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1、汽车改装教程汽车改装教程 点火系统之改装 在谈点火系统的改装之前,你必须先了解你的车点火系统是否仍维持原设计的性能,确认之后再谈改装的需求。 火花塞是否定期更换?火花塞的寿命约为一万公里。冷热值是否正确?这可由拆下的火花塞电极状况判断,太冷的电极会出现黑色积碳,太热的电极则会呈现白色、电极熔蚀、陶瓷裂开等状态。高压导线是否破损漏电?电瓶的电压是否充足?点火正时是否作了正确的调整? 点火系统的改装是为补原有点火系统之不足,改装的目标在于缩短充磁所需时间,提高二次电压,降低跳火电压,增长火花时期,减少传输损耗。其方法可由以下几个方向着手: 1.高压线 高压导线顾名思义就是肩负着传输由高压线圈所发出
2、的高压电流到火花塞的任务。一组优良的高压导线必须具备最少的电流损耗及避免高压电传输过程产生的电磁干扰。 一般车上的高压导线由于包覆材质所限,因此设计成约有 的电阻值,以防止电磁干扰,但这电阻值确会降低导线的传输效率,造成电流的损耗。若将导线包覆的材料改为硅树脂,则干扰的问题可获得解决,电阻值也可大幅降低,高压电流因传输而造成的损耗也可降低,这也就是改用硅导线的目的。改用硅导线绝不可能让你的点火系统脱胎换骨,但能收强化体质之效,也可为后续的点火系统改装铺路。 2.火花塞:铱合金或钛合金系列火花塞具有高点火性与防污功能,不论是加速性或长时间的速塞车行使,都能兼顾得当。极细中心电极采用最新、铱合金或
3、钛合金材料,可产生极大火花放电,电镀高温座耐腐蚀,具有2450超高耐温度。铱金属或钛金属都具有良好的散热与抗高温特性。点火系统的改装是为补原有点火系统之不足,改装的目标在于缩短充磁所需时间,提高二次电压,降低跳火电压,增长火花时期,减少传输损耗。 3.负极接的系统: 负极接地系统有多条电线,将连接端接在电瓶的负极,其余的接在电气设备的接地端即可。由于强化了电器的电能传输效果,发电机的负载从而减轻,因此加速更灵敏,旧车或系统负载较重的车安装后更能体会到动力无负担的效果。 4.电容放电系统 电容放电点火系统就是大家熟知的,它是利用每次的点火间隔,将点火能量储存于电容器的电场中,点火时再一次释出,因
4、此比起传统的点火系统能产生更大的点火能量。 的产品中知名度较高的有、其中特殊的要算是,字面意义是:多重火花放电。它在一次点火放电的过程中可产生多次连续的高压放电,具有极高的点火能量。如此高的点火能量可大幅延长火花时期,也由于点火能量的大幅增加,因此必须配合将火星赛的电极间隙适度的加大,让点火能量能在一次的点火时期正好消耗完,否则未能消耗的能量可能会寻找其它的方式消耗,其中可能的是在点火系统的其它电路中取一最短的路径,如此一来点火系统将有烧毁之虞,不可不慎。 供油系统的改装 供油系统的工作原理 以前谈到供油系统时还分为化油器和燃油喷射系统两种,但是就马力输出、燃油效率、废气污染、可靠度各方面来说
5、,化油器比起燃油喷射系统可说是一无是处,所以我们可以说:化油器的时代已经过去,它已成为历史名词,无讨论的价值。所以,以后谈到引擎供油系统就是单指燃油喷射系统。 喷油系统是由燃油输送系统、感应器系统、电脑控制系统所组成。 它的工作原理简单来说就是利用汽油帮浦将汽油加压以后,从油箱送进高压油路,经过压力调整器的调节作用,使系统中的供油压力维持在2.02.5 Kg/c ,也就是将送到喷油嘴的汽油压力保持在2.02.5Kg/c 。 同时由各感应器将引擎的进气量及运转状态以电压讯号的形式传送到供油电脑,ECU根据这些电压讯号加以分析,算出所需的喷油量,也就是算出喷油嘴的喷油时间,然后再将喷油讯号传送到喷
6、油嘴的线圈,喷油嘴接受喷油讯号后,将喷油阀打开,汽油便喷到进汽门前方的进气岐管内,再随着进汽门的打开进入汽缸内。 喷射系统的分类 一、依喷射位置分类: 、节气阀体喷射式又称为单点喷射,只使用一或二支喷油嘴,装在节气阀上方,以较低的压力喷出汽油,汽油与流经节气阀的空气形成混合气后,必须先通过进气歧管再由进汽门进入汽缸。但是油气流经进气歧管时,部份油气会在歧管壁附着,并且会因进气歧管的形状、长度不同而造成各缸混合气分配不均。因为油气从节气阀到汽缸必然会有的时间延迟,因此引擎加速时的反应会较慢。 、进气口喷射式又称为多点喷射,每一缸的进汽门口之前各有一支喷油嘴,对准进汽门,以25Kg/c 的高压将汽
