決定汽車發動機轉速上限的硬體因素是什麼？
如題，比如一輛車標定紅線轉速是7000轉，我們通過軟體強行讓紅線拓展到8000轉甚至更高，那有哪些硬體因素會成為這個木桶的短板呢？
從改裝的角度上來考慮，首先制約轉速繼續攀升的，其實不是燃燒速度，也不是活塞線速度，而是氣門彈簧。
氣門彈簧不夠強力，會導致氣門回位速度不夠快，跟不上凸輪軸的轉速，活塞撞擊氣門。以我比較熟悉的本田L15B3發動機為例，原廠6750轉斷油，通過程序刷寫到7500轉，基本到達原廠氣門彈簧的承受極限，甚至有部分車友在這個轉速下就產生了頂氣門的現象。更換氣門彈簧後，通過合理的調試程序，則可以達到8000轉甚至更高。
在更換了更強的氣門彈簧以後，還想繼續提升轉速，那就要對發動機內的活動部件進行針對性升級，如輕量化鍛造活塞，輕量化H斷面鍛造連桿，曲軸重新萬轉動平衡等。同時進排氣效率也要得到提升，如加大進排氣門，對進排氣道進行拋光/噴丸處理等。
簡而言之，對於大部分原廠發動機來說，首先限制轉速繼續攀升的是氣門彈簧，當氣門彈簧不再成為瓶頸的時候，也基本上接近其他零部件的設計極限了。
為什麼轉速打到儀錶紅線就不會再增加了？因為轉速被標定數據限制了。
那麼，有沒有可能通過標定解除轉速和扭矩封印，實現動力裸奔？
*本回答所有討論都是基於最高設計轉速6000rpm的缸內直噴發動機上進行，只改標定，不動硬體（感測器、執行器、機構件）。
看，這是一臺蒸汽小火車。等小火車污污污地開起來，就要不停地給鏟煤餵它。
汽油機也是一樣，只要它轉起來就要不停地給它喂汽油，轉速越高就要喂得越快（要求燃料供給速度越快）。
能不能把6000rpm的發動機直接拉到12000rpm，轉速12000rpm什麼樣的零部件配合？
先說噴油器，轉速拉到12000rpm油都噴不完。
轉速6000rpm，每秒鐘要100轉，只開主噴，噴油器要噴50次噴油；
如果轉速是12000轉，噴油器每秒鐘要噴100次油；
假定相同排量的發動機在12000rpm時維持和6000rpm一樣的扭矩輸出，
那麼，
由於12000rpm時倒拖扭矩更大，就需要燃燒時產生更大的指示扭矩。
更大的指示扭矩意味著多的進氣、更長時間的噴油脈寬；
轉速12000rpm，1秒鐘噴100次油，噴油器每次加電時間（energising time）最長就是10ms嗎？
不是，
再繼續假定 發動機無論各缸在壓縮還是進氣衝程下平均轉速不會發生改變，
即進氣壓縮衝程的轉速和做功排氣衝程一樣，
那麼1s內進氣和壓縮衝程佔用的時間就是500ms.
這500ms由100個進氣壓縮衝程組成，每個衝程運行時間就是5ms.
