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Oh My Car!车要怎样改?

2020-06-082020-06-08R卫生活R卫生活

 上一期改装教室中的底盘强化篇中,几乎介绍了所有底盘强化的改装方式,相信大家对于什幺是「底盘」,以及底盘该如何升级,已经有了进一步的认识与了解。

这一回改装教室将进入动力心脏升级,也就是引擎强化部分,同样由浅而深、从最基本的进排气提昇,一直到引擎腹内强化,不过这一次我们所针对的是自然进气引擎强化的部分,如何享受NA引擎迷人的魅力,这一回的改装教室将给你最完整的答案…

改装精神 建立正确观念

什幺是「改装」?

需设定「目标」

所谓的「改装」,就是「为了某种目的而变更车辆原有规格」,笔者进一步将改装定义为「打造心中理想的爱车模样」,这是改装的精神所在,比如希望爱车在弯道表现能够提昇,就必须从底盘着手!又比如,如果希望爱车能够拥有优异的加速能力,就必须针对动力输出来进行改造。所以在进行改装前,一定要先设定一个目标,比如「打造一辆300ps的弯道机器」,或者「500ps的动力怪兽」,这个目标因人而异,然而为何要设立这样的目标呢?因为不同的目标会影响改装时的施工方向、预算等等,「设定目标、朝向目标迈进」,当目标确定后,就会有很明确的方向!

Oh My Car!车要怎样改?

 进行改装前除了确定目标外,与店家的沟通非常重要,这一点关係到施工项目、材料与金额,也考验店家除了「技术」以外的专业!

在国内几乎都是透过专业店家来达成目标,因此施工前跟车主沟通与教育,以及针对车主目标所做出的建议非常重要,这是除了「施工技术」以外的另一项专业,也是相同目标不同施工金额的原因,举例来说,要打造一辆500ps的动力怪兽,除了引擎强化、周边配备外,还必须考虑车体承受能力、底盘负荷、制动性能等等,因为激烈操驾时的输出特性、加速能力都大大改变,要如何能在安全、耐用的前提之下达成500ps这个目标,所有相关的因素都必须全盘考量,这也就是编辑部一直大声疾呼:「改装前要确定目标的主要原因」!

Oh My Car!车要怎样改?要达成车主所设定的目标,必须整体考量,如引擎周边散热系统、供油系统、甚至是影响行车安全的底盘设定等,都必须在设定目标后一併考量。

课前预习

「三高」是NA输出效率关键

目前国内改装市场几乎以「外挂涡轮」为主流,不过仍旧有许多NA自然进气派的热血拥护者,也许就投资金额与动力提昇的C/P值来说,NA改装提昇的幅度的确有限,不过动力输出的线性、以及高亢的转速声浪,却是涡轮增压难以达成的!

对于自然进气的NA引擎来说,要提昇输出效率,必须从「三高」来下手,而「三高」指得就是「高转速」、「高压缩比」、以及「高角度凸轮轴」这三项要素,「高转速」就是让引擎断油转速向后延伸,来让动力曲线向上发展;「高压缩比」则是将吸入汽缸的混合气压缩得更加紧密,以发挥更大的爆炸威力;「高角度凸轮轴」则是延伸动力曲线的最佳武器,这三项要素互相搭配下,NA引擎的迷人魅力才能发挥到淋漓尽致!

Option改装小常识

什幺是「压缩比」?

所谓的「压缩比」就是汽缸容积与燃烧室容积的比例,比如说四汽缸、2.0升引擎的压缩比若是10.0:1,那就代表这颗引擎每一个汽缸的容积大约是500c.c.,而每个燃烧室的容积则为50c.c.左右(500:50=10:1),以国内改装市场中热门的自然进气引擎来说,原厂压缩比大约都设定在10.0:1上下。若是原厂即设定为性能取向的车款,如BMW M3系列,或是本田的「R」系列车款等,原厂就会以高压缩比为设计方向,以先前拥有「每公升输出效率之王」头衔的本田B16B引擎来说,原厂除了搭配VTEC可变系统外,压缩比也较其他B系列引擎为高,凸轮轴则是所有B系列引擎之中角度最高者!

