- 主题:转载, 汽车改装入门
目录
一. 选部优质好车
二. 新车保养计划
三. 引擎的燃烧与爆震
四. 供油系统工作原理与改装
五. 进气系统的工作原理与改装
六. 点火系统的工作原理与改装
七. 汽门系统的工作原理与改装
八. 四轮定位与Off-set
九. 引擎的改装
十. 弹簧的工作原理与改装
十一. 避震器的工作原理与改装
十二. 防倾杆的工作原理与改装
十三. 剎车的工作原理与改装
十四. 轮胎(上)
十五. 轮胎(下)
十六. 底盘悬吊设定
十七. 底盘改装的程序
十八. 座椅的改装
十九.浅谈Trail Brake之理论基础与所需的底盘设定
--
FROM 114.249.219.*
前言
养车经济学存在的目的,是希望从最基本也是长久以来被国内媒体最忽略的部份着手,让读者有机会从机械的角度去了解汽车,而不单从市场的角度去判断。个人认为行销策略与广告包装会模糊汽车本身的特性,甚至模糊了是非。这与国内基础科学教育不落实,及汽车工业技术无法自主有者极大的关联。我们希望由此起步,在资料取得不易(通常国内有关汽车的书籍普遍有资料过时的问题存在)的情况下,能逐步的建立起读者对汽车的基本概念。本文的目的,是要让读者能穿透业者行销手段的迷雾,找到一部适合自己的好车。
列出候选车种
在买车时预算的多寡对可选择的车型有绝对的影响,只有在预定的预算限制下来谈选车才是有意义的。有了预算之后,第二个步骤就是认清自己对车子功能的需求,有人当它是『工具』,更有人当它是『玩具』,依照个人不同的需求来选定车身型式及级距,再配合预算的限制范围便可列出候选车种。在这过程中请记得车型要越新越好,因为汽车科技『日新月异』,任何新车型或改款车都是针对现有车型加以改进、研发而来,岂有不及旧有车种之理。
评选
列出候选车种之后,建议您先从主观的条件开始去取舍。首先针对外观造型及内装样式,这是纯主观的选择,如此可先去掉几种『绝不考虑』的车型,剩下几款难以抉择的车型可依以下几个方向加以客观的评比,相信不难找出最适合的车型。
一、引擎
引擎这个项目大概是本刊读者评断一部车优劣的首要考虑,也是大多数读者比较容易迷惑的部份,看车时打开引擎盖,看个半天也不易看出个所以然,虽然说现在的车厂已经开始注重引擎的『造型』,而且『造型优美』的引擎也几乎可和『性能杰出』划上等号,但是从技术规格及性能测试资料来了解引擎还是比较实在的。
一颗现代化的引擎必须有以下的基本条件:
计算机化的多点喷射供油系统
化油器已经成为历史名词应该是大家都有的共识,而效率不佳及有着和化油器类似缺点的单点喷射系统,亦将不见容于现代化的车种。因此,配备有高效率的计算机控制系统(ECU)、许多的传感器(Sensor)及每缸至少一支喷油嘴的多点喷射系统才是唯一的选择。其中计算机的运算速度要越快越好,传感器的数目也是越多越好,因为传感器的数目越多表示所能提供给计算机的参数越多,计算机对供油的控制也就越准确。
每汽缸至少四汽门
在相同的汽缸面积下,汽门数越多可争取到越多的进排汽口面积,提升每一次的进排汽效率。并且得以将火星塞设置至于最佳位置的燃烧室中央,使油气燃烧较为快速而完全,兼具马力提升和降低污染之效。此外汽门数变多了,则每支气门的体积及质量也相对的变小变轻,汽门因惯性对汽门机构的产生的负荷及冲击也将减轻。至于有人认为每缸二汽门的引擎低速扭力较佳,而多汽门引擎则有低速扭力不足的缺点。这一印象主要是高效率的进汽对油气造成的『冲淡效果』,但这将会因为引擎管理系统的修正而消除。况且,就算牺牲这为不足道的扭力,换来高转速时顺畅的运转及充沛的出力也绝对值回票价。
双凸轮轴(DOHC)
将进气门和排汽门的启闭分别以不同的凸轮轴来控制,可更精确的控制进排汽门动作,容易将进汽或排汽的角度设定在较佳的值。
计算机整合控制的点火系统
计算机依据各个感应器所收集引擎转速、进汽歧管压力或空气流量、节气门位置、电瓶电压、水温、爆震....等讯号,其中最重要的应该是具有与爆震控制系统结合的点火正时控制功能,这对于引擎转速越来越高并游走于极限边缘的现代引擎来说,可收『延年益寿』之效。尤其在汽油品质不甚稳定的台湾,爆震控制系统更是相形重要。
兼顾高、低转速的可变进汽歧管及可变气门正时机构
进汽歧管的长短对扭力的输出曲线有很大的影响,较长的进汽歧管有利于低转速输出,较短的则有利于高转速运转,但却会降低引擎的最大扭力及其出现时机。因此要兼顾高、低转速的动力输出唯有采用可变长度的进汽歧管。(这项设计在德系高价位引擎较常见,但日系的LIATA也可见到此一设计)可变汽门正时机构是自然吸气引擎提高动力输出的一大利器,利用改变汽门的启闭时机(Timing)及时间长短(Duration),来达到兼顾高、低转速需求的目的。目前宣称采用此技术的有BMW、BENZ、NISSAN、HONDA、MITSUBISHI等多家公司,但能将此概念发挥到极致的仅有HONDA的VTEC和MITSUBISHI的MIVEC,它们将Timing及Duration都加以改变,而其它的类似设计都是只改变Timing而已,因此动力的提升上不如二者来得杰出。同为L4、DOHC、16V设计,采用NCVS的NISSAN GA16DE引擎可输出120ps的最大马力,而采用VTEC的HONDA B16A引擎以及采用MIVEC的MITSUBISHI 4G92引擎,却可分别产生170ps及175ps的超强马力。其中差异不可谓不大。
更精密的研磨技术
以往只出现在赛车引擎上的精密研磨技术,已有『量产化』的趋势,如日产汽车最近的几款引擎都强调经过『Micro Finish』的加工处理。经此处理主要在降低引擎运转时的摩擦阻力,提高顺畅度、耐用度、省油性。
二、传动系统
在不久的将来五速自排将有如五速手排一般的普遍,目前的四速自排最大的缺点就是其三、四档间齿轮比的差距常让车主为之气短,解决之道就是采用齿比衔接顺畅的五速自排,因此奉劝少数目前可选用五速自排变速箱车型的准车主,不可听信业务员的愚民政策,务必坚持非五速自排不买。对于这一点,凡是同时开过美规四速和欧规五速525的读者,应该都有深刻的感受才是。传动系统的另一项主流就是CVT(无段自动变速系统),极接近手排变速箱的传动效率,解决了传统自动变速系统动力被扭力转换器大幅损耗的缺点。以往只能使用于100匹马力以下引擎的限制,也已随着六代喜美推出搭配130 匹引擎的CVT系统而打破。顺畅、省油、高效率是CVT变速系统的特色。这一点应该是MARCH NCVT的车主共同的体认。
三、悬吊系统
现代的车种对乘坐舒适性及操纵安定性的要求越来越高,面对此一趋势,各车厂都采用双A臂(Double-wishbone)悬吊系统,或多连杆(Multi-link)悬吊系统来因应,但简单、低成本、不占空间的麦花臣悬吊系统,仍广泛运用在小型车上。吃过鸡肉的人应该知道鸡胸骨(Wishbone)成A型,而上下采用两个如此形状的臂的悬吊系统就被称为『双鸡胸骨式悬吊』,(Double-wishbone),又被称为双A臂悬吊系统。双鸡胸骨式的优点首推悬吊几何设计自由度很高,它并不会对避震器施加弯矩,所以摩擦小;而且只需改变臂杆的布置设计(如旋转轴的倾斜、安装位置及安装的跨距等),即可达成外倾角变化、防俯冲、防蹲下等几何设定。通常这些臂杆是装至于副车架上,副车架再以四个支点与车身结合,如此可兼顾悬吊系统的刚性与震动的阻绝。缺点是复杂、成本高且定位精度要求较高。最早以『多连杆』为名宣传的是1983年推出的BENZ 190 车系。多连杆与双鸡胸骨式悬吊二者间并不易明确的区别,各车厂针对既有悬吊系统加以改良,增加特殊功能的连杆,再自行命名。多连杆悬吊的设计大多以多支的连杆将车轴定位,并且将连杆以衬套先安装于副车架上,而副车架一般以四个点固定于车身,这个架构就与双鸡胸骨式悬吊相类似。
多连杆悬吊系统其独特的连杆配置在各车上均有不同,但所要达成的目标是相同的,其主要有功能下列几项:
1.消除对地外倾角(Camber)变化:即使车身晃动时,也能使轮胎保持垂直,这在目前低轮胎扁平比的趋势中,是非常重要的特性。
2.抑制悬吊系往复运动时束角(Toe)的变化。
3.抑制悬吊系往复运动时轮胎距离的变化。
4.消除转弯时重心升高、对地外倾角减少的顶起((Jack-up)现象。
5.抑制加减速时造成的车身升高或下沉现象。