7、油喷出,而与进气歧管中的空气一起进入汽缸,形成混合气。如此一来进入各汽缸油气的混合比得以平均。 二、依喷油方式分类: 、连续喷射式,又称机械喷射式,喷油嘴在引擎运转时不断的喷油,而喷油量的控制是经由改变供油压力来达成。 、程序喷射式,使用电子式喷油嘴,需要喷油时将喷油嘴的线圈通电,使柱塞因为磁力的作用而往上提升,喷油嘴便可喷油。喷油量是由喷油时间的长短来控制,单位是微秒。 由于机械喷射已经是过时的设计,因此目前市面上的车种几乎都采用效率及经济性较佳的程序式喷射。而单点喷射除了价格较低、结构简单外,也无任何可和多点喷射媲美之处,况且它还有许多和化油器相同的缺点,因此多点喷射 可说是现代喷射供油系
8、统的主流。举例来说:OPEL CORSA手排和自排车型,同样升的引擎,就只因为多点和单点这一字之差,马力相差了匹。要知道,若想经由事后改装让引擎马力提高匹,花费可能不小于六位数,读者不可不慎。 由此可知多点、程序式喷射系统将是现代引擎的唯一选择。此外,结合了电脑喷射供油控制系统和自动变速箱控制系统的集中式引擎管理系统更是目前汽车设计的趋势。它将两者的工作特性充份协调、整合,让引擎与传动系统的效率得以充份发挥。 叁、依空气流量检测方式分类: 进气量的检测方式分为直接和间接两大类,一种是以进气歧管绝对压力感应器测出的进气歧管压力和引擎转速间接计算求得。另一种则是以空气流量计直接测得。较常见的空气流
9、量计有叁种:翼板式、热线式、卡鲁曼涡流式。目前市场上的车种是以MAP及热线式空气流量计为大宗。 供油量的计算 供油量的多寡是以喷油嘴燃料喷射时间的长短来计算,供油电脑 根据空气流量、引擎转速、及各个感应器所提供的补偿讯号,利用原先设定的供油程式算出所需的供油时间,这个供油程式我们可以用图形的方式来表现。 ECU所算出的燃料喷射时间是基本喷射时间、补偿喷射时间和无效喷射时间的总和,单位是微秒,1ms0.001秒。其中喷油嘴在单位时间内所喷出的汽油量是由喷油嘴本身口径的大小及喷油压力大小所决定。 一、基本喷射时间 基本喷射时间是由进气量和引擎转速所决定。当你踩下油门踏板时,控制的是节气阀的开启角度
10、,开度越大进气量越大,供油电脑根据空气流量计测出的进气量及当时的引擎转速来和预先所设定的供油程式比较后,算出所需供油量和相对的喷射时间。 二、补偿喷射时间 补偿喷射也就是一般人所称的提速,它是由各种感应器侦测出引擎当时的工作状况及负荷,将讯号传给电脑 以后,算出所需额外的供油量,用以维持引擎稳定、顺畅的运转。补偿喷射程式的设定是一复杂的工作,也因车而异。 一般来说的补偿喷射程式大致有下列几项: 、冷车启动补偿 、暖车补偿 、怠速后启动补偿 、高温时补偿 、加速补偿 、高转速、高负荷补偿 、理论空然比回馈补偿 、断油控制 叁、无效喷射时间 喷油嘴从线圈通电到全量喷油之间会有一段延迟时间,称为开启
11、延迟,而线圈断电后到完全停止喷油也有一段延迟时间,称为关闭延迟。 由于开启延迟时间大于关闭延迟时间,所以实际的供油量将少于所需,而开启延迟时间减掉关闭延迟时间就称为无效喷射时间。为了得到正确的供油量,必须把无效喷射时间算进去,也就是说在算出供油量以后要再加上无效喷射时间喷出的油量才会和所想要的相同。因此,无效喷射时间也可视为补偿喷射的一项。 供油系统的改装 引擎的最佳空燃比为14.7:1,但若在高转速、高负荷时若想要求得较高的引擎出力,通常要将空燃比提高到 12:113:1。供油系统的改装就是要在适当的时候适量的提高供油量,让空燃比适度变大,这适时与适量也是判断供油系统的优劣,够不够聪明的依据
12、。 喷射供油系统的改装可分为改硬体和改软体两大类,改硬体的目是要提高单位时间的供油量。改软体主要是改变它的供油程式,由于原车的供油程式是考虑了废气控制、油耗经济性、运转稳性定、引擎材料耐用性所得的设定,所以在马力的输出表现上,往往无法达到注重性能的使用者的需求,例如大家最殷切需求的高转速、高负荷时的表现,往往呈现供油量不足的窘况,这时就有赖改装软体来达成。以下我们就针对供油系统的改装项目,一一说明。 一、调压阀 在多点喷射油路系统中的压力调整器,它负责对喷油嘴提供一固定的压力,压力越大那麽相同的喷射时间喷出的汽油量越多。调压阀是装置在压力调整器之后的回油管,经由调整可将喷油嘴的喷油压力提高,进
