我們先來看看兩臺發(fā)動機，高金V缸650和鈴木SV650。

可以看出高金的沖程比鈴木的更短，那么可以由此推斷高金的發(fā)動機是一臺比鈴木SV650（70hp@8500rpm，60N·m@8000rpm）更加高轉的發(fā)動機嗎？

進一步推斷，它比阿普利亞RS660的沖程更短，所以這是臺比阿普利亞（100hp@10500rpm）更加高轉的發(fā)動機嗎？

實際結果卻不是這樣，高金650是一臺6750rpm就爆發(fā)最大馬力，5750rpm就爆發(fā)最大扭矩的“低轉機”。

為什么會跟大家常聽的不一樣呢？我們先引入一個發(fā)動機有效功率的計算公式：

從公式中得出，想要提高功率，最重要的是（1）增加發(fā)動機的氣缸數(shù)；（2）增加單缸工作容積；（3）提高發(fā)動機的平均有效壓力；（4）提高發(fā)動機轉速。

（1）（2）（4）大家都好理解，那么（3）呢？我就不再引入其他復雜的公式了，直接說結論。平均有效壓力與充氣效率ηv、指示熱效率和過量空氣系數(shù)之比ηi/a、機械效率ηm成正比。

為了提高充氣效率ηv，可以采用合理的進氣系統(tǒng)，盡可能地減少進氣阻力。設計性能優(yōu)良的配氣機構，選擇合適的配氣定時。影響充氣效率的變因有很多，如引擎轉速，汽缸頭進氣道的流量，氣門截面積的大小，凸輪軸的設計，進氣岐管的長度，燃料霧化的程度等等。若進氣岐管的長度經過校調，便可以在特定的轉速域達到超過100%的充氣效率。

為了提高指示熱效率ηi，可以提高壓縮比、等容度、絕熱指數(shù)等。

為了提高機械效率ηm，可以選擇最佳的配合間隙，選擇性能優(yōu)良的摩擦材料，設計合理的活塞結構，減少活塞環(huán)數(shù)，減少活塞裙部尺寸和軸承尺寸，改善發(fā)動機的潤滑系統(tǒng)的工作條件,保持發(fā)動機的最佳熱狀態(tài)，保證各零部件的加工精度等等。

根據馬力扭矩之間的公式：T=9549×P/n。由此得出：

由此也可以得出，四沖程發(fā)動機的扭矩主要與氣缸數(shù)、單缸工作容積、平均有效壓力有關。其中平均有效壓力又主要與充氣效率ηv、指示熱效率和過量空氣系數(shù)之比ηi/a、機械效率ηm有關。

其中充氣效率ηv對發(fā)動機扭矩的影響非常重要。充氣效率越大，引擎扭力越佳。例如川崎H2，由于采用機械增壓，提升了充氣效率，它能夠輸出140N·m的扭矩，而自吸的公升跑車，通常只有約110N·m。

但我們經常能夠看到一種觀點：沖程長=力臂長=扭矩大。

但我們從上也得知，扭矩實際上與沖程長短并沒有多大關系，為什么會這樣呢？

因為人們通常會誤認為活塞上的受力Fme（也就是上圖中人撬的力氣）是不變的。

但實際上，因為排量不變，所以沖程的增加會導致活塞受力面積的減少，也即Fme會同比減少，而不是保持不變，所以力臂確實變長了，但是力變小了。

相對于升功率，我們可以引入一個升扭矩的概念，即1L排量下產生的扭矩。凱旋火箭3扭矩夠大了吧，升扭矩僅90N·m/L，遠不如公升級跑車的110N·m/L。這也是一個判斷發(fā)動機壓榨程度的重要指標。

通過上面可知，通過優(yōu)化與平均有效壓力有關的參數(shù)（例如充氣效率最佳的轉速區(qū)間）。沖程短，可以是高轉機，也可以是低轉機。

但是沖程過長，一般只能做低轉機。因為這受限于材料的磨損、熱負荷、慣性質量、機械效率等因素，無論沖程長短，發(fā)動機的平均活塞速度Cm都相差不大。根據公式Cm=沖程×轉速/30000（m/s）。你可以計算一下自己車的Cm，一般都在25m/s以下，調校比較保守的甚至在20m/s以下。

也就是說，Cm相同時，沖程越長，發(fā)動機轉速就越低，否則機體就受不了了。轉速又與發(fā)動機功率密切相關，所以低轉機都沒有大馬力（同排量下）。

那么又出現(xiàn)了一個問題，既然發(fā)動機扭矩與沖程關系不大，那為什么又長短有別呢？都設置為短沖程不就好了。原因是沖程長的發(fā)動機熱效率更高。

（1）沖程長的發(fā)動機有更小的表面積容積比，也就是說同等排量下，其燃燒室的的表面積更小，散熱更少，則更多的熱量可用于做功。

（2）燃燒室更緊湊，火焰?zhèn)鞑サ交旌蠚饽┒说牡木嚯x最短，燃燒持續(xù)時間短，等容度高，意味著效率更高，同時也不易發(fā)生爆燃。

（3）相同的轉速下，沖程長的發(fā)動機的活塞移動速度更快，混合氣體的湍流度更高，燃燒速度更快，同樣也是提升了等容度，有利于提升熱效率。

熱效率高了，發(fā)動機也就省油了，短沖程發(fā)動機的熱效率是不如長沖程的，馬力大是靠壓榨轉速而來的。

根據扭矩公式，提高熱效率確實可以提高扭矩，但是是（沖程長→熱效率高→扭矩高），而不是（沖程長→力臂長→扭矩高）。但是提高的空間應該有限，否則在有限的轉速下，扭矩又高，如果還有大馬力，那賽車發(fā)動機都該是長沖程的了。

參考文獻：

《摩托車發(fā)動機設計》

https://zhuanlan.zhihu.com/p/164502243

https://zhuanlan.zhihu.com/p/165045097