6.提高悬吊系统的刚性,使其不易受横向力影响而产生几何变化。多连杆悬吊系统最大的优点,在于可平衡的达成上述其它悬吊系统所达不到的性能需求,它也是目前最先进的悬吊系统设计。
四、剎车系统
Air-Bag和ABS这两项被称为双A的安全装置,是所有车主在买车时都会慎重考虑的配备。但在目前台湾驾驶人普遍未养成随时系上安全带的情况下,被动的安全装置--Air-Bag的功过一时难有定论,因此个人认为Air-Bag是可被考虑放弃的;至于属于主动安全配备的ABS则应列于必须选用的配备。
ABS绝不是那些三流业务员口中:『只有在高速和重踩时才会作用的剎车系统。』所谓的ABS它是靠装在每个车轮轴的车速感应器,判断出在不同车轮出速度现差异或死锁(速度为0)时,经由调节剎车压力,来达到消除上述不正常现象,维持最大剎车力的目的。也就是说ABS的动作时机和『高速』或『重踩』都没有绝对的关系。但是在目前每一个的厂牌的剎车都冠上ABS的情况下,如何去判断ABS的优劣及差异便显得格外重要。
一套『健全』的ABS应该有下列几个要件:
1.四个车轮皆有独立的车速感应器(Four-Sensor),
2.四个独立的泄压回路(Four-Channel),
3.快速的计算机处里单元,
4.动作精确的总帮和分帮。
这当中常会被『偷工减料』的部份在于是否为Four-Sensor和Four-Channel,还请读者明察。但可肯定的是,目前的ABS产品中口碑最佳的当属德国的BOSCH。有关于剎车系统的还有几点可提出作为您评比的参考。碟剎优于鼓剎,剎车碟直径越大越好,卡钳的活塞越多越好、而本身的重量越轻越好。
五、售后服务
售后服务对于您所选的好车能够好多久有决定性的影响,有不少好车都因售后服务及维修能力不足而落至悲惨的下场。很多在国外表现不错的好车,都因为在售后服务的水准跟不上产品的脚步,而无法得到准车主的青睐。放眼国内汽车售后服务现况,普遍存在着专业教育训练不足及保养维修工作不落实的缺点。单以每五千公里一次的定期保养维修来说,维修单上洋洋洒洒数十项,但真正确实执行的有多少就相当令人怀疑了。因此在考虑售后服务这个项目时还请准车主自己多费心,必要时到各个厂牌的维修点去走走,将是最为直接的方法。经由上述的项目可大致看出一部车先天的体质优劣,而唯有同时具备良好的设计、高品质的制造过程及专业的售后服务三大要项,才能真正成为市场的主流派。
【 在 sanjiaomao (猫的儿子叫可乐) 的大作中提到: 】
: 目录
: 一. 选部优质好车
: 二. 新车保养计划
: ...................
--
修改:sanjiaomao FROM 114.249.219.*
FROM 114.249.219.*
前言
熟读使用手册
使用手册的重要性一直是我们所强调的,它是您了解爱车的第一步,虽然目前国内的使用手册编排不甚完善,所能提供的资料也无法完全满足爱车人的需求,但仍是基本操作及保养的指南。举凡引擎型式、机油容量、变速箱油容量、冷却水容量、火星塞规格、气门间隙值、点火正时角度、各种负荷情况的胎压、轮圈的Off-Set(裕隆似乎是国产车中唯一在使用手册提供Off-Set的厂商)、各种螺丝的旋紧扭力.....等,此外日常的行车检查项目与方法以及紧急情况的应变方法更是不可不熟悉的常识。
检视车况
你或许认为所谓新车就表示一切O.K.,但事实或许不然。如果你和我一样爱车如命,把车当玩具而不是当工具,那么就请您在新车落地后,先把机油、变速箱油泄掉,换上你所熟悉的品牌,如果你买的是国产车,那最好连剎车油也一并换掉,换上至少是DOT-4以上的产品。用人不疑,疑人不用,你放心让这品牌、等级不明的油品继续留在你的爱车吗?或许您会在日后为它换上所有想得到的发烧品,但您是否和大多数人一样忽略了这0~1000Km比磨合期更重要的『新车处女期』,因为他们都有一种错误的观念,认为用等级较差的油品可以使Run-in更完全,事实上这样的作法很可能使你『磨过头』,甚至造成无法弥补的伤害,我们的坚持是:爱它就从小给它最好的!此外底盘螺丝是否锁紧也是不可忽略的,尤其是国产车,有太多车主有这样惨痛经验。 另外一项最简单也是最容易被忽略的就是『胎压』,新车交到你手上时有90%以上胎压是不合格的,倒不是不足,而是胎压过高。过高的胎压不但会造成轮胎的异常磨损、抓地力的降低、舒适度的降低、最严重的会造成悬吊系统的活动机件间间隙加大,并加速吸震筒的劣化(要知道有30%以上的震动要靠轮胎的变形来吸收)。 合理的胎压是依使用手册上所标示的再减个1~2psi。由于胎压是随温度而变化,建议您准备一个『高档的』胎压计,如此方能匹配您的名胎,让它随时保持在最佳的胎压状况。据了解Snap-On有一个胎压表在赛车场上广为各个车队使用,价格也在可颇合理。
Run-in
需不需要Run-in一直是见人见智。曾经有机会到裕隆三义厂参观其生产线,组装完成后的测试项目中有一项码表准确度检验,只见技术员将车开上测试滚轮台,说时迟那时快,指针已指向170Km/h,Run-in?!几年前买了一部喜美,交车当天满怀喜悦的前往交车中心,在门口只见一部部新车从拖车上缓缓滑下,吱....Show味十足的起步、转弯、剎车,准确的停入车位,Run-in?! 虽然如此Run-in仍有其必要性,Run-in时只需把握两大原则:Smooth及轻负荷。若能把握这两个原则,再加上使用优质的机油,那么速度与转速的限制就不是那么重要了。Smooth的油门、Smooth的剎车、Smooth转向与换档,并用心去感觉引擎的负荷与运转。Run-in期中不论速度快慢,应该避免长时间保持等速或等转速行驶,并且要让每一档、在各种转速下都能有足够的磨合机会,尤其要避免任何情况下引擎的抖动,这是Run-in期的大忌。自排车必须更温柔的踩放油门,尽量减少Kick-Down的情况发生,因为Kick-Down时扭力转换器内的液压冲击力很大,难免会有负面影响。踩剎车的力道应该如M3的引擎扭力曲线图一般,缓缓加重后保持一段时间,车子停止前再稍稍松开,最后轻轻踏住确保车子不滑动。得到良好并充分Run-in的剎车,可避免剎车异音、碟盘变形的后遗症。Run-in虽是一种痛苦的束缚,但也视为调整驾驶方式的好机会。
1000Km保养
1000Km保养可说是最重要的一次保养,请选一家较有规模的直营保养厂(留下保养记录以确保日后保固权益),并亲自监工。在此特别提供一些小细节供您监工时的参考。
一、更换机油
更换机油时请特别注意,技工在装上新的机油滤清器时,是否在滤清器的边缘橡皮涂上些许的机油? 如此可避免旋紧时橡皮扭曲而导致密合度不佳,造成机油的渗漏。此外添加机油时,加到机油表尺刻度的八分是最理想的。
二、更换自动变速箱油
更换ATF后检查液面高度时必须先确认油温,因为通常使用手册都会要求ATF达到工作温度(50~80 C)时再量,如此可避免因为油温的不同而造成液面高度的差异。再则档位要停留在"N"档,并且在排入"N"档前要从"P"档开始打过每个档位,并且在每个档位停留两秒钟以上。遇到液面太高时务必要求技工抽掉多余的ATF,因为自动变速箱的扭力转换器传递效率的天敌就是气泡,劣质的ATF和过多的ATF都会造成气泡,降低效率,并在Kick-Down时产生不良的冲击。因此地六代喜美上市时,特别强调在自动变速箱装上了减少气泡的装置,若你的车无此装置,你所能做的就是保持正确的ATF液面高度。
三、调整汽门间隙
汽门间隙太大会有异音,太小则转速提升吃力,1000Km时务必进行调整,而且最好以『四次调法』来进行调整。调整应该在冷车时进行,虽然有些车种同时提供了冷车以及热车时的汽门间隙值,但是因为热车的定义弹性及差异颇大,100°C、80°C、60°C....? 因此仍以冷车时调整为佳。从进到保养厂到完全冷却可能需要3~4小时的等待,我想这也是为什么保养厂会用无数的理由,来说服你接受「新车不必调汽门间隙」的谎言,毕竟,等待冷却实在太费时了。
四、检查点火正时
检查点火正时前,应该先拆下火星塞检查电极状况,看看是否要使用其它热值型号的火星塞。点火正时的异常并不易察觉,虽说正时过早容易引起爆震,太晚则引擎出力降低、增加油耗,但这都是比较的结果,而评断的标准就是原厂提供的正时角度。目前许多车种都已配有爆震感知器,但为了引擎的长治久安,建议您维持原厂指定的角度,不要幻想将点火正时再提前就能大幅改善引擎状况。