13、而达到不更动供油模式的情况下增加喷油量。加装调压阀可说是供油系统的改装中最花费最便宜的,其安装也相当容易,只不过在调整压力时,需借助汽油压力表才能量测调出的压力。 目前市场上,对换排气管、改进气装置、换高压缩比汽缸垫片、装 MSD点火系统,这类小幅改装的车,通常用加装条压阀来弥补其高转速时喷油量的不足,效果不错而且经济。事实上,调压阀就是 MSD点火系统的附属配件之一。在此要告诉大家一个小常识,若你的车在静止起步油门踩下的瞬间会出现短暂的爆震现象,装个调压阀也许就可改善。 二、喷油嘴 喷油嘴的大小决定了单位时间的喷油量,改用口径较大的喷油嘴是提高喷油量的最直接方法,要换到多大则需视引擎的改装程
14、度而定。改喷油嘴最大的困难是可相容喷油嘴的取得,通常同车系或同系列引擎的喷油嘴才可相容,最常见的就是喜美可换用雅哥的喷油嘴,可增加约25%的喷油量。 改调喷油嘴所获得喷油量的增加是全面性的,也就是从低转速到高转速喷油量都会增加,这可能会造成中、低转速时的供油过浓,导致耗油量增加和运转不顺。通常”动过大手术”的引擎才会需要大幅的增加供油量,一般车主所需要的通常是高转速和重负荷时适度的增加喷油量,这就有赖软体的改装才能达成。但有个情况就是引擎大幅改装后,也许高转速时所需的喷油时间比引擎运转一个行程的进气时间还长,造成喷油嘴持续的喷油都无法提供足够的油量,这时加大喷油嘴已是必然的选择。 叁、供油电脑
15、晶片 车厂在设计一具引擎时便已将原先设定好的供油程式烧录在 ROM上,这个程式通常是油耗、污染、运转平顺度等条件妥协下的产物,而且是不可更动的。就因为不可更动,所以若想改变供油程式就必须换用另一种模式的 ROM。通常专业改装厂都会供应种车型的改装用电脑晶片,改装时要先把原电脑的晶片取下,焊上一个IC座,再插上改装用的晶片。如此所得的供油程式仍是固定的,它只是对原车的程式做修正,其中很重要的一项是可将补偿喷射程式中的断油控制时间延后甚至取消不再有断油之限制。 要注意的是每一种改装用晶片都有它设定的适用条件,改装时必须选用和您爱车改装状况相近的晶片,才能得到最佳的效果,否则可能适得其反。晶片的选用
16、唯有寻求经验丰富的改装厂咨询。一个晶片一种供油程式,聪明的读者一定会想到:如果装上两个、叁个,结果又如何呢?没错,国内以前就有改装厂将两个或叁个不同供油模式的晶片,同时装在同一片电路板上,驾驶人可由一个外接到车内切换开关,随意选择所需的供油模式,就有如切换自动变速箱的档、档、档一般,以应付不同车主的需求。 四、可变程式供油电脑 这是供油系统改装中最贵也最有效的一项,在国内改装界最为大家所熟悉的就是HALTEC电脑。经由这个电脑车主可依照爱车引擎的改装程度,配合空燃比计的测量,设定出最佳的供油程式,也就是前文所提的基本喷射程式以及各个补偿喷射程式都可利用外接手提电脑任意更改。它与改晶片最大的不同
17、,也是它最大的优点是日后引擎再作更动、改装时,若出现原有供油程式不合用情况,可经由程式的修正立刻获得解决。改装可变程式电脑后,原车的供由电脑便废弃不用,但较高等级的电脑能将原车的所有感应器功能悉数保留,也就是说各种供油补偿程式都可正常运作,也可更改,不因获得高性能而将运转顺畅度与实用性牺牲。 改装可变程式供油电脑的最大困难并不在于安装,而是供油程式的设定与最佳化修正。这往往需要借助经验和仪器,经由不断的测试才能达成。目前改装厂的作法是先选定一个基本模式为基础,再经由实际的运转和测试逐步的修正,直到满意为止。 供油系统的改装最大的Know-How在于软体的设定,但随着电脑科技的进步,体积越来越小
18、、记忆体容量越来越大、功能越来越强,未来的引擎供油系统也许已经没有改装的必要,因为具备多重模式和自我学习功能的供油系统在不久的将来将会出现。也许以后你车上的供油系统,行驶在市区、山路、高速公路、乡间小路将各有不同的供油模式。到那时谈供油系统的改装就没有意义了! 气门的改装 气门机构的构成 最基本的汽门机构是由凸轮轴、汽门摇臂、汽门弹簧、汽门导管、汽门本体及汽门座所组成。 汽门机构与曲轴的关系 汽门机构运作的动力来源是来自引擎的曲轴,由连接于汽缸曲轴上的时规齿盘以时规 条来带动连接于凸轮轴末端的另一个时规齿盘,两个齿盘的齿比是1:2,也就是说经过四个行程后曲轴转了720 ,而凸轮轴只转了360