由於有效噴油角度不可能在進氣衝程進氣門打開就開始噴一直持續到壓縮上止點，所以有效噴油時間肯定是小於5ms。
順帶說下，隨著轉速提高點火提前角也會跟著提前，所以噴油一定要在點火前結束。
5ms是什麼概念，一臺最高轉速6000rpm的發動機，在6000rpm的噴油器加電時間就是4-5ms。
用同樣的噴油器要把轉速拉到12000rpm並且維持扭矩輸出不變，連油都噴不完。
還有增壓器也會限制發動機轉速提高。
增壓器渦輪轉速在高轉速時泵氣能力上不去發動機就不能多進氣。
進不了更多空氣噴油器能多噴油也沒用
再一個，要是渦輪轉速在高轉速區間就超出最高轉速限制，那增壓器分分鐘就掛了。
你要問我分分鐘是幾分鐘我也沒做做過驗證，只要渦輪轉速一超就報警查問題了。
轉速高也會帶來排溫高的問題。當排溫變高，就會被迫降低扭矩輸出，當指示扭矩剛好和倒拖扭矩差不多大時，輸出和消耗相抵，也就不存在拉高扭矩的意義。
6000rpm是設計允許的最高做功轉速，當實測轉速高於6000rpm時，發動機會立馬報廢？
不會，ECU會下令斷油防止轉速上升。
這是為了對發動機進行機械保護，因為轉速越高零部件越容易磨損+疲勞。
由此可見，發動機最高能拉多少轉速其實不是由標定決定，而是由設計決定。
ps:設計工程師聽到這句話可能也想說最高轉速不由設計決定而是由成本、材料、工藝決定。
如果一臺發動機最高設計轉速只做到6000，強行把轉速拉高意味著發動機要承受頻率更高的交變載荷。
拿一根鐵絲來回撇，撇得越快越容易斷。
尤其是鐵絲上有個小缺口得時候，撇得越快越容易斷。
對發動機結構而言，各種原因產生的裂紋在越劇烈的交變載荷下越容易擴展，直到斷裂。
這個現象叫金屬疲勞。
所以制約轉速的不是軟體，而是機構件本身。
要提高發動機性能，基礎是硬體和機構件要犀利；不改變硬體，只放開軟體限制提高不了性能，
就好像讓一個普通人喫興奮劑也跑不進奧運會一樣；
再舉個例子，古時候有個人想變強壯（M Nan，防不過審核）喫了很多猛葯也還是隻弱雞，後來終於意識到
不是葯不行，而是身體不行，就給自己換了個驢還是什麼動物的零件。
忘了這件事出自何典籍記載，想起來的朋友請跟我說下，謝謝。
既然轉速高於設計轉速有害，標定上又該如何保護髮動機呢？
超過設計最高轉速就斷油，這是第一步；斷油的時候無論你怎麼蹬油門，發動機都不會起反應的；
別說蹬斷油門踏板沒用，就是喊破喉嚨也沒有用。
第二步是實測轉速超過最高轉速一定範圍時就報故障碼，提示駕駛員要控制轉速。
ei！?你剛剛不是說轉速過了6000就回斷油，那怎麼還有轉速高到報故障碼的情況？
莫非有硬盒駕駛員把轉速強行擼到7000rpm。
也不是強擼，是駕駛員的打開姿勢不對。阿成就遇到一個客戶問為什麼下長坡的時候怎麼踩油門發動機硬不起身，
怎麼弄都是軟綿綿的，一點都動力都沒有，還報故障碼。
我問報什麼故障，他說曲軸轉速超限值。
轉速多少？
6000多7000。
我說轉速都打到儀錶紅線區了肯定不行啊，下坡時還是要掛高檔位。掛低檔位車軲轆都把發動機轉速拖到危險區了。
長期拖會加重機械磨損。
他說直到了，謝謝老師（某省城用戶？）。
另外多說一句，有的同志覺得自己發動機不行，就想通過刷ECU數據的方法把轉速扭矩擼高。
不是說改裝不能把轉速擼高，而是宇宙間存在一條truth，萬事皆有代價。把發動機轉速強行擼高的代價就是壽命減短。
所以說，小擼一時爽，強擼可就是雞飛蛋打啊同志們。
有沒有把轉速拉到10000rpm的必要。
穩態情況下，發動機運行時要克服的扭矩又叫倒拖扭矩。
感受一下倒拖扭矩的大小
倒拖扭矩由摩擦損失、泵氣損失（扭矩）、附件損失組成。
PS手搖拖拉機起動時的倒拖扭矩中還包括慣性扭矩，由飛輪轉動慣量決定。