五、确认方向盘和各踏板的自由间隙
方向盘的自由间隙是判断转向系统是否异常的重要依据,因此此次保养时得先确认方向盘的自由间隙合于标准值内。离合器、剎车、油门踏板的间隙,对于操作时的顺畅度有着极为重要的影响,对手排车来说剎车与油门踏板间的关系,直接影响了Heel & Toe的操作,最理想的状态是踩下剎车后,踏板高度恰与油门踏板齐平。并注意别让油门踏板有太长的『空窗期』,这对自排车来说尤其重要,因为对手排车来说,油门踏板只是单纯的控制节流阀,但是自排车却同时控制着节流阀和油门感知器,油门感知器是自动变速箱换档的重要参数,也就是说油门踏板的自由间隙将影响自排车的Kick-Down反应及换档时机。
六、注意螺丝紧度的扭力
螺帽、螺栓的松紧度长久以来都被忽略了,量度的单位是扭力值:Kg-m,使用的工具是『扭力板手』,除了赛车场以外似乎很少见到保养厂使用扭力板手。 一份完整的使用手册,应该清楚的规范各常用的螺帽及螺栓的松紧度所需的扭力值,以国产霹雳马为例:轮胎螺帽所需的的旋紧扭力为10~12Kg-m;机油放油螺栓需3~4 Kg-m;火星塞需2~3 Kg-m。有了明确的扭力值,就不必担心螺丝崩牙,也不必再成为气动板手的受害者。
七、引擎室其它项目
引擎室的检查项目是大家较熟悉的项目,在此不再赘述,仅特别提醒您动力方向盘油不可太多,避免激烈驾驶时溢出。再来就是正时皮带的松紧度,太松会造成加减速时的抖动,太仅则会增加皮带的损耗,甚至造成断裂。皮带松紧度的标准得参考保养厂的技术手册,一般的使用手册通常并不提供资料。
八、定位及轮胎
据了解车厂并不会对新车做精确的四轮定位(生产线上似乎没有定位仪器),因此做一次精确的定位绝对值得,不但可确保操控性更可避免轮胎及转向系统的异常损耗。定位时也可同时对胎压及轮胎和底盘的固定螺丝的紧度进行检查,尤其是铝合金轮圈务必要做。 最后要检视剎车碟盘的磨合情况,以了解剎车的卡钳的正常动作及踩剎车的技巧是否正确,若碟盘出现不平及异音,那么准备提出索赔吧。
【 在 sanjiaomao (猫的儿子叫可乐) 的大作中提到: 】
: 前言
: 养车经济学存在的目的,是希望从最基本也是长久以来被国内媒体最忽略的部份着手,让读者有机会从机械的角度去了解汽车,而不单从市场的角度去判断。个人认为行销策略与广告包装会模糊汽车本身的特性,甚至模糊了是非。这与国内基础科学教育不落实,及汽车工业技术
: 列出候选车种
: ...................
--
修改:sanjiaomao FROM 114.249.219.*
FROM 114.249.219.*
前言
汽车的动力来自引擎,而引擎动力的产生是利用汽缸内油气的燃烧所产生的爆发力推动活塞而来,因此要获得良好的引擎性能就要从提高引擎的燃烧效率着手,从汽缸内油气燃烧的基本理论找出提高引擎燃烧效率和热效率的方法来提高引擎性能。但是在工程师们想进办法来提高引擎性能的同时,却因为爆震(Knocking)的发生而受到种种的限制,而一具最高性能的引擎就是在燃烧与爆震的交互作用和互相牵制下得出的妥协。『燃烧与爆震』不但是研究引擎的基础,也是判断引擎优劣的依据,更是引擎改装的基础,因此燃稍与爆震可说是一切讨论有关引擎性能的入门,更是谈引擎改装时的立论依据。
一、燃烧
因为引擎的燃烧循环是在汽缸这各小容器中进行,而且有温度、压力、热传导、残留废气等变因,所以比起一般的燃烧来得复杂许多。目前有很多有关引擎的理论都是由实验得来的,就因为是由实验得来的所以有很多因素都有不同的解释,甚至可能尚未被发现,因此读者或可从本文中获得启发,找到其它有利引擎燃烧的好方法。在进入主题之前我们必须先介绍两个名词:空燃比A/F(Air-Fuel Ratio)和空气过剩率λ(Excess Air Ratio)。空燃比A/F是进行引擎燃烧反应时所需的空气重量和燃料重量的比例,空然比小表示油气比较浓,反之则比较稀。如果根据汽油燃烧的化学反应方程式,我们可以算出汽油完全燃烧的理论空燃比为15.1:1,但是在实际的燃烧情况中,如果要达到完全燃烧,所需的空气量往往比理论上所需的更多而实际上所需的空气和理论上所需的空气量的比值就称为空气过剩率λ,λ越大表示所供给引擎的空气量越大。A/F和λ在谈到有关引擎的工作原理和废气污染控制上都会再出现,所以比必须先在此提出。引擎每完成一次进气、压缩、爆发、排气四个行程的循环,曲轴转了2圈也就是720°,在引擎转速为 3000rpm时,曲轴转速为每分钟3000转,也就是说引擎每分钟要进行1500次的循环,完成每一次油气燃烧的时间远小于0.01秒。要去讨论这0.01秒内快速进行的燃烧过程有相当的困难,[ 因此我们必须想象成用很慢很慢的慢动作来看引擎的燃烧过程。若用这样的方式来看引擎的燃烧过程,我们可以将它概分为点火、燃烧、淬熄三个步骤:
一、点火
当供油系统将混合好的油气送入汽缸内,经由活塞压缩后,点火系统的高压线圈便会传送一电流至火星塞,利用火星塞两极之间的高电压引燃油气,(亦可说是高电压使汽油分子产生游离作用,进而和氧离子结合,造成氧化作用)。为了引燃油气,必须对油气提供一相当的能量,这个能量我们称为『最小点火能』(Minimum Ignition Energy)。最小点火能越小,点火越容易。这一油气引燃的过程相对于接下来的油气燃烧速度来说,速度是比较缓慢的,而这一缓慢的氧化过程称为『点火』。『点火』所耗去的时间约占整个燃烧行程的10 %,而这段时间所耗去的油气也少得为不足道。
二、燃烧
点火阶段可视为油气燃烧前能量的累积,当点火完成后,火焰便开始以燃烧压力波的形式向外传播,其传播的方式是以火星塞为中心,一层一层依序向外燃烧,就如同将石头丢入水中,在水面形成涟漪一般。在火焰向外传播时,在已燃烧和未燃烧的油气之间,有一进行燃烧氧化反应的反应带,我们称为『火焰波前』。火焰波前的范围大小会影响燃烧的反应速率和汽缸内压力上升的速率。油气燃烧的速度对引擎的性能有决定性的影响,燃烧的速度越快,引擎的性能越好,爆震发生的趋势也越低。
三、淬熄
对引擎的燃烧来说,汽缸壁是燃烧波所能到达最远的边界,汽缸壁由于有冷却系统的作用,温度大都维持在 200℃左右,这相对于 700℃以上的火焰温度来说是很低的温度,所以当燃烧波传到汽缸壁时,火焰的温度便立刻下降,使得汽缸壁附近燃烧波的氧化作用因而减缓甚至中断,而这趋缓的氧化反应便产生了不完全氧化的产物HC及CO。这一氧化反应较缓和的区域我们称为『淬熄层』,淬熄层越小,表示汽缸的热传损失量越少,引擎的热效率较高、出力较大。
影响引擎燃烧的因素:
一、影响点火的因素:
点火的难易乃由『最小点火能』所决定,最小点火能则是受燃料的分子量、混合气的浓度、火星塞电极的形状与间隙、汽缸温度、混合气气体流动的影响而产生变化。燃料的分子量越小、汽缸的温度越高,其最小点火能越小,点火越容易。混合气的浓度稍浓于理想空燃比(14.7:1),并能在汽缸内快速的流动使油气更均匀,皆有助于点火。而火星塞对点火的难易更有决定性的影响,火星塞的电极间隙若减小则最小点火能将增大,不过间隙也不是越大越好,因为间隙大则跳火时间缩短,不利于点火,所以间隙直必须取两者的折冲。火星塞中央电极的直径越大,点火所需的电压必须升高,若将电击形状改为尖型,将有利于点火。此外,火星塞的热度等级越高,表示中央电极不易散热,因此对点火越有利。但是当火星塞热值过高或汽缸过热时,将使油气在火星塞未点火前及自行点燃,称为〞预燃〞(Preignition)是异常燃烧的一种,有别于爆震,但同样对引擎将产生不利的影响。有人会改用电极为针型、且导电性较好的火星塞,为的就是加速完成点火。
二、影响燃烧的因素:
1、空燃比
燃烧速度会因为混合气的组成、压力、温度而变化,影响最显著的是空燃比,稍浓于理想空燃比(14.7:1)时可得到最大的燃烧速度,若空燃比低或高达到某一界限以上时,火焰便不再前进,此界限称为『燃烧界限』。汽油的燃烧界限是空燃比22:1~8:1可安定运转的极限是18:1。所谓『稀薄燃烧引擎系统』技术(Lean Burn Combustion System) 就是让引擎在尽量接近燃烧界限的下限且不产生爆震的情况下运转。
2、火星塞的位置