19、。有了这些驱动装置,凸轮轴便能随着引擎运转而转动,平时因为汽门弹簧的弹力作用而关着的汽门,当凸轮轴上的凸轮转到凸面时,由凸轮推动汽门摇臂,汽门便被打开,之后再随着凸面的离开及汽门弹簧的作用而关闭。凸轮轴转速是引擎转速的1/2,而进排气门也就因固定的凸轮角度而呆板的工作着。 引擎运转的基础典型 在谈汽门机构的工作特性之前,我们必须再确认一次四行程引擎的四个行程:进气、压缩、爆发、排气周而复始。 进气时进汽门打开,活塞由上往下,有如针筒作用一般将空气吸入气缸。压缩时进汽门关闭,此时汽缸形成一密闭的空间,活塞由下往上压缩油气,而压缩比就是活塞在下死点和上死点时汽缸容积比例。 油气压缩后,火星塞点火引
20、燃油气产生爆发,由爆发后产生的大量气体将活塞往下推到下死点。爆发也是引擎四个行程中唯一的动力产生行程,其他叁个行程都是需要消耗动力的,这也就是为什麽四行程引擎比二行程引擎”反应慢”的原因,因为二行程引擎每两个行程就有一次是动力产生行程,而四行程则四次才有一次。爆发过后,排汽门打开,活塞由下往上推将汽缸内燃烧后的 气排出,活塞到上死点后关闭排气门,并打开进气门,准备下一次的进气。 汽门正时 引擎运转时活塞与汽门运动之间相对关系的基础典型在现实的引擎运转时却会遇到几个问题:首先进汽门从打开到进气之前会有延迟,因为进汽是由于活塞向下先形成真空,进而由于汽缸内外压力不同才使油气被吸入汽缸内。此汽门从开
21、始动作到完全打开也需要时间,而基于上述原因,若能让进气门在活塞向下之前先打开,则将可充分利用这整个的进气行程。 如果排汽门在排气行程尚未开始时先打开,可以减少活塞上升时的阻力,此外活塞由下而上到达上死点时,汽缸内的 气并未能完全的排出,这时若将排气门关闭的时间延后,便可利用由进汽门引入的新鲜油气,将残馀的 气”挤”出去,尽量减少 气的残留影响引擎的动力输出。以上汽门与活塞间的相对关系若以具体的图形来表示,就称为汽门正时图。而早开的进汽门和晚关的排汽门会造成有进排汽门同时打开的重叠情况,称为汽门重叠。引擎高转速运转时若能增加汽门重叠角度,将可抵消因高速运转而凸显的进气延迟现象。但汽门重叠角度大的
22、高转速型凸轮,虽然具有较佳的高转速动力表现,但在低转速运转时,将因为汽缸真空度不足及吸入油气的流失而造成容积效率降低,导致低转速动力不足、怠速运转不稳的后遗症。 凸轮的特性 汽门机构的设计目标就是要让进气愈多,排气愈干净。除了汽门正时外,汽门尺寸、扬程、加速曲线都会影响进排汽效率。这些因素乃是由凸轮轴的凸轮形状及凸轮轴与曲轴的相对位置所控制。凸轮的形状是以一圆为基础,称为基圆,并由汽门的开启角度及关闭角度的1/2决定开启点及关闭点,在决定扬程之后,凸轮的基本雏形就已出现,最后还要根据汽门加速曲线的需求修正凸轮的轮廓。汽门全开时与关闭时的高度差就称为扬程,也可说是凸轮的基圆的中心到凸峰的距离减掉
23、基圆的半径所得的值。而汽门开始动作到完全打开或关闭所需的时间长短与凸轮轴角度的关系称为汽门启闭加速度,以图形表现就成为汽门启闭加速曲线。而引擎的容积效率正可由汽门扬程与凸轮角度所构成的曲线图形来判断。曲线下所围成的面积越大则容积效率越高。 当汽门尺寸及汽门正时不变时,汽门急开急闭可得到最佳的容积效率,当然最好是瞬间打开或关闭,但这在考虑对汽门座的冲击力及受到传统凸轮系统的先天限制,并不可能达成。此外适度的提高汽门扬程也可提高容积效率。 汽门机构的改装: 进、排气道的抛光 进排气道的抛光可减少气道表面之粗糙度,其效果可分为二方面: 一是抛光后,平滑的表面可有效降低进排气阻力、减少空气流经气道时在
24、气道表面产生停滞的现象;一是抛光后可适度的加大气道口径,这加大的幅度并不算很大,可视为抛光后所带来的附加效益,因为强度的考量无法大幅的加大。 抛光后可加快进气或排气的流速,也就是加快进气时的填充速度,在有限的气开启时间内,进量及迅速排气将残馀 气排得更干净,提高引擎的进气效率及减少残留 气所带来的冲淡效果。 汽门打磨 汽门的打磨可分为两个部分,一是进汽门头的打磨;一是排汽门头背面的打磨。进汽门头的打磨使汽门头的部份,凹的弧度更大,让进汽门打开空气进入汽缸时,由于汽门头的弧度使其产生涡流,加速油汽的混合。而汽门头背面的适度打磨则可造成在排汽时在排汽门附近产生涡流,造成排汽的回压,如此一来就可再进
