTEC系統以外，再加上在進氣凸輪軸加上VTC系統，兩者合而為革新的i-VTEC系統。此外，據悉HONDA已完成了最新一代的Advanced VTEC系統，可能也會植入未來的紅頂引擎之上

如全文序言所述，引擎的作用在於把燃油內在的化學能轉化為機械性的動能，從而推動汽車前進。以一般直列引擎為例，其運作原理是通過將可燃混合氣體在汽缸內進行燃爆，以燃爆所產生的高壓力量推動活塞進行往復運動，再通過相連的連桿來轉動曲軸，從而輸出扭力，扭力與轉速結合，就構成了引擎的功率。在引擎的運作過程中，燃油的能量也就只有三成左右是被利用來做功。而按照化學及物理定律，要讓引擎產生更大的動力，就必須要燃燒更多的燃油及空氣，增加汽缸容量及汽缸數或是採用增壓的方式都是簡單直接而可行的方法，故大cc的機器或是Turbo-charged/Supercharged引擎會有更強勁的動力輸出。然而，重視NA引擎的HONDA卻發現到除了上述兩種方法以外，只要加速燃油的燃燒速度，同樣可以達到增大馬力之目的，故高轉速機器從來就是HONDA的成名絕技。而隨著引擎轉速的增加，吸排的混合氣量也會相應增長，故HONDA開發出VTEC系統以讓吸排氣門的開合更精密及寬闊

HONDA的VTEC（Variable valve Timing and lift Electronic Control）可變氣門正時和升程電子控制系統能夠根據K20A的轉速、負荷、水溫等參數之變化，而自行調整配氣正時以及氣門升程，以讓引擎不論在低、中、高轉下均獲得最佳的輸出效能。紅頂K20A的進氣端和排氣端凸輪軸設有三個凸輪，分別頂動氣門搖臂軸上之三個搖臂，當引擎處於低轉時，三個搖臂之間並無任何連接，而左邊及右邊的搖臂則分別頂動兩個進氣氣門（K20A的每個汽缸內均有兩個進氣氣門以及兩個排氣氣門，四缸共十六個valve），以令兩者具有不同之正時和升程，達到擠氣作用的效果，此時中央的高速搖臂則只是在搖臂軸上作無意義的運動而沒有頂動氣門運作。當引擎運行到爆TEC設定的高轉速時，ECU就會根據車速、水溫、轉速而進行分析，當ECU認為引擎需要切入到高速運作模式時，就會發出訊號以打開VTEC電磁valve，令高壓機油進入氣門搖臂軸內頂動piston，以讓三個搖臂連成一體，讓兩個氣門進入高速運行模式。由於中間大凸輪比其餘兩個凸輪為高，升程較大，故可令氣門的開啟時間延長，藉以讓更多的空氣進入以及讓更多的廢氣排出

而當轉速降低至一定程度後，ECU就會再發出訊號以打開VTEC電磁valve，讓壓力機油獲得釋放而毋須再頂動搖臂軸內之piston，從而讓氣門回復低速運行模式。簡易點來說，VTEC的作用在於讓K20A的氣門在高轉速時增加開度，而在低轉速時適當降低開度，同時兼顧到高速的動力性以及低速的平順性 ..

 低轉時的氣門開合只有兩個半開，進氣量維持在一般水平

 高轉時的氣門開合為兩個全開，令進氣量及氣門開啟時間大幅增加

至於i-VTEC就是在VTEC的基礎上再加入VTC系統組合而成的。VTC也就是Variable Timing Control進氣門相位角連續性控制系統，這是一組進氣門凸輪軸正時可變控制機構，透過ECU控制程式而對進氣門的開啟/關閉進行精密之控制。正確點來說，就是以油壓控制的方式讓進氣門正時隨著引擎轉速之提升而提前，從而獲得最佳的進氣效率，其最大作動角度為50度，VTC的出現有效解決了過往F20C最大馬力較遲實現的詬病。另外，K20A同時將氣門搖臂改為滾珠軸承結構，免除了舊式引擎需要定時調整氣門間隙之問題

