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2002年本田推出了新一代VFR800 VTEC，V4发动机缸径、冲程和排量如出一辙，但是内心技术换代。本田没有再沿用齿轮驱动凸轮轴装置，而是引入了可变气门机构（VTEC），让这台V4发动机的动力特性兼具2气门和4气门发动机之特长。当转速低于6400r/min时，V4发动机的16只气门只有8只气门在工作，另外8只在休息；一旦转速超过6400r/min，16只气门齐心协力、全力以赴，以获得最大动力。VTEC发动机的优势是：中低转速时具有强韧扭矩的特性，同时降低了油耗；高转速时则呈现酣畅淋漓地输送高功率之特点。

与可变气门机构相适应的是，本田工程师为这颗V4动力心脏设计了双进气道，当发动机处于低转速时，由电磁线圈控制的结构会关闭其中一个进气道，从而实现平稳的进气效果。最终，这台V4发动机可在10800 r/min时输出最大功率79.8kW，最大扭矩则为80.7N·m（7750r/min），可以在3.2秒内将VFR800FI从静止加速到100km/h，7.1秒内加速到160km/h，极速超过240km/h。

2014年本田再次推出重大改版的VFR800VTEC。上一代的散热器安装在V型四缸侧面，因对散热不利，不得不设计了比较复杂的侧罩，以便在高速时产生低压力区，将冷空气“吸”到散热器上。现在，本田将散热器从侧面改装到前面，虽然由此略微增加了轴距，但是腰身变得纤盈，便于骑手双膝夹紧，人车一体的感觉更强烈。

新一代VFR800 VTEC不仅更苗条，而且更轻盈。之前采用了坐垫下布设双排气管的结构，虽然造型很张扬，但是不利于质量集中化。这次，单排气管取代了双排气管，尽管少了些飞扬跋扈的味道，但是效果很实在——足足减轻了7kg。再加上轻巧的副车架，VFR800 VTEC比上一代“瘦身”10kg，驾驭起来敏捷灵活。

2022年4月，本田在官网上正式宣布，由于无法达到欧Ⅴ排放标准，麾下5款车型将停止生产，其中就包括硕果仅存的中量级V4运动旅行车VFR800 VTEC。从此，这颗在公路上叱咤风云、为骑手带来无限欢乐的中量级V型四缸功成身退，作为经典车型载入了摩托车发展史册。