25、一步加大排气管的口径,因为一部份回压的问题已交由汽门负责。 凸轮轴 凸轮轴可视为汽门机构的灵魂,因为汽门运作的一切性能举凡:启闭的正时角度、汽门重叠、扬程都是由凸轮的形状所决定。为了方便说明我们就以两支不同角度的Lancer 1.6的4G92 SOHC引擎改装用凸轮轴的数据来比较。首先是扬程:A凸轮是进气0.373寸、排气0.377寸,B凸轮则进、排气都是0.432寸。开启时间:A凸轮是进气258 、排气262 ,B凸轮则是进气275 、排气270 。而最重要的开启时机:A凸轮是进气提前20 开、延后58 关,排气提前62 开、延后20 关,B凸轮则是进气提前32 开、延后63 关,排气提前6
26、3 开、延后27 关。把这提前和延后的角度再加上一个行程固定的180 ,就会得到前面所提的开启时间。而汽门重叠角度则可由进气提前和排气延后的角度相加得到:A凸轮40 ,B凸轮:59 。由这些数据再与原厂的凸轮角度数据相比较,就可大致判断出一支CAM的基本性能。 另一项关系汽门工作特性的因素是:汽门启闭加速曲线。虽然一般的CAM制造厂并不会提供此一资料,但我们仍可以从凸轮的外形轮廓来做个概略的判断。依其外形及性能特性大致上可分为下列几种典型:A:基圆大、扬程短的,其特性是低速扭力良好,出力平顺,但高速运转则较差,适合需要平顺扭力的RALLY赛车。B:基圆小、扬程长的,其特性是高转速表现良好但低转
27、速其则软弱无力,动力衔接性不良,尤其怠速可能抖动严重,动力要到高转速才会突然涌现。一般来说场地车赛都会采用此种CAM,尤其是在大型跑道上比赛的赛车,力道在5000rpm后才出现的设计是常有的。C:基圆大、扬程长和基圆小、扬程短的设计,一般量产型车量大多属于这一种,性能表现是较中庸的。这时你或许会问:道路用的改装CAM是属于那一种?我们给你的答案是:中庸但稍微偏高转速型的。至于偏多少则视原车供油电脑及汽门弹簧的设计馀欲及匹配程度而定。当然车主能忍受的抖动程度也是必须考虑的。 汽门、弹簧及其它配件 汽门的重量及启闭时加速度对汽门弹簧及整个汽门机构所造成的负荷,对动力表现及稳定度、耐用度有极大的影响
28、,若能换上轻量化的汽门,则对汽门机构运转的反应将有相当大的助益。 汽门弹簧之所以要改装,最主要目的是为了配合改了CAM后所造成的扬程及汽门加速曲线的改变,如此才能充份发挥其所欲达到的性能要求。若是CAM改变不大或弹簧仍足敷所需,则改弹簧的这笔预算就可省了。 有一项不能省的就是可微调的汽门时规齿盘,如此才可做到准确的汽门正时调整。普通的时规齿盘一齿是7 10 ,调整时只能以一齿为单位,无法做更精确的微调,造成汽门无法在最适当的时机启闭,如此一来将失去改装CAM的原意。 其它如摇臂,汽门套筒等配件若有需要则也要配合改用强度高、轻量化的改装部品,应付高转速之所需和减轻机构之负荷。 最后,如果你对汽门
29、机构做了大幅度的改装,你得去考虑供油系统配合的问题,必要的话也得一并改装,但如此一来花费将是可观的! 传统的汽门机构的运作是呆板的,无法同时满足高、低转速之需求,可变汽门正时系统便因应而生,如HONDA的VTEC,NISSAN的NVCS,BMW的VACC都是这一类的设计,其中NVCS及VCSS系统改变的是凸轮轴的相位,VTEC则是同时有高、低两种凸轮供切换,尤其到了代Civic更已发展到有种凸轮在切换,充份应付高、中、低不同转速之需求。也许在不久的未来,你我将不用再为改装CAM而烦恼,因为汽车工程师已经为这个问题做了妥善的解决。 引擎的改装 前言 引擎内部组件的改装主要是利用轻量化、高强度的材
30、料制成的高精密度组件以减少内部动力的损耗,除了达到动力提升的目的更要兼顾可靠度及平衡性提升。要兼顾轻量化和高强度则有赖材料科技的进步,由于高科技合金或复合材料的应用配合上精密加工技术,使得现代的高性能引擎不但单位容积所能产生的马力大幅提升,可靠度及经济性也能同时获得改善。 笔者在此必须再次强调:引擎内部组件改装并不全然是为了马力的提升,更重要的是为了引擎的可靠度及平衡性。因为拥有强大爆发力的高性能引擎和炸掉的引擎只在一线之隔,差别就只是在精密度要求的不同,洋枪与土炮最大的不同就在此而已,或许两者之间仅是千分之几寸的差异,但在引擎的改装规则里是没有妥协的,失之毫 差之千里、吹毛求疵用在这里是最适