火星塞的位置虽对燃烧的速度没有影响,但是它决定了相同燃烧速度下完成燃烧所需的时间。火星塞和汽缸必的距离越近,则完成燃烧的时间越短。因为油气燃烧的过程也是引擎最主要的加热、加压过程,这段时间的长短,直接影响到引擎的热效率,也影响到爆震的趋势。火星塞的最佳位置就是在燃烧室的中央,而为了达成此一设计,多气门和双凸轮轴的设计是必然的趋势。
3、进、排气压力与进气温度
进气压力的提高可促使油气燃烧的速度增加,而进气温度升高却会使容积效率和混合气密度降低,导致火焰传播速度下降。当排气压力越高时,则每循环残留在汽缸内的废气越多,使能吸入的新鲜混合气减少,而随着残留废气比例的增加,燃烧时的阻碍亦增大,火焰传播的速度因而降低。要提高进气压力最常用的方法就是利用 Turbo-charger 或Super-Charger ,而赛车引擎通常用碳纤维来作为进气道的材料,除了重量轻外,最重要的就是取碳纤维不易吸热,本身的温度不会因为引擎室的温度升高而升高,可大幅降低进气温度。至于要如何降低排气压力,当然是从排气管着手,而又以头段的影响最大。
4、进气速度
进气速度影响了进入汽缸内油气的流动,油气的流动除了可以让油气的混合更均匀,更可产生搅动的作用使燃烧火焰和未燃烧的油气容易混在一起,增加火波前的范围,加快燃烧的速度。进气速度与燃烧速度成近乎正比的关系,进气速度越快,燃烧的速度越快。而进气的速度与进气歧管的口径与长度、汽门设计、燃烧室几何形状有关。
5、压缩比
压缩比的增加会同时影响燃烧时的温度与压力,并让油气分子间的距离变小,而油气的燃烧速度也随着压缩比的增高而增大。高性能引擎都想办法在不发生爆震的前提下尽量的提高压缩比,不但自然吸气引擎是如此,就连增压引擎的压缩比都已提高到超过9.0:1 以上的水准。要提高压缩比最简单的方法就是改用较薄的汽缸垫片。
6、点火正时
引擎的最大功率输出是取决于油气燃烧产生最大气体压力时活塞的位置,而这个位置的改变可经由点火正时的改变来达成,最理想的点火正时角度就是要让燃烧过程完成一半时,活塞位置恰抵达上死点,此时活塞正好完成压缩行程准备往下运动,因此燃烧所产生的最高压力可完全用来把活塞往下推,这就是产生最大燃烧速度点火正时。
三、影响淬熄的因素
淬熄主要受到燃烧室的形状、汽缸壁的温度与粗糙度的影响。淬熄的发生是主要是由于火焰接触到燃烧室的壁面,因此要在相同的燃烧室容积下使燃烧室的表面积越小,减少淬熄量,一般而言燃烧是的形状越规则越能达到此目的。而淬熄也是热导传的结果,所以燃烧室的温度越高,则热传量越少,火焰也就越能接近壁面,淬熄层就越薄,被淬熄的气体容积就越少。但是汽缸壁的温度却被材料所能承受的热应力及爆震的发生所限制,所以只能维持在一相当的低温下。此外,降低燃烧室的粗糙度也可减少淬熄量及热传量,提高热效率
二、爆震
『爆震』是引擎燃烧过程中所产生的异常燃烧现象,它除了使引擎震动加剧外,并产生敲击声、降低引擎出力、损伤引擎结构。爆震可说是引擎设计者的天敌,许多提升马力、降低油耗、减少污染的设计,如高压缩比、增压装置、提高汽缸壁工作温度(材料科技的进步使得强度上无虞)等,都因为爆震的产生而受到限制。爆震的特性是开始时点火及燃烧波的传播都正常,但是最后应该燃烧的一部份油气,我们称为『尾气』(End Gas),因为受了燃烧后气体膨胀所造成的压缩作用,使其体积缩小、温度和压力升高,在燃烧波尚未传到该处之前,一部份油气的温度已经达到『自燃点』,到达自燃点后在经过一段时间的『自燃点火延迟』后就会自行引燃,并且以300m/s~200m/s的速度迅速向外传播,而当正常燃烧和爆震两个方向相反的燃烧压力波相遇时,会产生剧烈的气体震动,并发出特有的金属撞击声,所以称为『爆震』。轻微的爆震无法被人的感官所察觉,在此我们称它为『无感爆震』,因此当你能感觉得到引擎爆震所产生的噪音和震动时,这时的爆震情况已经严重得超乎你的想象,我们称它为『有感爆震』。有感爆震持续一段时间后,将使得活塞、汽缸头、汽门、活塞环等,产生严重的损坏。
1、燃料的辛烷值
燃料的抗爆震性是以辛烷值(Octane Number)来表示,通常分子构造简单、碳数多、炼长者的抗爆震性优秀,而选用辛烷值较高的汽油是减少爆震发生的最直接方法。汽油辛烷值的选用必须与引擎的缩比配合,理论上压缩比8~9用辛烷值92~95的汽油,压缩比9~10用辛烷值95~100的汽油,否则压缩比高的引擎若使用辛烷值低的汽油,将造成爆震连连、引擎无力、过热、机件损耗。而压缩比低的引擎若误用辛烷值较高的汽油,不但不能增大引擎的出力,反而可能因燃烧温度过高造成引擎过热。据报载:中油将在民国87年底前推出辛烷值98的汽油。
2、燃烧室的设计
火星塞的的位置影响了完成燃烧所需的时间,这段时间就是尾气所受的加压和加热时间,时间的长短直接影响爆震发生的趋势。因此燃烧是的形状若能让压缩时油气的流动性佳、没有死角,并采用热传导效率较高的材料(如铝合金),让汽缸内的温度不易累积,使尾气保持较低的温度也可减少爆震的发生。
3、积碳
燃烧室内如果有积碳会影响燃烧室的散热并造成压缩比的提高,让原本不会发生爆震的引擎也发生爆震。积碳发生的原因除了引擎本身所产生的以外,在汽油中添加辛烷值提升剂更会加速积碳的累积。以国内所能买到的95无铅汽油,对很多高压缩比引擎来说并不够用,很多车主都要选择添加辛烷值提升剂来维持引擎的出力和消除爆震,在爆震与积碳的恶性循环下,添加辛烷值提升剂就有如引鸩止渴一般,还请车主三思。
4、压缩比
引擎的热效率是与其压缩比成正比,压缩比越高引擎出力越大,但是压缩比的上限却因为爆震的发生而受到所限制,压缩比与爆震的发生有极密切的关系,压缩比越大,爆震的趋势和强度越强。因为提高压缩比会同时增加汽缸内的温度和压力,使尾气的温度和压力升高,增强爆震的趋势。此外压缩比的提高也会让汽缸内的残留废气对油气的冲淡做降低,造成燃烧室的温度上升,促成爆震的发生。
5、空燃比
油气混合比过稀或混合不均匀都会造成爆震。较浓的油气将使尾气的自燃点火延迟时间增加,但也会使燃烧较不完全,产生的热量较少,使得燃烧最后的温度降低,减少爆震的发生,但也导致燃料用量增加,热效率下降,同时降低引擎出力。有些引擎的爆震控制系统就是在爆震感知器侦测出爆震讯号时,供油系统便会适度的提高油气浓度,直到爆震消除为止。
6、进气温度与汽缸温度
进气温度与汽缸温度的增加会使引擎的容积效率降低,使完成燃烧所需的时间增长,亦即尾气被加压及加热的时间增长,增加尾气的温度和压力,造成爆震。由此我们可以知道当引擎温度过高时,对引擎所成的损害并不是直接由于高温所造成(和汽缸内的温度相比那就称不上高温了),而是因为汽缸壁温度上升导致严重的爆震,因为连连的爆震所产生的严重破坏。
7、点火正时
若点火过早活塞在压缩行程抵达上死点前燃烧掉的油气较多,会使活塞进行压缩时所需的力量增加,同时也会提高燃烧室内的最高温度与压力,而易产生爆震。若点火正时延迟,大部分的油气都在活塞过了上死点以后燃烧,燃烧时活塞已经往下运动,可以底消掉一部份燃烧后气体膨胀所导致的压力升高作用,减轻爆震的趋势。不过假如点火过于落后,引擎的功率及效率都将降低。虽然点火正时的延迟会造成引擎无力、耗油增加,但是对于爆震控制方式的选择大多以改变点火正时为主,因未改变点火正时比起其它消除爆震的方法要来得简单、经济、可行,尤其在电子技术发展成熟的今天更是如此。
8、进气压力
进气压力提高可使油气密度变大,燃烧所产生的总热量较多,会使燃烧的最后温度上升,易于产生爆震。这说明了使用增压进气装置时,不论涡轮增压或机械增压常要适度的配合降低压缩比,并结合爆震控制系统以防止爆震的发生。其中涡轮增压系统(Turbo Charger)更因为会同时造成进气温度上升,所以有进气冷却器(Inter-Cooler)的出现,以降低进气温度提高容积效率并减少爆震的发生。
【 在 sanjiaomao (猫的儿子叫可乐) 的大作中提到: 】
: 前言
: 熟读使用手册
: 使用手册的重要性一直是我们所强调的,它是您了解爱车的第一步,虽然目前国内的使用手册编排不甚完善,所能提供的资料也无法完全满足爱车人的需求,但仍是基本操作及保养的指南。举凡引擎型式、机油容量、变速箱油容量、冷却水容量、火星塞规格、气门间隙值、点火
: ...................
