汽車動(dòng)力改裝大課堂之發(fā)動(dòng)機(jī)改裝常識(shí)

       引擎內(nèi)部組件的改裝主要是利用輕量化、高強(qiáng)度的材料制成的高精密度組件以減少內(nèi)部動(dòng)力的損耗，除了達(dá)到動(dòng)力提升的目的更要兼顧可*度及平衡性提升。要兼顧輕量化和高強(qiáng)度則有賴材料科技的進(jìn)步，由於高科技合金或復(fù)合材料的應(yīng)用配合上精密加工技術(shù)，使得現(xiàn)代的高性能引擎不但單位容積所能產(chǎn)生的馬力大幅提升，可靠度及經(jīng)濟(jì)性也能同時(shí)獲得改善。筆者在此必須再次強(qiáng)調(diào)：引擎內(nèi)部組件改裝并不全然是為了馬力的提升，更重要的是為了引擎的可靠度及平衡性。在引擎的改裝規(guī)則里是沒(méi)有妥協(xié)的，“失之毫差之千里”、“吹毛求疵”用在這里是最適當(dāng)不過(guò)了。

　　汽門的改裝 

　　汽門的科技在過(guò)去幾年有很大的進(jìn)步，主要的改變?cè)陟恫馁|(zhì)的進(jìn)步及精密度的提高。高效率的進(jìn)、排氣，環(huán)保法規(guī)的要求，均有賴材質(zhì)精良的汽門。而汽門改裝的原則是：在不影響強(qiáng)度的情況下盡可能的減輕汽門的重量。動(dòng)作精確的汽門是高性能引擎的基本要件，專業(yè)改裝廠通常會(huì)提供不同的汽門組合供消費(fèi)者選擇，引擎改裝項(xiàng)目越多汽門機(jī)構(gòu)的精確度的要求就越嚴(yán)格，所以設(shè)定汽門時(shí)必須要同時(shí)考慮與凸輪軸及汽門搖臂的配合。原廠的汽門通常都有適當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)和大小，但是如果有需要的話可適度的換上較大或較小尺寸的。汽門的材質(zhì)是很重要的，目前的改裝用汽門通常用鈦合金作為材料以求強(qiáng)度的提升及輕量化的要求，但是一套鈦合金的汽門價(jià)格并不低。而有的是將汽門的背部切削或用中空的設(shè)計(jì)以達(dá)到輕量化的目的，又有時(shí)會(huì)把汽門表面做成漩渦狀，以利在汽門開啟時(shí)能氣體的流動(dòng)。汽門的熱度可經(jīng)由與汽門座接觸時(shí)經(jīng)由汽門座傳出達(dá)到散熱的目的，是汽門最重要的散熱途徑。因此，汽門座的配置必須非常謹(jǐn)慎，假如太*近汽門的邊緣或是汽門邊緣太薄了就可能造成密合度不良。此外汽門套筒和汽門間的精密度及表面平滑度，汽門搖臂與汽門固定座間的表面精度都必須嚴(yán)格要求否則在高轉(zhuǎn)速時(shí)將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的損害。汽門彈簧的強(qiáng)度設(shè)定必須恰到好處，要兼顧汽門的密合度又不能造成開啟時(shí)的困難，如果彈簧強(qiáng)度大過(guò)以致凸輪軸開啟汽門時(shí)負(fù)荷過(guò)重對(duì)馬力輸出是非常不利的。汽門的固定座也是個(gè)潛在的問(wèn)題，這個(gè)裝置是用夾子把彈簧固定在汽門上，這在急加速及揚(yáng)程大的的引擎上會(huì)造成扭曲或斷裂，因此也必須配合做改變。 原廠的汽門搖臂在引擎轉(zhuǎn)速上限提高及氣門正時(shí)改變時(shí)就會(huì)變得不敷需求，對(duì)改裝過(guò)的引擎來(lái)說(shuō)強(qiáng)化的汽門搖臂是必須的，揚(yáng)程太大的凸輪軸會(huì)造成汽門搖臂的扭曲，因此強(qiáng)度的提升及輕量化都是必須的。對(duì)一般的汽門來(lái)說(shuō)，滾筒式的搖臂能減少與汽門座接觸表面的壓力，也能承受較高來(lái)自推的壓力。通常汽門搖臂若有圓滑的表面和滾動(dòng)的軸承，會(huì)使運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)得摩擦阻力變小，摩擦阻力越小所消耗的動(dòng)力就越少。