31、当不过了。 汽门的改装 汽门的科技在过去几年有很大的进步,主要的改变在于材质的进步及精密度的提高。高效率的进、排气,环保法规的要求,均有赖材质精良的汽门。而汽门改装的原则是:在不影响强度的情况下尽可能的减轻汽门的重量。 动作精确的汽门是高性能引擎的基本要件,专业改装厂通常会提供不同的汽门组合供消费者选择,引擎的装项目越多汽门机构的精确度的要求就越吹毛求疵,所以设定汽门时必须要同时考虑与凸轮轴及汽门摇臂的配合。 原厂的汽门通常都有适当的材质和大小,但是如果有需要的话可适度的换上较大或较小尺寸的。汽门的材质是很重要的,目前的改装用汽门通常用钛合金作为材料以求强度的提升及轻量化的要求,但是一套钛合金
32、的汽门价格并不低。而有的是将汽门的背部切削或用中空的设计以达到轻量化的目的,又有时会把汽门表面做成漩涡状,以利在汽门开启时能气体的流动。 汽门的热度可经由与汽门座接触时经由汽门座传出达到散热的目的,是汽门最重要的散热途径。因此,汽门座的配置必须非常谨慎,假如太靠近汽门的边缘或是汽门边缘太薄了就可能造成密合度不良。此外汽门套筒和汽门间的精密度及表面平滑度,汽门摇臂与汽门固定座(Keeper)间的表面精度都必须严格要求否则在高转速时将会导致严重的损害。 汽门弹簧的强度设定必须恰到好处,要兼顾汽门的密合度又不能造成开启时的困难,如果弹簧强度大过以致凸轮轴开启汽门时负荷过重对马力输出是非常不利的。汽门
33、的固定座也是个潜在的问题,这个装置是用夹子把弹簧固定在汽门 上,这在急加速及扬程大的的引擎上会造成扭曲或断裂,因此也必须配合做改变。 原厂的汽门摇臂在引擎转速上限提高及气门正时改变时就会变得不敷需求,对改装过的引擎来说强化的汽门摇臂是必须的,扬程太大的凸轮轴会造成汽门摇臂的扭曲,因此强度的提升及轻量化都是必须的。对一般的汽门来说,滚筒式的摇臂能减少与汽门座接触表面的压力,也能承受较高来自推 的压力。通常汽门摇臂若有圆滑的表面和滚动的轴承,会使运转时得摩擦阻力变小,摩擦阻力越小所消耗的动力就越少。 活塞、活塞环 活塞顶面与汽缸头之间形成燃烧室,因此活塞必须承受来自引擎燃烧后产生的热和爆发力。油气
34、燃烧所产生的热由活塞的顶部所吸收,并传至汽缸壁,而燃烧后气体膨胀所产生的力量也必须经由活塞来吸收,活塞会把燃烧气体压力及惯性力经由连 传到曲轴上,利用连 的作用将活塞的线性往复运动转换曲轴的旋转运动。在转换的过程中除了在上死点与下死点之外,活塞会对对汽缸滑移产生一个侧推力。 活塞环是曲轴箱和汽缸间的屏障。以机能来分,活塞环分为气环和油环两种,普通引擎每个活塞各有12个气环及油环。活塞环能维持汽缸内的气密性,使汽缸与曲轴箱隔绝开来,让燃烧室的气体压力不致流失,并能避免未完全燃烧的油气对曲轴箱内的机油造成污染及劣化。它能经由与汽缸壁的接触把活塞所受的热传至汽缸壁、水套,更重要的是它能防止过多的机油
35、进入燃烧室,并让机油均匀的涂满汽缸壁。 引擎运转时产生的热越多表示所爆发的力量也越大,这些热量也对高性能引擎造成问题。现代的活塞设计主要有铸造和锻造两种,而铸造又比锻造来得简单便宜,但却无法如锻造活塞承受较大的热度和压力。通常改装厂在设计锻造活塞时,都会同时利用改变活塞顶部的形状来达到提高压缩比的目的,但问题是选择锻造活塞时多少的压缩比才是适当的。以汽油引擎来说,压缩比超过12.5:1时燃烧效率就不容易再提升。 利用活塞顶部的形状改变来提高压缩比时,随着压缩比的提高会使汽缸顶部燃烧室的空间变小,活塞顶部的锐角和凸出都可能导致爆震的发生。对高压缩比活塞来说,由于必须保留汽门做动所需的空间,因此会
36、在活塞顶部切出汽门边缘形状的凹槽,如果没有这个凹槽,当活塞到达上死点时可能就会打到汽门,因此改装了高压缩比活塞后对汽门动作精确度的要求就必须非常严格。这凹槽的大小也必须配合凸轮轴及汽门摇臂的改装而改变。 不 钢及特殊合金的活塞环已广泛应用在赛车及改装套件市场,这些特殊设计的合金活塞环可以在活塞往上行时释放压力,但在往下爆发行程时却能保持密闭的状态以维持压力,这种活塞环虽然贵但是却能有效的提高引擎效率。 由于活塞与活塞环都必须在高温、高压、高速及临界润滑的状态下工作,因此长久以来改装厂都为了提供最佳设计而努力,但引擎的性能是所有机件整合的结果,因此选择活塞套件时必须考量凸轮轴的正时角度、供由系统