--
修改:sanjiaomao FROM 114.249.219.*
FROM 114.249.219.*
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,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、计算机控制系统所组成。
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2.0~2.5 Kg/c㎡,也就是将送到喷油嘴的汽油压力保持在2.0~2.5Kg/c㎡(30~38psi)。
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计算机(ECU:Electronic Control Unit),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(喷油嘴)位置分类:
1、节气阀体喷射式(Throttle Body Injection)又称为单点喷射(SPIingle Point Injection),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。
2、进气口喷射式(Port Injection)又称为多点喷射(MPI:Multi-PointInjection),每一缸的进汽门口之前各有一支喷油嘴,对准进汽门,以2~5Kg/c㎡的高压将汽油喷出,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:
1、连续喷射式(Continuous Injection),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。
2、程序喷射式(Timed-Manifold Injection),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(ms)。
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(效率低、各缸油气分配不均),因此多点喷射 (MPI)可说是现代喷射供油系统的主流。举例来说:OPEL CORSA手排和自排车型,同样1.4升的引擎,就只因为多点和单点这一字之差,马力相差了22匹。要知道,若想经由事后改装让引擎马力提高22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,结合了计算机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。
三、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(MAP Sensor:ManifoldAbsolute Pressure Sensor)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。较常见的空气流量计有三种: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,供油计算机 (ECU)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序算出所需的供油时间,这个供油程序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(ms),1ms=0.001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(此处是指重量)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,开度越大进气量越大,供油计算机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序比较后,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,将讯号传给计算机 (ECU)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。补偿喷射程序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序大致有下列几项:
1、冷车激活补偿
2、暖车补偿
3、怠速后激活补偿
4、高温时补偿
5、加速补偿
6、高转速、高负荷补偿
7、理论空然比回馈补偿
8、断油控制
三、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 12:1~13:1。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。
喷射供油系统的改装可分为改硬件和改软件两大类,改硬件的目是要提高单位时间的供油量。改软件主要是改变它的供油程序,由于原车的供油程序是考虑了废气控制、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,这时就有赖改装软件来达成。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,压力越大那么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(一般约可提高 20%),进而达到不更动供油模式的情况下增加喷油量(约可增加5%~10%)。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度而定。改喷油嘴最大的困难是可兼容喷油嘴的取得,通常同车系或同系列引擎的喷油嘴才可兼容,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,这就有赖软件的改装才能达成。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。
三、供油计算机芯片
车厂在设计一具引擎时便已将原先设定好的供油程序烧录在 ROM上,这个程序通常是油耗、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序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计算机芯片,改装时要先把原计算机的芯片取下(通常原厂供油计算机的 ROM都直接焊在电路板上),焊上一个IC座(如此一来可方便日后再更换),再插上改装用的芯片。如此所得的供油程序仍是固定的,它只是对原车的程序做修正,其中很重要的一项是可将补偿喷射程序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芯片都有它设定的适用条件(也就是改装的程度),改装时必须选用和您爱车改装状况相近的芯片,才能得到最佳的效果,否则可能适得其反。芯片的选用唯有寻求经验丰富的改装厂咨询。一个芯片一种供油程序,聪明的读者一定会想到:如果装上两个、三个,结果又如何呢?没错,国内以前就有改装厂将两个或三个不同供油模式的芯片,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P档、E档、S档一般,以应付不同车主的需求。
四、可变程序供油计算机
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计算机。经由这个计算机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序,也就是前文所提的基本喷射
程序以及各个补偿喷射程序都可利用外接手提电脑任意更改。它与改芯片最大的不同,也是它最大的优点是日后引擎再作更动、改装时,若出现原有供油程序不合用情况,可经由程序的修正立刻获得解决。改装可变程序计算机后,原车的供由计算机便废弃不用,但较高等级的计算机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序都可正常运作,也可更改,不因获得高性能而将运转顺畅度与实用性牺牲。
改装可变程序供油计算机的最大困难并不在于安装,而是供油程序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在于软件的设定,但随着计算机科技的进步,体积越来越小、内存容量越来越大、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!
【 在 sanjiaomao (猫的儿子叫可乐) 的大作中提到: 】
: 前言
: 汽车的动力来自引擎,而引擎动力的产生是利用汽缸内油气的燃烧所产生的爆发力推动活塞而来,因此要获得良好的引擎性能就要从提高引擎的燃烧效率着手,从汽缸内油气燃烧的基本理论找出提高引擎燃烧效率和热效率的方法来提高引擎性能。但是在工程师们想进办法来提高
: 一、燃烧
: ...................
--
修改:sanjiaomao FROM 114.249.219.*
FROM 114.249.219.*
进气系统的工作原理
进气系统包含了空气滤清器、进气歧管、进汽门机构。空气经空气滤清器过滤掉杂质后,流过空气流量计,经由进气道进入进气歧管,与喷油嘴喷出的汽油混合后形成市适当比例的油气,由进汽门送入汽缸内点火燃烧,产生动力。
一、容积效率
引擎运转时,每一循环所能获得的空气量多寡,是决定引擎动力大小的基本因素,而引擎的进气能力乃是藉由引擎的『容积效率』及『充填效率』来衡量。『容积效率』的定义是每一个进气行程中,汽缸所吸入的空气在大气压力下所占的体积和汽缸活塞行程容积的比值。之所以要用在所吸入空气在大气压力下所占的体积为标准,是因为空气进入汽缸时,汽缸内的压力比外在的大气压力为低,而且压力值会有所变化,所以采用一大气压的状态下的体积作为共通的标准。并且由于在进行吸气行程时,会遭受各种的进气阻力,加上汽缸内的高温作用,因此将吸入汽缸内的空气体积换算成一大气压下的状态时,一定小于汽缸的体积,也就是说自然吸气引擎的容积效率一定小于1。进气阻力的降低、汽缸内压力的提高、温度降低、排气回压降低、进汽门面积加大都可提高引擎的容积效率,而引擎在高转速运转时则会降低容积效率。