Lesson 1.基础课程 进、排气系统升级

提高排气系统效率,动力表现小幅提昇

阻抗设计关係大

输出取向自由选

进排气系统升级是自然进气引擎效率提昇最基本的步骤,也是许多改装迷入门的第一选择,通常在升级这个部分时,都会从排气管开始,以国内改装界习惯的说法,NA引擎的排气系统可分为排气头段、中段与尾段三个部分,排气尾段则是一般人升级时的优先项目,因为不仅可以提昇排气效率,还可以让爱车的排气声浪改变,不过尾段的设计可是相当有学问,最简单易懂的说法就是「回压」的大小,所谓的回压就是「排气阻抗」,排气阻抗愈少表示愈顺畅,高转速的表现会比较好,但回压不足则会导致低速扭力丧失。

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 排气尾段的选择除了出口的造型与材质之外,最重要的就是所谓的「回压」设计,若要求中低速表现,可选择回压较高的产品,若要求高转速的顺畅度与动力延伸性,则儘量选择回压较低的设计。

不过整个排气系统中,影响最大的应该是排气头段,因为这是燃烧后混合气排放首当其冲的部分,排气头段设计也攸关一颗引擎输出取向,一般来说,效率较好的方式为「等长」的设计,也就是说,每一缸的排气歧管在会和之前的长度将相同,而且儘量要求每缸排气歧管的转折角度也相同,这样可以减少各缸排气时间不同所产生的相互干扰,让排气效率更顺畅,不过如同尾段一般,排气干扰过小也容易丧失低速的扭力表现,因此一般坊间所贩售的改装部品,可分为「扭力取向」型,以及「高转马力取向」型,当然也有二者兼顾设计的产品,如何取捨则在于个人需求。

Oh My Car!车要怎样改?排气头段儘量选择「等长」且每缸排气歧管转折角度差不多的设计,这有助于提昇排气系统的顺畅度,另外,各缸歧管连接处会合的设计,则攸关排气干扰的程度与动力输出的取向。

至于负责连接头段与尾段的排气中段,一般来说在设计上比较不那幺讲究,通常只有口径的差异,不过由于现今的新车几乎都採用OBD II系统以兼顾环保,因此排气中段上「触媒转换器」的设计让厂商费尽心思,而且排气中段上通常都会有「消音包」的设计,主要在于控制「流速」以及「灭音」。

Oh My Car!车要怎样改?排气头段儘量选择「等长」且每缸排气歧管转折角度差不多的设计,这有助于提昇排气系统的顺畅度,另外,各缸歧管连接处会合的设计,则攸关排气干扰的程度与动力输出的取向。Oh My Car!车要怎样改?由于现今的新车几乎都採用OBD II系统以兼顾环保,排气中段上的触媒转换器为选择重点,其次为口径以及消音包的设计。

突破原厂进气系统限制,打通呼吸不顺的罩门

转速爬升反应快

动力曲线往上攀

排气系统顺畅之后,接下来就是解决原厂吸气不顺的问题了,在进气系统的升级部分,一般以换装「空气滤芯」为第一步,空气滤芯的型式一般有二种,一种是原厂对应型的高流量产品,这种产品与原厂部品外型相同,不过负责过滤的部分採用流速较高的材质设计,换装之后可以提昇进气流速且保留优异的过滤功能,且看不出来有改装过的痕迹。

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换装高流量空气滤芯是最简单的进气改装,其他如集气箱、进气软管等皆可沿用原厂部品,虽然看不出经过改装的痕迹,但改装后效果有限,进气效率提昇幅度不大。

如果要求更好的效率,当然是换装俗称「香菇头」的大型过滤器,不过这种过滤器通常必须搭配节气门前的进气管一併更换,由于香菇头的造型设计,可以让吸气效率大幅提昇,如果再搭配经过设计的加大进气歧管,利用歧管造型以及较大的容量,产生一个「储气空间」,当放开油门再补油的瞬间,动力衔接会更加顺畅,若能搭配加大的节气门,效果会更加明显。

Oh My Car!车要怎样改?若单纯以空气滤芯来说,换装香菇头可以大幅提昇进气效率,因为香菇头的造型,进气不再只有单一方向,且香菇头内部有空间较大,也可拥有储气的功能。

以进气系统来说,最紧绷的改装方是就是「多喉直喷」套件,这在国外是相当流行的改装方式,不过国内则很少见到採用这种直喷系统的改装实车,多喉直喷系统最迷人的地方除了独特的声浪,就是转速愈高动力愈是源源不绝的魅力,不过多喉直喷并不是每颗引擎都能装的,基本上要使用多喉直喷引擎的压缩比不能太低,至少要在11.0:1以上,再搭配高角度凸轮轴,才能完全发挥多喉直喷的迷人魅力。