　　活塞、活塞環(huán)

　　活塞頂面與汽缸頭之間形成燃燒室，因此活塞必須承受來(lái)自引擎燃燒後產(chǎn)生的熱和爆發(fā)力。油氣燃燒所產(chǎn)生的熱由活塞的頂部所吸收，并傳至汽缸壁，而燃燒後氣體膨脹所產(chǎn)生的力量也必須經(jīng)由活塞來(lái)吸收，活塞會(huì)把燃燒氣體壓力及慣性力經(jīng)由連桿傳到曲軸上，利用連桿的作用將活塞的線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)換的過(guò)程中除了在上死點(diǎn)與下死點(diǎn)之外，活塞會(huì)對(duì)對(duì)汽缸滑移產(chǎn)生一個(gè)側(cè)推力�；钊�環(huán)是曲軸箱和汽缸間的屏障。以機(jī)能來(lái)分，活塞環(huán)分為氣環(huán)和油環(huán)兩種，普通引擎每個(gè)活塞各有1~2個(gè)氣環(huán)及油環(huán)。活塞環(huán)能維持汽缸內(nèi)的氣密性，使汽缸與曲軸箱隔絕開來(lái)，讓燃燒室的氣體壓力不致流失，并能避免未完全燃燒的油氣對(duì)曲軸箱內(nèi)的機(jī)油造成污染及劣化。它能經(jīng)由與汽缸壁的接觸把活塞所受的熱傳至汽缸壁、水套，更重要的是它能防止過(guò)多的機(jī)油進(jìn)入燃燒室，并讓機(jī)油均勻的涂滿汽缸壁。引擎運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的熱越多表示所爆發(fā)的力量也越大，這些熱量也對(duì)高性能引擎造成問(wèn)題。現(xiàn)代的活塞設(shè)計(jì)主要有鑄造和鍛造兩種，而鑄造又比鍛造來(lái)得簡(jiǎn)單便宜，但卻無(wú)法如鍛造活塞承受較大的熱度和壓力。通常改裝廠在設(shè)計(jì)鍛造活塞時(shí)，都會(huì)同時(shí)利用改變活塞頂部的形狀來(lái)達(dá)到提高壓縮比的目的，但問(wèn)題是選擇鍛造活塞時(shí)多少的壓縮比才是適當(dāng)?shù)摹Ｒ?a href=http://photographerstories.com/huanye_htm/hyfenlei239.html target=_blank>汽油引擎來(lái)說(shuō)，壓縮比超過(guò)12.5:1時(shí)燃燒效率就不容易再提升。利用活塞頂部的形狀改變來(lái)提高壓縮比時(shí)，隨著壓縮比的提高會(huì)使汽缸頂部燃燒室的空間變小，活塞頂部可能導(dǎo)致爆震的發(fā)生。對(duì)高壓縮比活塞來(lái)說(shuō)，由於必須保留汽門做動(dòng)所需的空間，因此會(huì)在活塞頂部切出汽門邊緣形狀的凹槽，如果沒(méi)有這個(gè)凹槽，當(dāng)活塞到達(dá)上死點(diǎn)時(shí)可能就會(huì)打到汽門，因此改裝了高壓縮比活塞後對(duì)汽門動(dòng)作精確度的要求就必須非常嚴(yán)格。這凹槽的大小也必須配合凸輪軸及汽門搖臂的改裝而改變。不銹鋼及特殊合金的活塞環(huán)已廣泛應(yīng)用在賽車及改裝套件市場(chǎng)，這些特殊設(shè)計(jì)的合金活塞環(huán)可以在活塞往上行時(shí)釋放壓力，但在往下爆發(fā)行程時(shí)卻能保持密閉的狀態(tài)以維持壓力，這種活塞環(huán)雖然貴但是卻能有效的提高引擎效率。由於活塞與活塞環(huán)都必須在高溫、高壓、高速及臨界潤(rùn)滑的狀態(tài)下工作，因此長(zhǎng)久以來(lái)改裝廠都為了提供最佳設(shè)計(jì)而努力，但引擎的性能是所有機(jī)件整合的結(jié)果，因此選擇活塞套件時(shí)必須考量凸輪軸的正時(shí)角度、供由系統(tǒng)的配合才能找出最佳搭配組合。

