同款发动机如何通过调校达到巨大的动力差异？

问题问如何调低峰值输出，那么首先要看峰值输出是什么决定的

这里我们说的峰值输出，更具体就是指峰值功率。而功率=扭矩 * 转速。

而再进一步，扭矩取决，或者说正比于 bmep 和排量，break mean effective pressure，关于这个概念可以看下面这个链接，科普做的很好：

Brake Mean Effective Pressure （BMEP）： The Performance Yardstick

简单的说，BMEP 来自两大因素：1。填充效率，也就是有多少量的空气和燃油混合气被压缩，点燃，膨胀做功。2。压缩比。压缩比更高意味着热效率越高，也就是说同样量的空燃混合汽，可以转换为更大的机械能。

转速则实际上对应的是活塞的运动速度，而后者是存在物理上的上限的，因为速度高到一定程度，摩擦导致的功率损失会令功率因转速上升的提高得不偿失。另一方面，转速上来之后，意味着进气时长变小，因而影响填充效率。同时转速高起来之后意味着曲轴，连杆，活塞乃至进排气总成的各个活动部件（英文是 valvetrain，我不确定具体中文是什么所以大致翻译）工作强度提高，因此也需要强化并带来额外的成本，以及瓶颈。

所以我们现在总结一下，要更大的功率输出，就需要更大排量，更好的填充效率，更高的压缩比，更高的转速。但实际上一方面这几个参数单一都有来自物理上的上限，比如压缩比高到太高会导致发动机内混合汽不经点燃而自发燃烧（对于汽油机）也就是爆震，排量大在其他因素相当时会导致体积重量更大，等等;另一方面比方说转速和填充效率，高到一定程度会存在此消彼长的关联，因此也需要权衡找到最优点。所以实际上要做一个高输出的发动机，在有体积重量限制的前提下，实际上是很有挑战的工作。

那么现在回到问题本身，同款发动机是如何调校达到巨大的动力差异呢？

那不外乎也从上述几个决定峰值输出的因素着手。

首先既然是同款，那么压缩比是不太可能再调节了。不是不能做，是不划算，因为有更廉价的选择。排量很可能也不变，因为原则上多一个排量意味着每个排量的产量会变少，不利于发挥规模优势。那么要动的也就是填充效率和转速了。

我们先看填充效率。

对于自然吸气发动机而言，进气是"抽"到气缸里的，利用的是气缸内的负压（相对大气压）。那么如果想在已有发动机上降低填充效率（因此也会降低峰值扭矩输出），比较方便的就是软件上改变 valvetrain 的 mapping，让进气门开启的正时，时长甚至高度（对于进气门升程可调的发动机）相对当前转速不那么优化，从而降低填充效率。这是很容易实现的，因为实际上 na 机想提高填充效率是件非常高挑战的事情 -- 你只要做的不那么好就行了。

对于增压引擎，那就更简单。和自吸引擎不同，增压引擎处于全负载工况时，是通过增压器强制将空气或混合汽"压"进气缸的。那么只要调节这个增压压强到较低的水准，自然就实现了降低填充效率的目的。实际上，目前量产车同引擎不同输出，用的最多就是增压机，方法就是调节增压压强。同时，峰值增压压强降低，还意味着发动机的峰值工况恶劣程度有所改善，那么意味着有些加强过的部件可以稍缩水，达到降低成本的目的。印象里知乎上有答主贴过同样是 n20b20，320i 和 328i 动力总成里一些零部件的差异，大概就是这种情况。

紧接着更方便的就是直接把峰值转速给压下来。具体实现的方法就是把红区和峰值功率对应转速都人为降低，也就是说比方说原来断油是在 7000rpm，峰值功率出现在 6200rpm，现在在 6500 甚至 6000 就断油，峰值功率出现在 5000 或 5500，这也是个方便的方法。

当然其实还有另外的法子。还记得前面我一直再强调"峰值输出"么？对应汽油机这意味着节流阀（throttle valve）全开或对于用可变进气门升程参与控制负载的发动机，升程最大，这样的工况下的输出。那么完全也可以对 ecu 编程，让油门到底时 throttle valve 开度略有保留，那么也可以实现限制峰值输出的效果。

@Long Yu 的答案介绍了一些发动机控制的基本原理，大部分正确，发动机控制大致就是这几个方面了

以下稍作补充

分析发动机的输出功率，可以套用（燃烧之后）气缸内压力Pme的近似公式

简单解释一下，

为空燃比
为充气效率
为每千克燃料最少需要的空气量（是个固定值）
是指当前每做一焦耳功所消耗的燃料

而最终的发动机所输出的功率 Ne由以下公式所得

 为发动机转速，  则为发动机实际做工次数，对于四冲程机做功次数为转速的 1/2，排量  

那么很显然，对于同一款发动机，排量  是不能变的，所以我们可控的参数有

1. 转速
2. 喷油量
3. 过量空气系数（通过换算空燃比得到）
4. 充气效率（实际进入气缸中的空气质量 / 进气状态下进入气缸中的空气质量）

所谓进气状态则是指在空滤器之后进气管内的空气状态

而 F1 赛车中，使用的是传动比固定的有级变速，在相同的车速、相同档位下，发动机的转速也是相同的。如果不考虑更换变速箱，那实际可以控制的参数只剩下三个：

1. 喷油量
2. 过量空气系数
3. 充气效率（实际进入气缸中的空气质量 / 进气状态下进入气缸中的空气质量）

下面来看一些图表，这样可以更直观的认识调整这些参数的效果

这张图中，可以清晰地看到，过量空气系数低（空燃比低、浓混合气）则可以提供更高的发动机功率，过量空气系数高（空燃比高、稀混合气）则相反。所以控制发动机最基本的就是调整不同转速、不同油门开度的喷油量。这就是被称为喷油 map 的图表。

它实际表示的就是存储在 ECU 中的数据，在特定的油门开度、发动机转速下，电控喷油器的工作时长。对于自然吸气发动机，喷油量与空燃比的控制是相关联的，多喷了油则是浓混合气，反之亦然。对与增压发动机，喷油量与空燃比也有一定的相关性。所以实际中很多时候是以空燃比作为目标，调整喷油量。

第二，充气效率也是一个不能忽视的影响因素，如下图所示

黑线表示在低转速时就得到了高充气效率，灰线则表示在高转速时才得到高充气效率，虽然是同款发动机，它们所得到的最高功率是截然不同。

具体改善充气效率的手段有：可变进气正时、增压、进气中冷（一般与增压配合使用）、可变歧管、直喷等等。对于 F1 中使用的废气涡轮增压，由于涡轮的迟滞性和叶片所能承受的最大负荷（高达几万转甚至十万转），一般则希望废气涡轮转速保持稳定，增压压力也保持在一定范围。

最后，还应该补充一个现实中经常调节的参数：点火提前角

从点火时刻起到活塞到达压缩上止点，这段时间内曲轴转过的角度称为点火提前角

首先我们分析一下为什么要调整点火提前角

我们知道，燃烧是需要一定时间的，缸内的压力上升也是一样的，越早点火则活塞上行到上止点时的气体压力便会越高，压力越高则做的功越多。以下是缸内压力与点火提前角的关系，纵坐标为压力，横坐标则为曲轴转角。

过大的点火提前角甚至能引起发动机爆震，但只要选择恰当则能在不影响安全的情况下提供更大的缸内压力。点火提前角同样有一张 map，与上面的喷油 map 很类似，这里就不列举了。