Oh My Car!车要怎样改?一般来说,换装香菇头通常都会同步将原厂进气软管换为改装部品,不论是手工订製或现成套件,进气管口径都会搭配香菇头,且进气管平顺的管壁设计,可提昇空气的流速,让进气更加顺畅。Oh My Car!车要怎样改?如果预算充足,不妨换装加大进气歧管套件,经过设计的造型,可以让每缸的进气更加顺畅、流速接近相同,且降低气流间干扰现象,重点是这类改装部品拥有较大的储气空间,在油门收放之际的动力衔接表现会改善许多。Oh My Car!车要怎样改?一般来说,换装香菇头通常都会同步将原厂进气软管换为改装部品,不论是手工订製或现成套件,进气管口径都会搭配香菇头,且进气管平顺的管壁设计,可提昇空气的流速,让进气更加顺畅。Oh My Car!车要怎样改?

进气系统的顺畅与否,节气门也是关键的角色之一,换装加大尺寸的节气门可以提昇进气流量,让空气更容易被引擎吸入。

Oh My Car!车要怎样改?多喉直喷套件为NA引擎进气系统最一拜的改装方式,在国外风靡已久。

 Lesson 2.进阶课程汽缸头强化

进气道力求放大与光滑,排气道则以顺畅为原则
流速决定效率

「顺」是动力的根本

俗称「上半截」的「汽缸头」,对NA引擎来说实为输出效率的关键!要让马儿好一定要给马儿相对等的粮食,为了压榨出更佳的输出表现,负责控制引擎本体「食物供给」与「废弃物排放」的罩门—汽缸头,则会影响进气与排气的顺畅与否!

Oh My Car!车要怎样改?经过抛光与加大处理的进气道,光亮的程度几乎可以媲美镜面,有助于混合气更快、更顺畅的导入汽缸,在改装施工时,进气道加工应该力求放大与光滑,同时将原厂设计的转折角度修饰得更加顺畅。

假设一个身体健壮的运动员,若将其口鼻封住限制呼吸系统功能,就算弹性再好、速度再快,也无法在田径场上拥有好的表现,甚至随时会有休克、受伤之虞!同样的道理,汽缸就像是人体的肺部,靠着燃烧爆炸所产生负压,将新鲜的混合气「吸入」汽缸,经过压缩、点火爆炸推动活塞,藉由各缸活塞不同步动作转动曲轴,让爆炸后活塞上移再将燃烧后废气「挤」出汽缸,如此不断循环维持引擎正常运作,而汽缸头与其内部的进、排气道,就如同人体呼吸道般,负责导入新鲜空气与排放燃烧后的废气。

Oh My Car!车要怎样改?以每缸四气门这种目前最普遍的设计来说,每个汽缸拥有二个进气门与二个排气门,二个进气到中间的分隔处,因为直接撞风的关係,应该儘量修饰如刀刃一般锋利,这有助于混合气导入时的顺畅与流速提昇。

汽缸头强化也分成很多不同的方式,而效率最好的莫过于「进排气抛光与加大」这个部分,有人主张进排气抛光可以让进排气效率更加顺畅,当然也有人坚持原厂进排气道的粗糙表面有助于混合气均匀搅拌,二派论点皆有理论支持,不过,就笔者试驾经验,经过进排气抛光工程的引擎,即使在原厂本体未改的状况下,依旧拥有较为优异的输出表现与油门反应!

Oh My Car!车要怎样改?相较之下,排气道的加工则以「顺畅」为原则,不需要像进气道那幺光滑,也不用刻意放大,仅需将原厂设计修饰得更加顺畅即可。

依据流体力学来说,当气流通过光滑表面与粗糙表面时的速率不同,尤其在流量相同状况下,表面平顺与否对于气流「流速」影响甚剧,经过抛光处理的光滑表面,可大幅降低气流行经阻力而提昇流速,当流速提昇后,相同路径所需的时间缩短,油门反应自然变好,同时,由于表面光滑、混合气通过时变得更为「顺畅」,不易残留于进排气道表面,相同进气量下因顺畅度提高、残留量变少,相对的,进入燃烧室的混合气量小幅增加,虽然这种增加量微乎其微,往往就在这「微量提昇」的状况下,让输出效率也相对升级。