二、充填效率
由于空气的密度是因进气系统入口的大气状态(温度、压力)而有所不同,因此容积效率并不能表现实际上进入汽缸内空气的质量,于是我们必须靠〞充填效率〞来说明。〞充填效率〞的定义是每一个进气行程中所吸入的空气质量与标准状态下(1大气压、20℃、密度:1.187Kg/㎡)占有汽缸活塞行程容积的干燥空气质量的比值。在大气压力高、温度低、密度高时,引擎的充填效率也将随之提高。由此也可看出,容积效率所表现的是引擎构造及运转状态所造成引擎性能的差异,充填效率表现的则是运转当时大气状态所引起引擎性能的变化。
进气岐管与容积效率
另一项影响容积效率的重要因素是进气歧管的长度,由此也引发了与容积效率有关的『脉动』及『惯性』两种效应。
一、脉动效应
引擎除了在极低的转速外,进汽门前的压力在进汽期间会不断的产生变动,这是由于进汽阀门的开、闭动作,使得进气歧管内产生一股压缩波(Compression Wave)以音速的大小前后波动。假如进汽歧管的长度设计正确,能让压缩波将在适当的时间到达进汽阀门,则油气可藉由本身的波动进入汽缸,提高引擎的容积效率,反之则会导致容积效率下降,此现象称为进气歧管的脉动效应,又称『共震效应』。
二、惯性效应
进汽阀门打开,空气流入汽缸内时,由于惯性的作用,即使活塞已经到达下死点,空气仍将继续流入汽缸内,若在汽缸内压力达最大时,关闭进汽阀门的话,容积效率将成最大,此效应称为惯性效应。若想得到最佳的容积效率必须同时考律脉动效应及惯性效应,也就是说在汽缸压力达到最大,关闭进汽阀门的同时,前方进气歧管内的压缩波也同时达到最高的位置(波峰)。 较长的进气歧管在引擎低转速时的容积效率较高,最大扭力值会较高,但随转速的提高,容积效率及扭力都会急剧降低,不利高速运转。较短的进气歧管则可提高引擎高转速运转时的容积效率,但会降低引擎的最大扭力及其出现时机。因此若要兼顾引擎高低转速的动力输出,维持任何转速下的容积效率,唯有采用可变长度的进气歧管。
进气系统的改装
进气系统的改装基础就是要提高引擎『容积效率』,要达到此一目的通常可由以下的方式着手:
一、空气滤清器
进气系统改装的入门工作就是换用高效率、高流量的空气滤清器滤芯,市场上常见的品牌有K&N、HKS、ARC等。换装高流量的空气滤芯可降低引擎进气的阻力,同时提高引擎运转时单位时间的进气量及容积效率,而由供油系统中的空气流量计量测出进气量的增加,将讯号送至供油计算机(ECU),ECU便会控制喷油嘴喷出较多的汽油与之配合,让较多的油气(并不是较浓)进入汽缸,达成增大马力输出的目的。 若换了滤芯仍不能满足你的需求,可将整个空气滤清器总承换成俗称〞香菇头〞的滤芯外露式滤清器,进一步的降低进气阻碍,增强引擎的〞肺活量〞。目前市场上知名度最高的当属HKS的POWER FLOW。
二、进气道
进气道的改装可分成形状及材质两方面来谈。改变进气道的形状目的在于进气蓄压(以供急加速时节气阀突然全开之需)及增加进气的流速,但这类产品通常有特殊性的限制,也就是说A型车所用的若装在B型车上并不一定能发挥其最大的效果,如前一阵子所流行的『进气肥肠』,形状便是仿造MUGEN厂车上所用的,也就是喜美专用,装在其它车种则效果可能会打折扣。 改变进气道材质乃是着眼于不吸热及重量轻,目前最常用的就是碳纤维的材质,其不吸热的特性,能让进气的温度完不受引擎室的高温所影响,让进气的密度较高,即单位体积的含氧量增加,提高引擎出力,唯一缺点是价格高不可攀。 进气道的改装常是形状及材质同时改变以收最大效果,同时将空气滤清器一并拆除,并将进气口延伸至车外,直接对准前方,以便随车速提高增加进气压力,提高进气量。
三、直喷式歧管
在赛车引擎上所需要的是高转速的动力表现,可牺牲低转速时的马力输出,因此都将进气歧管尽量缩短并取消空气滤清器,充份消除进气阻力,以求得最佳的高速表现。 传统式后方进气前方排气的引擎型式,在换装直喷式进气歧管后,所面临的最大问题是如何由车外导入足够的新鲜空气。直喷式的进气歧管与经过空气动力学设计的碳纤维进气道是最佳的组合,也是目前比赛厂车的不二选择。尤其在将引擎降低后,利用引擎上方所空出的空间,安装一大型进气导管,开口并与车头水箱护罩充份密合,让空气能有效的送达后方的进气歧管。 目前的CLASS-Π厂车则直接将汽缸头反置(Reverse-Head),如此一来进气歧管便直接对准车头,进气又变得更直接了。
四、二次进气
目前市面上有许多利用二次进气原理所制成的产品,使用的人不少,价格也都不便宜。之所以称它为〞二次进气〞乃是因为除了原有从空气滤清器吸入的空气外,另外再利用进气歧管的真空压力差,从引擎PCV(曲轴箱强制通风)管路外接另一进气装置,导入适量的新鲜空气来达到提高容积效率的目的。二次进气所能得到的动力提升效果最主要的是在前段(低转速),因为在节气阀全开,空气大量进入真空度降低时,二次进气装置所能导入的空气量相形就变得微不足道了。 二次进气装置最重要的就是要维持『适量』的进气,目前市面上产品的差异,就在于控制导入空气的进气量的方法各家不同。若进气的量太少,则效果不佳,太多则会降低真空度,影响煞车真空动力辅助器(Air-Tank)的辅助力,使煞车所需力道变得较重,而所谓的『适量』则是厂家研究、实验所得的结果。 进行大幅度的进气系统改装时,必须考虑与供油系统的配合问题。若只是大幅的增强进气能力,而供油系统无法提供足够的供油量与之配合,则势必无法达到提高马力的目的,因为引擎所需的是比例适当的油气而不只是大量的空气。 此外在实用上必须考虑噪音的问题。以往谈到噪音大家通常只想到排气管所产生的声浪,而忽略了进气也会产生噪音。您也许不知道,在装了触媒转化器的ITC赛车,进气的噪音几乎大过排气的声浪。因此若您是『实用性能型』的车主,换个高流量的滤芯或许就能符合您的需求,是否再往上换可能需要再三思。
【 在 sanjiaomao (猫的儿子叫可乐) 的大作中提到: 】
: 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,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
: 喷油系统是由燃油输送系统、感应器系统、计算机控制系统所组成。
: ...................
--
修改:sanjiaomao FROM 114.249.219.*
FROM 114.249.219.*
点火系统的角色
点火系统在引擎运转时所扮演的角色是在任何引擎转速及不同的引擎负荷下,均能在适当的时机提供足够的电压,使火星塞能产生足以点燃汽缸内混合气的火花,让引擎得到最佳的燃烧效率。 点火系统的基本装置包含了电源(电瓶)、点火触发装置、点火正时控制装置、高压产生器(高压线圈)、高压电分配装置(分电盘)、高压导线及火星塞。
影响点火系统性能的因素
由高压电圈产生的高压电送达火星塞后,在火花产生之前由于有火星塞的间隙存在,所以是一非导体,但当电压到达某一个值时,火星塞的间隙会突然变成导体而产生火花越过间隙,此一电压值就称为『跳火电压』(Firing Voltage)。此后火星塞电极间的电压由于电流负荷的产生,使电压骤降,但仍在某一时间内维持持续的火花,提供混合气点燃的机会。此一时期称为『火花时期』(Spark Duration),火花时期越长表示点火能力越强。 一般的引擎跳火电压约在10000~20000V之间,其影响因素颇为复杂,包括火星塞的型式、引擎的转速、引擎的负荷、及油气混合的情况等。而火花时期的长短则主要决定于点火系统的形式与设计及混合气的流动。火花时期越长则混合气有较多的机会产生燃烧,燃烧所需的时间也会较短,也就是说引擎将有更强的爆发力。 除了跳火电压、火花时期外,一般用来评量点火能力的尚有『点火能量』(Energy Output),这是指火花时期能量的总和。通常来说要点然静止且具理想混合比的油气所需的能量约为0.3mJ(mJ:千分之一焦耳),在过浓或过稀时可能超过3mJ,这个能量是点燃油气的最低需求,在真实情况中,特别是在高转速运转时所需的能量将数倍于这个值。而一般车辆的点火系统约可提供40~50mJ的点火能量。另一项决定点火系统性能的重要因素是『点火正时』的控制。因为引擎的最大动力输出是决定于产生最大爆发气体压力时的活塞位置,理想的情况是活塞在上死点时,汽缸内正好处于最于最高气体压力状态,并准备向下运动,因此汽缸内的最高压力得以完全用来推动活塞。由于火星塞从引燃油气到油气全面燃烧会有一段延迟时间,因此要达到上述的理想状态,则火星塞必须于活塞抵达上死点前开始点火,称为『点火正时提前』,其单位是以曲轴转的角度来计算。如果点火正时太早,除了降低引擎马力输出外也容易造成爆震,反之若正时过晚,则会损失马力并会导致引擎有过热的倾向。
点火正时随转速及负荷而变
点火正时提前角度并非固定不变,它必须随着引擎转速及引擎负荷的不同而变化,因为不论在任何转速下,汽缸内混合气燃烧所需的时间大约相同,因此点火正时必须随着引擎转速的提高而适度的提前。此外由于引擎负荷的不同造成汽缸内油气混合比及容积效率的变化,影响了混合气燃烧速度及燃烧效率,因此点火正时的提前角度亦必须配合改变以求最佳动力输出。在低负荷时,进入汽缸内的混合气较稀,残留气体增加且容积效率较差,这将使汽缸内的压力降低,燃烧速度减慢,因此点火正时角度必须有相当的提前。 传统的点火正时提前装置是装在分电盘内,包括离心点火提前装置及真空点火提前装置,分别受引擎转速(转速越高离心力越大)及引擎负荷(进气歧管内的真空度随引擎负荷而变化)控制,两种装置的提前作用各自独立,而两者的提前角度相加即为点火正时的总提前角度。
计算机控制已成点火系统的主流
现代的点火提前装置则已改由引擎管理计算机所控制,计算机收集引擎转速、进气歧管压力或空气流量、节气门位置、电瓶电压、水温、爆震...等讯号,算出最佳点火正时提前角度,再发出点火讯号,达到控制点火正时的目的。 所谓的点火正时调整,调的是怠速时的点火正时。而高转速时的正时提前是否随着怠速正时的改变而改变,则必须视点火系统的型式而定。有的系统其正时提前角度是以怠速时的正时角度为基准,怠速的正时改变则其它转速的正时亦随之改变。部份点火系统的正时提前角度则完全由计算机所控制,怠速的正时改变并不影响其它转速的正时角度。而正时的调整应以原厂的角度为准,不要一昧的往前调,否则低速无力别怪我没提醒你!