37、的配合才能找出最佳搭配组合。 活塞连 活塞连 最基本的功能是连结活塞和曲轴,把直线的活塞运动转换成曲轴的旋转运动。在引擎转时连 会承受油气燃烧产生的爆发力,这个爆发力会使连 有扭曲的趋势,连 也是所有引擎组件中承受负荷最大的组件。 由于连 是把活塞的直线运动转换成曲轴的旋转运动,因此在活塞上下运转时连 会不断的加速及减速,尤其在活塞抵达上死点时连 的动方向会由往上突然减速至停止,并立刻改变运动方向,这是最容易造成连 损害的。在爆发行程时,燃烧产生的高压气体可变成连 运动的缓冲,插销、波斯所承受的负荷也会减轻。但是在排气行程的时候活塞、活塞环、插销及连 本身的部份重量所造成的惯性力都会加诸在插销
38、及波斯之上,如果这时连 出了问题那下场就是你的引擎要进厂大修了。 现在的赛车引擎大多使用锻造的合金连 ,连 的品质关系着引擎的可靠度,但是却无法以肉眼检视连 的品质或瑕疵,必须以特殊的非破坏检验或X光做检测,这是选购及改装连 时最大隐忧。连 各项尺寸精密度的要求会随着压缩比及运转转速的提高而提高,即使仅是千分之几寸的尺寸误差在高转速时都会造成活塞间隙明显的变化。如果用了强度不足的铝合金连 ,在高转速时由于惯性作用会使连 长度变长,造成引擎的损害或是压缩比的增加。 在活塞连 的组件中对于尺寸要求最严格的当属连 轴承,这也是最可能导致连 损害的组件。所以对赛车或高性能引擎来说,应该尽可能的使用最高
39、品质的轴承,以确保引擎的可靠度。 曲轴 曲轴可是为引擎的心脏,如果它的功能无法准确的执行,那麽引擎的马力就无法正常的发挥。曲轴的各相对角度必须正确,否则点火正时和汽门正时就无法精确有序的一个汽缸接着一个汽缸的运作。如果这顺序出了问题,可以想见这结果就是爆震连连。 曲轴轴承的间隙也是另一个重点,主轴承和连 轴承都必须有适当的间隙以使机油能够流动产生润滑和冷却效果。如果太小汽缸壁、活塞、汽门机构.等就无法获得充分的润滑,会造成机件的磨损。如果太大抛出的机油量增加会使活塞和活塞环的工作加重,造成燃烧室过多的机油残留,导致积碳及相关后遗症。 曲轴的平衡是最常被大家所提起的,曲轴的先天平衡性在引擎设计的
40、时候就已决定,实际的平衡度则会由于材质及制作精度的不同而有所差异,以市售车引擎来说,4000rpm以下尚称平衡,超过以后则会随着rpm的提高而使情况加剧,这种情况又以国产引擎最严重,如果你常以高转速行车,或是你的以解除了转速限制,为了引擎的长治久安,你必须好好考虑曲轴平衡。 压缩比 压缩比是活塞在下死点和上死点时汽缸容积的比值。改变压缩比可提高引擎的效率但是在制作过程必须要求严谨,因为压缩比会直接影响汽油的燃烧效率并且和点火正时的设定有密切的关连。在很多高性能引擎都有着很高的压缩比,在赛车引擎更是如此,但是一般经济取向的引擎却会适度的降低压缩比。随着压缩比的提高对汽油品质及辛烷值的要求也就越来
41、越高,这也是很多高压缩比引擎所遇到的难题,可喜的是中油将在今年推出98无铅汽油。汽油引擎的压缩比应该超过8.5:1,但是当压缩比超过12.5:1时对性能的提升的效益就变得很小,而且伴随而来的汽门和活塞相对距离不足、爆震、预燃及其他伴随而来的后遗症会使问题变得很复杂。因此在进行提高压缩比之前必须先知道汽门的扬程和凸轮轴所设定的气门开启时间、正确的进汽门和排汽门的尺寸甚至燃烧室的形状及尺寸。此外如果汽缸头曾经研磨过或是使用了薄的汽缸垫片,其相关的数据也必须一并考虑。 引擎内部组件改装时,必须特别注意材料的选择、制作精度及平衡度的要求,更不能忽略各组件间的搭配,从上文可知引擎的改装往往是牵一发而动全
42、身,单对某一部份进行改装通常会破坏引擎的平衡性,而且效果不彰,因此如果你考虑对引擎进行改装时,请务必选择专业改装厂所出产的产品,并尊重专业的搭配,千万不可土法炼钢,否则因小失大就得不偿失。 此外安装的手工也是一大难题,常常可看到国外改装厂的改装套件广告,宣称装了以后马力可达几匹,0100可在几秒内完成。但是你真的相信这些套件到了国内后经由本地的技师安装后,能够达到和国外相同的数据吗?!也许可能但不容易,这其中的差异就在于安装的手工。 举例来说,连 在安装时必须特别注意螺丝的锁法及紧度,锁螺丝时应该先充分的清洁并涂上一层薄机油,避免螺牙间产生异常的应力造成螺丝虽按照规定的力量锁紧但却无法达到应有