吸、排氣門在不同正時、重疊角度和升程的配搭和組合下可得出不同的性能表現，i-VTEC就是據此來組合出連續可變的氣門正時和重疊角度。其運作的原理是當K20A處於低轉速時，此機構會將每個汽缸內其中一個進氣門關閉，以使燃燒室內形成一股混合氣渦流，集結在火嘴附近點燃做功。而當K20A處於高轉速狀態時，則及時提高進氣門的開度及延長開啟時間，以獲得最大的充氣量。在整個過程中，VTC機構令氣門重疊時間更為精準，以達至最佳的吸、排氣門重疊時間，並有效提升引擎的功率多達兩成。另外，K20A採用前吸後排的格局，且在生氣pipe上增設了可變長度裝置，在低轉時增長吸氣行程以提升氣流流速，有利於增加低扭，至於死氣蕉則縮短了長度，也就是空間縮減與催化之間的距離，以令催化器更快進入適當之工作溫度，有助控制廢氣排放。此外，在引擎一啟動後，i-VTEC就會馬上介入運作，也就是不論在低轉速或是高轉速狀態下，VTC都會運作，以彌補VTEC在一定轉速後才介入運作的缺憾 ..

 紅頂K20A的進氣端凸輪以及排氣端凸輪均擁有高低分明之三個凸輪結構，這種設計用處在於低轉時以小凸輪來控制兩個氣門半開，而在高轉時則以中間之大凸輪加入運作以讓兩個氣門全開，以大幅增加氣門升程

 這兩個藍色的插頭就是FD2 K20A凸輪軸位置Sensor

 DC5的凸輪軸Sensor清晰易見

 i-VTEC機構是在VTEC的基礎上加入了VTC進氣門相位角連續性控制系統，以組合出連續可變的氣門正時和重疊角度

 -VTEC在VTEC的基礎上再加入VTC系統組合而成的。VTC實際上是一組進氣門凸輪軸正時可變控制機構，透過ECU控制程式而對進氣門的開啟/關閉進行精密之控制。在整個過程中，VTC機構令氣門重疊時間更為精準，以達至最佳的吸、排氣門重疊時間，並有效提升引擎的功率多達兩成

 -VTEC優化了K20A的進氣和排氣效能，令K20A不論在高轉或是中低轉均有出色的性能表現

VTEC運作解構

 在Stage 1，也就是低轉時，油壓室上下兩段均沒有壓力機油流入，故搖臂的三段均可自由運動，而由於三段均為獨立，故在低轉時中央的高速凸輪雖也同在轉動，但不會影響或控制到氣門的運作。此時，兩個進氣門開啟的升程和時間未必一致，這是由於左邊的進氣門受到左邊凸輪的控制，而右邊的進氣門則受到右邊的凸輪控制，這是為了要能在缸體內產生渦流效應，以令燃燒更為完全及有效率 

而在Stage 2，也就是中轉時，油壓室的上半部有壓力油流入而令搖臂的最左部分和最右部分連接起來，而位於最右邊的中轉速用凸輪軸開始作動而令兩個氣門同時受到最右邊的凸輪操控，而令開啟的升程和時間一致

在到達Stage 3時，即高轉速時，搖臂的三個部分因油壓作用而相連起來結為一體，此時，中間的高轉用凸輪起著主導作用而同時控制著左右凸輪，此時氣門開啟的升程和時間均達到最大，以讓汽缸獲得最大的充氣量

K20A的保養 

對於設有i-VTEC系統的K20A來說，在選用機油時，不要以為使用10W-50等黏度較高的機油才算合適，其實不然，對於i-VTEC機構來說，像5W-30/10W40這等略稀一點的機油反而更合適，這是由於K20A油道細密，較稀的機油擁有更佳的流動性而不會阻塞油路，更有利於到達爆TEC轉速時的反應以及在高轉速下的冷卻效能。事實上，黏度較低的機油還起到減低曲軸運轉阻力的作用，可以讓K20A的轉提提升得更快，間接增強汽車的動力以及減低油耗

然而，K20A基於高轉引擎的特性，故在「爆TEC」時會有過分消耗機油的情況出現，而太稀的機油更消耗得快，所以也不宜使用黏度太低的，為了在潤滑效能以及消耗機油之間取得平衡，他們均建議使用10W40左右黏度的機油為合適。至於作為車手的James Tang則認為可以嘗試使用更稀一點的如5W40的機油，以獲得更佳的高轉表現 ..