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。 火星塞是否定期更换?火星的寿命约为一万公里。冷热值是否正确?这可由拆下的火星塞电极状况判断,太冷的(散热能力太好的)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?(装了高功率的音响扩大机后,是否配合换用安培数较大的电瓶?)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:
火星塞
高压导线顾名思义就是肩负着传输由高压线圈所发出的高压电流到火星塞的任务。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5k 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。
高压导线
更换ATF后检查液面高度时必须先确认油温,因为通常使用手册都会要求ATF达到工作温度(50~80 C)时再量,如此可避免因为油温的不同而造成液面高度的差异。再则档位要停留在"N"档,并且在排入"N"档前要从"P"档开始打过每个档位,并且在每个档位停留两秒钟以上。遇到液面太高时务必要求技工抽掉多余的ATF,因为自动变速箱的扭力转换器传递效率的天敌就是气泡,劣质的ATF和过多的ATF都会造成气泡,降低效率,并在Kick-Down时产生不良的冲击。因此地六代喜美上市时,特别强调在自动变速箱装上了减少气泡的装置,若你的车无此装置,你所能做的就是保持正确的ATF液面高度。
高压线圈
前面所提的两项充其量不过是点火系统的强化工作,尚称不上改装,点火系统的改装应从高压线圈开始算起。 点火用的高压电流是由高压线圈所产生,改用线圈材质较佳或一、二次线圈圈数比值比较高的高压线圈,均能产生较高的高压电流,并且能承受较高的电流输出负荷。点火电压的提高对火花时期的延长有直接、正面的影响。 目前有许多车种都将分电盘和高压线圈设计在一起,若要改装高压线圈则必须将原有高压线圈的线路外接,另外装一组改装用部品。
电容放电系统
电容放电点火系统就是大家熟知的CDI(Capacity Discharge Ignition),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,因此比起传统的点火系统能产生更大的点火能量。 CDI的产品中知名度较高的有ULTRA、MSD、其中特殊的要算是MSD(Multi Spark Discharge),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(可达一般点火系统的十倍)。如此高的点火能量可大幅延长火花时期,也由于点火能量(电流)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(电流)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。
其它系统的配合
点火系统改装后可能面临的是供油量不足的问题,尤其在高转速,若不能解决则可能导致引擎的过热问题,因此供油系统必须视点火系统改装的程度,适度的提高供油量。以MSD的改装为例,其附属配件就是一个调压阀,以不更动供油系统其它组件的情况下增加供油量。(供油系统的改装请参阅7月号的Racing ON) 任合改装的成败及优劣,决定在改装后与其它系统的配合程度,单方面的加强某一部份,只会加速其它部份的损耗。成功的改装是在促成各机件均衡谐调的运作,不但要高效率,更要高妥善率。
【 在 sanjiaomao (猫的儿子叫可乐) 的大作中提到: 】
: 进气系统的工作原理
: 进气系统包含了空气滤清器、进气歧管、进汽门机构。空气经空气滤清器过滤掉杂质后,流过空气流量计,经由进气道进入进气歧管,与喷油嘴喷出的汽油混合后形成市适当比例的油气,由进汽门送入汽缸内点火燃烧,产生动力。
: 一、容积效率
: ...................
--
FROM 114.249.219.*
汽门机构的构成
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炼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 。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,其它三个行程都是需要消耗动力的,这也就是为什么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癈气排出,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。(各位若有使用针筒吸过墨水,你便可清楚这一过程。)此汽门从开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,汽缸内的癈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,将残余的癈气”挤”出去,尽量减少癈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(Valve overlap)。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(其实高、低转速时进汽延迟的时间是大约相同的,只不过高转速时进气时间缩短,则进汽延迟所占的时间比例便相对提高)。但汽门重叠角度大的『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(Cam Shift)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(凸轮的转速是引擎曲轴转速的1/2),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』(Lift),也可说是凸轮的基圆的中心到凸峰的距离减掉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(也就是提高汽门加速度),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(必须以圆弧面接触以维持机构运转之顺畅),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
1.进、排气道的拋光
进排气道的拋光可减少气道表面之粗糙度,其效果可分为二方面: 一是拋光后,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气道表面产生停滞的现象;一是拋光后可适度的加大气道口径,这加大的幅度并不算很大,可视为拋光后所带来的附加效益,因为强度的考量无法大幅的加大。 拋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余癈气排得更干净,提高引擎的进气效率及减少残留癈气所带来的冲淡效果。
2.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。
3.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吋、排气0.377吋,B凸轮则进、排气都是0.432吋。开启时间(Duration):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(Timing):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63 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数据,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计算机及汽门弹簧的设计余欲及匹配程度而定。当然车主能忍受的抖动程度也是必须考虑的。
4.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,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(归零)。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(正时),VTEC则是同时有高、低两种凸轮供切换,尤其到了6代Civic更已发展到有3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。
A:刊头
B:没有汽门摇臂而由凸轮轴直接驱动的汽门机构,常见于欧系引擎,其特点是效率较高但维修不易。
C:汽门机构工作异常时将情产生极大的损害。图标为某部911受损的汽门与其新品之比较。
D:汽门正时图一例
E:汽门扬程与加速度曲线图一例
F:汽门正时与汽门扬程关系图,由曲线所围出的面积正可用来判断细进排汽之效率。
G:依既有的需求角度建立凸轮的雏型。唯轮廓需要再配合汽门启闭加速度曲线做修正。
H:房车赛中所需的是高转速时的动力输出,并不重视低转速,因此采用急开急闭的凸轮。
I:RALLY赛车需要平顺的扭力,因此采用汽门启闭加速度和缓的凸轮。
J:高效率的汽门机构是强大引擎动力的基础。
K,L(两张并列):两支CAM看似相同但正时角度却有明显不同,所以读者选用CAM时最好先参考其正时数据,并和原厂CAM之角度比较,不可仅凭外观判断。
M:可调式时规齿盘是换CAM后,汽门正时归零不可缺的配备。
N:不同的凸轮有不同的性能曲线,6代Civic的三段式VTEC,内置三种特性之凸轮供切换,结合其优点,兼顾了低、中、高不同转速之需求。
O:HONDA的VTEC系统堪称可变汽门正时系统之代表。
P:NISSAN的NVCS,只改变凸轮轴的相位,因此表现不及VTEC系统般杰出。
Q:BMW的VSCC也是改变凸轮轴相位,只不过它是由计算机控制的『连续可变』系统,有别于NVCS的两段切换。
R:谈到可变汽门正时系统可不能忘了三菱的『MIVEC』,它的原理与VTEC同小异,表现也一样强悍,1600c.c.可有175匹的实力。
【 在 sanjiaomao (猫的儿子叫可乐) 的大作中提到: 】
: 点火系统的角色
: 点火系统在引擎运转时所扮演的角色是在任何引擎转速及不同的引擎负荷下,均能在适当的时机提供足够的电压,使火星塞能产生足以点燃汽缸内混合气的火花,让引擎得到最佳的燃烧效率。 点火系统的基本装置包含了电源(电瓶)、点火触发装置、点火正时控制装置、高压
: 影响点火系统性能的因素
: ...................
--
FROM 114.249.219.*
四轮定位的重要性
四轮定位角度是存在于悬吊系统和各活动机件间的相对角度,保持正确的四轮定位角度可确保车辆的直进性及操控性,改善车辆的转向性并确保转向系统之回复性,避免轴承不当受力而受损及失去精度。更可确保轮胎与地面紧密接合,减少轮胎不当之磨耗及吃胎,确保转弯时的稳定性。
四轮定位的意义
汽车悬吊系统主要的定位角度包括了:外倾角(Camber),后倾角(Castor),束角(Toe),内倾角(K.P.I.),转向时的前展(Toe-out on Turn)等。其意义分述如下:
1.外倾角(Camber)
定义为由车前方看轮胎中心线与垂直线所成的角度,向外为正,向内为负。其角度的不同能改变轮胎与地面的接触点及施力点,直接影响轮胎的抓地力及磨耗状况。并改变了车重在车轴上的受力分布,避免轴承产生异常磨损。此外,外倾角的存在可用来抵消车身荷重后,悬吊系统机件变形及活动面间隙所产生的角度变化。外倾角的存在也会影响车子的行进方向,这正如摩托车可利用倾斜车身来转弯,因此左右轮的外倾角必须相等,在力的平衡下不致影想车子的直进性,再与束角(Toe)配合,提高直进稳定性及避免轮胎耗不均。增加负的外倾角需配合增加Toe-out;增加正的外倾角则需配合增加Toe-in。
2.内倾角(K.P.I.)