43、的紧度,否则引擎运转后由于紧度的不足会造成轴承立即且严重的损害。在事事吹毛求疵的引擎改装领域里绝不可大而化之。 避震器的改装 避震器的功用 悬吊是大多数人改装计画的第一步,而悬吊的改装通常都是由换装一套较硬的避震器开始着手。上一期我们曾经说过弹簧最主要的功用是用来消除行经不平路面的震动,既然有了可消除震动的弹簧,那麽又要避震器做什麽呢?避震器它并不是用来支持车身的重量而是用来抑制弹簧吸震后反弹时的震汤和吸收路面冲击的能量。假如你开过避震器坏掉的车,你就可以体会车子通过每一坑洞、起伏后馀波汤漾的弹跳,而避震器正是用来抑制这样的弹跳。没有避震器将无法控制弹簧的反弹,车子遇到崎岖路面时将会产生严重的
44、弹跳,过弯时也会因为弹簧上下的震汤而造成轮胎抓地力和循迹性的丧失。最理想的状况是利用避震器来把弹簧的弹跳限制在一次。 阻尼 当我们以一固定的速度压缩或拉伸避震器其所产生的阻力就称为阻尼。这阻力来自于避震器作动时,活塞会把阻尼油加压使其通过小孔径的阀门,如果改变阀门的孔径就可以改变阻尼的大小。在日本自动车规格规定以作动速度0.3m/s时的阻力大小来代表避震器的性能,我们称为阻尼系数,单位为Kgf,所谓较硬的避震器就是作动时可产生比较大的阻力。当我们让避震器以非常慢的速度压缩或拉伸时,它的阻力只有来自机构内部的摩擦力,阻尼油几乎不产生阻力。但是当作动速度增加时,阻力的增加会和避震器作动速度变化率的
45、平方成正比,也就是说作动速度增为2倍时阻力却会增为4倍。 避震器的阻力可分为压缩和回弹两部份,压缩阻力和弹簧的硬度有加成效果,作动时可增加弹簧的强度,而回弹阻力则是发生在弹簧受路面冲击压缩后的反弹行程,这也是避震器存在的最大理由,它是用来抵挡弹簧压缩后再将轮胎压回地面的力量,减缓反弹的冲击并保持车辆的平稳。一般道路用的避震器,吸震行程的阻力通常远小于回弹行程,因为吸震行程的阻力太大时会影响行路舒适性,对道路用车来说冲击时和反弹时的阻尼力量比值大约是1:3,但对赛车来说则为1:21:1.5,较高的比值会降低舒适性,但却可改善行经不规则路的循迹性。 避震器与车身重量的转移 进弯和出弯时车身重量转移
46、的速度会影响操控的平衡,这影响会持续直到重量转移完成,而车身重量转移的速度是由避震器所控制,改变避震器在压缩和拉伸行程的速度可改变车身动量转移的速度。避震器越硬重量转移的速度越快,重量转移越快则车身子的转向反应也越快。 过弯时转动方向盘,轮胎会产生一个滑移角,进而产生转向力,这力量作用在滚动中心和重心,然后导致车身重量转移,车身产生滚动。此时弯外轮的转向力会随着滑移角的增大及车身重量的转移而加大,车子在达到最大转向力及完成重量转移后会建立一个过弯姿势,由于避震器控制重量转移的速度,因此也会影响建立过弯姿势的速度。由于转向反应对操控很重要,因此我们希望过弯姿势的建立越快越好,但也不可太快,必须有
47、时间让车手去感觉过弯姿势的建立,并感受循迹性的极限,如果重量转移太快会让车手来不及去感觉,因此设定一个车身重量转移的速度让热车手去感觉极限的接近,并且有所反应是车辆悬吊设定时的重要课题。我们常说车队会依不同的车手而有不同的车辆设定,对悬吊系统设定来说,不同的车手由于驾驶技术和习惯的不同,对转向反应的感觉速度及反应速度也会不同,因此需要不同的悬吊设定,以求得车手的充分发挥。 一手太原则 入弯时转动一次方向盘,就会产生一次车身的重量转移变化,建立一转向力与轮胎抓地力平衡的过弯姿势,所谓的过弯极限是出现在转向力等于轮胎的抓地力。有人在入弯后会连续的转动方向盘,这实在是天大的错误,因为这会造成车身在不
48、平衡状态下过弯,如此车手将无从去驱使车辆逼进极限,降低了过弯的速度并存在着失控的危机。 过弯时应该尽量遵循所谓一手太原则,判定弯道角度后将方向盘一次打到定位,让车身尽速建立平衡的过弯姿势,出弯后也是一手太让转移的车身重量回复直行时的状态。若在弯中遇到突发状况则必须Smooth的修正,避免突然加剧已处于极限边缘的重量转移,让它变得不可控制,造成车身的失控。 避震器的难题 避震器的阻尼作用是把震动冲击的能量转换成热能。假如悬吊产生大幅度的运动,相对的避震器也会产生相当大的阻力来抑制它,这阻力来自避震器的活塞会把油压入通过小的阀门,如此会把阻力变成热。避震器内部产生的热会使阻尼油加温,油加热后黏度会变稀。变稀后的阻尼油会使通过油阀门的阻力变低,降低了阻尼力,我们称为阻尼衰退。为了避免阻尼衰退,可由加大避震器或增加阻尼油的容量来改善。所