其中溫度越低摩擦損失越大，而且摩擦損失會隨著轉速增加而劇烈增加；
泵氣損失也是轉速越高泵氣損失越大。
6000rpm時倒拖扭矩是20Nm的話，轉速拉上12000rpm，倒拖扭矩可就不是40Nm那麼簡單的線性關係了。
按照
基準摩擦功=係數A*缸徑+係數B*缸徑*活塞運動速度（線速度）+係數C*缸徑*活塞運動速度（線速度）的平方
式中係數A、B、C均為正常數，缸徑不變，
當轉速從6000rpm拉高到12000rpm時，活塞線速度double，那麼基準摩擦功至少也是double。
轉速倒是拉上去了但是輸出的扭矩會降低，而且要承擔更高的疲勞風險。
單純拉高轉速得不償失啊。
如果說提高轉速帶來的只是輸出扭矩降低，也沒什麼不好啊。
畢竟整車的驅動力需求就是隨著車速提高而降低，而且未來大趨勢--電機的外特性曲線就是扭矩隨著轉速增加迅速降低。
但是高轉速扭矩低有個缺陷，就是高速工況提速慢。
電機應對高轉速下扭矩低的方法是加減速器。
別忘了是因為發動機不行纔有變速箱啊，要滿足整車高轉速下的提速需求可以給發動機配個速比更大的變速箱……那就有趣了，轉速提到一萬轉以上開始減檔？
……
所以說在現有發動機設計、材料、工藝、零部件以及配套變速箱技術上去拉高轉速，可以拉高但沒必要。現有轉速已經能夠滿足目標市場需要。
參考資料：魏春源、張衛正、葛蘊珊《高等內燃機學》，北京理工大學出版社
有意思的問題，其實最大的限制是錢…
直接和F1對比一下就可以了，F1引擎的最大轉速是15000左右。
最主要的限制其實是配氣系統，隨著轉速的提高，氣門開關的時間被縮短，普通的機械彈簧已經無法滿足需求。彈簧提供的力量，已經不能讓氣門在那麼短的時間內複位，所以F1用了液壓系統控制氣門複位。
同樣由於時間短，燃油噴射的時間也被壓縮，要將足夠的燃料噴入氣缸，必須用更大的壓力。現在F1的噴油壓力大約500bar，民用車大多150～200bar，新出的高壓多次噴射也只有250bar。
轉速的提高對零件精度的要求也大大增加，例如曲軸的平衡性，軸瓦間隙等等。
然後是潤滑系統，必須用更高的機油壓力保證機油供應，避免潤滑不足造成額外的磨損。然後為了減小阻力，通常使用更稀的機油。更稀的機油對活塞的精度又提出了更高要求，精度夠好才能保證密封。由於加工精度太高，受到熱脹冷縮的影響，F1賽車需要把機油預熱再加入機油箱，之後才能發動。冷機直接啟動，也會因為不在工作溫度，造成額外磨損。
扭矩可以看作氣缸單次點火做的功，所以輸出功率是近似和轉速成正比的，高轉是壓榨功率的方法，但是非常昂貴…
轉速不是重點，關鍵是活塞速度
火焰速度擺在這，活塞速度不能太高，否則效率掉太多
畢竟大部分的車子並沒有高轉速的需求，也就沒什麼研究
你看柴油機和汽油機的巡航轉速下的活塞速度其實差不多
沃爾沃D16G 1100RPM 165mm 6.05m/s（90kph）
大眾EA211 280TSI 2250rpm 80mm 6.00m/s（120kph）
航模用小排量二衝程發動機就能輕輕鬆鬆到兩萬前後
三葉ASP S52A 18000rpm 80mm 12.9m/s
我感覺民用車發動機決定轉速上限最主要的因素，就是成本和壽命。高強度輕量化的零件都是都是需要成本的
不考慮成本壽命，轉速能達到20000轉。想要超過20000轉，就不是簡單提高材料強度和精度的事了。因為這不是四衝程發動機可以解決的事了，需要改變發動機形態，比如渦輪發動機
如果只是想提高到9000轉，不考慮壽命刷機就可以了。考慮壽命曲軸，連桿，活塞，凸輪軸，氣門，散熱器都要換，換成更輕，強度更高，性能更好的零件。發動機的功率上去了，變速箱傳動軸差速器之類的就成為短板了，也需要換
推薦閱讀：