Check Point

燃烧室容积决定压缩比

在进行汽缸头加工时,一般都会同步进行汽缸头平面切削,,也就是俗称的「削黑豆」,这个动作除了让汽缸头与引擎本体连接处呈现完全平面外,也能缩小燃烧室容积来提高压缩比,一般切削的幅度都在50~150条之间,大约为0.5~1.5mm。另外,还可以换上较薄的汽缸床垫片,也有提高压缩比的功效。

Oh My Car!车要怎样改?图中为切削过平面的汽缸头,凹陷处即为所谓的「燃烧室」,这个地方的容积决定压缩比的高低。

除了平面切削外,在进行汽缸头加工时,通常会顺便将气门导管、垫片以及油封一併更换,让气密程度更加优异,同时也可以顺道将进排气门加大,同时修整气门颈部的线条,一方面降低气门对进排气效率的阻碍,一方面让混合气进入的流量小幅提昇。

Oh My Car!车要怎样改?图中为切削过平面的汽缸头,凹陷处即为所谓的「燃烧室」,这个地方的容积决定压缩比的高低。

不过最好的压缩比提昇方式,还是直接换装凸顶活塞,藉由活塞顶部凸出的造型,直接将燃烧室容积缩小,让吸入汽缸内混合气受压缩的程度彻底提高,但换装凸顶活塞后必须注意气门是否会与活塞发生碰撞,这可藉由修改活塞顶部的气门月眉沟来克服。

Oh My Car!车要怎样改?凸顶活塞是提高压缩比的最佳良方,藉由活塞顶部凸起的造型彻底缩小燃烧室容积、大幅提高汽缸内部混合气受压缩的程度。

不过必须注意的是,高压缩比虽然是NA引擎出力的来源,不过也不能毫无限制的提高,因为压缩比愈高当混合气受压缩时的温度就愈高,如柴油引擎即是靠极高的压缩比,让混合气受挤压时的温度提昇至燃点以上产生自燃点火,但以汽油引擎来说,压缩比过高容易造成引擎工作温度过高、产生异常爆震的现象,一般来说,使用锻造活塞时,压缩比可以提高至12.5:1左右,而一般铸造活塞则儘量在12.0:1以下,并且搭配引擎周边的散热效率提昇,来抑制提高压缩比所带来的高热。

 高角度凸轮轴为高转速曲线延伸利器,也是NA引擎迷人魅力的来源

扬程加深吸得更多

作用角大延展输出

在汽缸头强化的改装中,效果最显着的除了进排气道抛光加大外,就属换装高角度凸轮轴最为直接,也是上述文章中提及NA引擎「三高」的要件之一,而凸轮轴主要的作用有二:其一为控制气门开启的深度,也就是所谓的「扬程」;另外也是动力曲线延伸至高转速域的关键,即所谓的「作用角」,这个部分控制了气门何时开启、何时关闭,尤其对双凸轮轴设计的引擎来说,进排气门会有同时开启的现象,也就是所谓的「气门重叠角」,重叠角多寡决定进排气门同时开启的时间,以及进排气门同时开启时的比例(进气门开启多少、排气门开启多少),这个数据不仅关係着引擎出力的取向,也是动力曲线得以延伸到高转速的关键所在!

Oh My Car!车要怎样改?凸轮轴控制了气门的开启幅度与时间,对NA引擎来说,高转速的动力延展性完全取决于凸轮轴的作用角与扬程。

在高角度凸轮轴上身的同时,还必须考虑气门是否会与活塞互相碰撞、气门弹簧的回弹力道是否足够、以及如何调校出最适当的气门正时(也就是俗称的「对Cam」),如果能够在换装高角度凸轮轴时,搭配强力气门弹簧、强化气门帽以及可调式Cam Pully同步上身,再搭配施工者的专业与经验,才能将NA引擎迷人的高转魅力完全释放。

Oh My Car!车要怎样改?换装高角度凸轮轴时,最好将气门弹簧以及气门帽同步升级为改装强化部品,以确保气门往複作动时的效率与速度。Oh My Car!车要怎样改?由于高角度凸轮轴的气门重叠角及作用角,相对原厂部品提高许多,故在换装时必须同步换上可调式Cam Pully,才能调校出换装凸轮轴后的最佳输出曲线。

下回预告

下一回我们将介绍引擎本体的强化部分,希望这个系列单元能让大家对于改装有更深刻的认识,也希望透过这样的介绍,让所有改装迷都能够找到方向,打造出自己心中理想的爱车。

Option改装教室,咱们下回见!

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