定义为转向轴中心线与垂直线所成的角度。有了内倾角可使车重平均分布在轴承之上,保护轴承不易受损,并使转向力平均,转向轻盈。反之,若内倾角为0,则车重和地面的反作用力会在车轴产生很大的横向切应力,易使车轴受损,转向也会变得沉重无比。此外,内倾角也是前轮转向后回正力的来源。内倾角在车辆悬吊设计之初就已设定好,通常是不可调整的。
3.束角(Toe)
定义为由上方看左右两个轮胎所成的角度,向内为Toe-in,向外为Toe-out。束角的功用在于补偿轮胎因外倾角及路面阻力所导致向内或向外滚动的趋势,确保车子的直进性。Toe-in会造成转向不足,Toe-out则会增大转向过度的趋势。
4.后倾角(Caster)
定义为由车侧看转向轴中心线与垂直线所成的夹角,向前为负,向后为正。后倾角的存在可使转向轴线与路面的交会点在轮胎接地点的前方,可利用路面对轮胎的阻力让车子保持直进,其原理就如购物推车的前轮会自动转至你施力的方向并保持直进一般。后倾角越大车子的直进性越好,转向后方向盘的回复性也越好,但却会使转向变得沉重。一般车子的后倾角大约在1~2度之间。
5.转向时前展(Toe-out on Turn)
定义为转向时两前轮转向角度之差。过弯时弯内轮所转的角度通常大于弯外轮,相差在2度左右,其目的是在过弯时使车子能以后轴延伸线的瞬时中心为圆心顺利过弯。此外当弯内轮转角较大时,阻力也较大,阻力的不同可使车子偏向阻力大的一方使转向容易(请想象坦克车的转弯方式)。
Off-set
Off-set定义为轮圈的接合面(Mounting Surface)和轮圈中心(Center of Rim)的距离,往外侧方向的为正(Positive Offset),往轮圈内侧的为负(Negative Offset)。改变轮圈的Offset会改变车子的轮距,而轮距是指轮胎中心线间的距离,因此若只是单纯的加大轮圈和轮胎而不改变Off-set,对轮距并不造成影响。
改变Off-set的影响
若改用正的Off-set值较小的轮圈会将轮距加宽,如此可减少过弯时车身重心的转移,提高车子的过弯速度极限。但相对的也因为加大了转向轴中心与轮胎中心的距离,使得转向变得困难且使转向机构负荷加重,造成方向机连杆的变形量加大,因此必须适度的增加Toe-in来修正。不过这都是不正常的方式,所以应该尽可能使前轮的Off-set接近原来的Off-set值。 对后轮来说,改用较大的轮圈时,若不改变Off-set常会遇到轮胎内侧碰到悬吊机构的问题,因此在不会磨到轮拱的情况下,使用正Off-set值较小的轮圈倒是有好处的。但需注意的是对后轮为独立悬吊的车来说,如此的改变在加速及剎车时会加大后轮Toe的变化量,这对一般街车尚无影响,但对赛车来说却是个大问题。 我们以BMW的5系列(E34)为例来看看加大轮圈时Off-set应如何改变。起初原厂提供的铁圈为15*7J、Off-set 47,铝圈则为15*6J、Off-set 36;改用17吋铝圈时,原厂提供的是17*7.5J、Off-set 35,Racing-Dydamic提供的是前轮17*8.5J、Off-set 18,后轮17*9J、Off-set 13,HARTGE提供的是前轮17*8.5J、后轮17*9J,Off-set则皆为18。 改变Off-set也会影响轴承的负荷,一般的车辆Off-set的设计都是以直行时最低的轴承负荷为目标,使用正Off-set值较小的轮圈虽会稍微增大车子直行时轴承的负荷(Off-set变化在50mm以内都不必过分忧虑轴承负荷的问题),但却可使过弯时的负荷减低。
如何选择四轮定位店家
随着悬吊系统的演进由最基本的麦花臣、拖曳臂、双A臂,到三连杆、四连杆、五连杆、复合连杆;连杆越多、结构越复杂,相对的对于四轮定位角度的要求也就越高,因此会出现某种车型指定的四轮定位仪器, 四轮定位仪器并非用来调整、改变定位角度,他只是用来量测定位角度供技师参考,技师以仪器所量测出的角度和原厂所定的角度比较,若超出设计容许范围则则进行调整或更换部份机件,以求回复原设计角度。所以当你在选择四轮定位店家时,必须记得定位仪器的优劣固然重要,但调整定位角度的『人』更是重要,经验和技术兼备的技师配合先进的仪器才是最佳的选择。
常见的定位问题
在日常的行车中如何去判断底盘、悬吊的异常,并判断其发生的原因,我想是读者最想知道的,在此就提出几个典型的问题供大家参考。 直进性不良:行驶时偏左或偏右,或是行驶时方向并不偏斜,但方向盘不正,这通常是典型的定位问题,但轮胎磨耗不均或左右轮用了不同型式的轮胎也会影响车子的直进性。直进性不佳的问题中较恼人的大概要算是直行时方向盘会随着路面时而为正、时而产生小角度的偏差,方向盘总无法『安定』的待在原地,其中最可能的原因就是左右轮后倾角(Caster)有所偏差,造成左右轮回复力的不同,在两力不平衡的情况下自然易受路面的影响。 方向盘的抖动:方向盘的抖动除了因传动轴磨损所造成外(FF车),绝大部分是因为轮胎及轮圈的问题所导致的。胎压太高或轮圈变形都会造成全车的抖动,轮胎的真圆度不佳及平衡度不准确,更是造成方向盘抖动的主因。 此外剎车碟盘不平造成剎车时的抖动,及左右轮剎车力不均等造成剎车时行进方向的偏斜都不是四轮定位能为你解决的。
四轮定位Q&A
一、四轮定位需要多久做一次?
依使用情况底盘及定位最少应每半年检查一次,若有角度已超出基准容许值,就应藉由调整或更换部份零件来使其回复正确的角度。
二、常见的定位问题有哪些?
最常见的定位问题就是因常时间震动造成的Camber及Toe角度的误差,以及行经凸起路面及窟窿所造成Caster的变化。
三、如何察觉定位角度的异常?
一般说来会发觉定位异常而求助的车主,约有60%是因为直行性不良,方向盘角度偏一边,其次是因为方向盘抖动的,还有就是行驶一段 时间后发现轮胎磨耗不平均。
四、加大轮圈尺寸(Inch-Up),Off-set改变时定位角度是否要配合做修正?
加大轮圈尺寸时应尽量使用与原始尺寸轮圈相同Off-set,以确保底盘能保持原有的性能。但目前市场上的产品因受限于轮圈厂商所提供的的产品形式有限,及美观上的考量,所以你换轮圈时对方都会建议你换上正Off-set值较小轮圈,只要相差不大而且不会磨到轮拱,则只需将Toe-in稍微增加即可。
五、改用短弹簧降低车身时,是否会改变定位角度,又该如何修正?
改用短弹簧后车身降低,对悬吊系统机件来说其几何变化就如同车身载重后车身降低的变化一般,所以除非降低的幅度很大,否则如一般改装用弹簧将车身降低3~4公分并不须要修正定位角度。
【 在 sanjiaomao (猫的儿子叫可乐) 的大作中提到: 】
: 汽门机构的构成
: 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炼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,
:
: ...................
--
FROM 114.249.219.*
前言
引擎内部组件的改装主要是利用轻量化、高强度的材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吋的差异,但在引擎的改装规则里是没有妥协的,『失之毫厘差之千里』、『吹毛求疵』用在这里是最适当不过了。
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杆上,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杆的压力。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杆传到曲轴上,利用连杆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1~2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。 不锈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、供由系统的配合才能找出最佳搭配组合。
活塞连杆
活塞连杆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。在引擎转时连杆会承受油气燃烧产生的爆发力,这个爆发力会使连杆有扭曲的趋势,连杆也是所有引擎组件中承受负荷最大的组件。 由于连杆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杆会不断的加速及减速,尤其在活塞抵达上死点时连杆的动方向会由往上突然减速至停止,并立刻改变运动方向,这是最容易造成连杆损害的。在爆发行程时,燃烧产生的高压气体可变成连杆运动的缓冲,插销、波斯(Bolts)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、插销及连杆本身的部份重量所造成的惯性力都会加诸在插销及波斯之上,如果这时连杆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杆,连杆的品质关系着引擎的可靠度,但是却无法以肉眼检视连杆的品质或瑕疵,必须以特殊的非破坏检验或X光做检测,这是选购及改装连杆时最大隐忧。连杆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,即使仅是千分之几吋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杆,在高转速时由于惯性作用会使连杆长度变长,造成引擎的损害或是压缩比的增加。 在活塞连杆的组件中对于尺寸要求最严格的当属连杆轴承(也就是俗称的波斯),这也是最可能导致连杆损害的组件。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,那么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,主轴承和连杆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。如果太大拋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、预燃及其它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,0~100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,连杆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。
【 在 sanjiaomao (猫的儿子叫可乐) 的大作中提到: 】
: 四轮定位的重要性
: 四轮定位角度是存在于悬吊系统和各活动机件间的相对角度,保持正确的四轮定位角度可确保车辆的直进性及操控性,改善车辆的转向性并确保转向系统之回复性,避免轴承不当受力而受损及失去精度。更可确保轮胎与地面紧密接合,减少轮胎不当之磨耗及吃胎,确保转弯时的
:
: ...................
--
FROM 114.249.219.*