　　活塞連桿

　　活塞連桿最基本的功能是連結(jié)活塞和曲軸，把直線的活塞運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在引擎轉(zhuǎn)時(shí)連桿會(huì)承受油氣燃燒產(chǎn)生的爆發(fā)力，這個(gè)爆發(fā)力會(huì)使連桿有扭曲的趨勢(shì)，連桿也是所有引擎組件中承受負(fù)荷最大的組件。由於連桿是把活塞的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此在活塞上下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)連桿會(huì)不斷的加速及減速，尤其在活塞抵達(dá)上死點(diǎn)時(shí)連桿的運(yùn)動(dòng)方向會(huì)由往上突然減速至停止，并立刻改變運(yùn)動(dòng)方向，這是最容易造成連桿損害的。在爆發(fā)行程時(shí)，燃燒產(chǎn)生的高壓氣體可變成連桿運(yùn)動(dòng)的緩沖，插銷、波斯所承受的負(fù)荷也會(huì)減輕。但是在排氣行程的時(shí)候活塞、活塞環(huán)、插銷及連桿本身的部份重量所造成的慣性力都會(huì)加諸在插銷及波斯之上，如果這時(shí)連桿出了問(wèn)題那下場(chǎng)就是你的引擎要進(jìn)廠大修了�，F(xiàn)在的賽車引擎大多使用鍛造的合金連桿，連桿的品質(zhì)關(guān)系著引擎的可*度，但是卻無(wú)法以肉眼檢視連桿的品質(zhì)或瑕疵，必須以特殊的非破壞檢驗(yàn)或X光做檢測(cè)，這是選購(gòu)及改裝連桿時(shí)最大隱憂。連桿各項(xiàng)尺寸精密度的要求會(huì)隨著壓縮比及運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的提高而提高，即使僅是千分之幾寸的尺寸誤差在高轉(zhuǎn)速時(shí)都會(huì)造成活塞間隙明顯的變化。如果用了強(qiáng)度不足的鋁合金連桿，在高轉(zhuǎn)速時(shí)由於慣性作用會(huì)使連桿長(zhǎng)度變長(zhǎng)，造成引擎的損害或是壓縮比的增加。在活塞連桿的組件中對(duì)於尺寸要求最嚴(yán)格的當(dāng)屬連桿軸承(也就是俗稱的波斯)，這也是最可能導(dǎo)致連桿損害的組件。所以對(duì)賽車或高性能引擎來(lái)說(shuō)，應(yīng)該盡可能的使用最高品質(zhì)的軸承，以確保引擎的可*度。

　　曲軸

　　曲軸可是為引擎的心臟，如果它的功能無(wú)法準(zhǔn)確的執(zhí)行，那麼引擎的馬力就無(wú)法正常的發(fā)揮。曲軸的各相對(duì)角度必須正確，否則點(diǎn)火正時(shí)和汽門正時(shí)就無(wú)法精確有序的一個(gè)汽缸接著一個(gè)汽缸的運(yùn)作。如果這順序出了問(wèn)題，可以想見這結(jié)果就是爆震連連。曲軸軸承的間隙也是另一個(gè)重點(diǎn)，主軸承和連桿軸承都必須有適當(dāng)?shù)拈g隙以使機(jī)油能夠流動(dòng)產(chǎn)生潤(rùn)滑和冷卻效果。如果太小汽缸壁、活塞、汽門機(jī)構(gòu)....等就無(wú)法獲得充分的潤(rùn)滑，會(huì)造成機(jī)件的磨損。如果太大拋出的機(jī)油量增加會(huì)使活塞和活塞環(huán)的工作加重，造成燃燒室過(guò)多的機(jī)油殘留，導(dǎo)致積碳及相關(guān)後遺癥。曲軸的平衡是最常被大家所提起的，曲軸的先天平衡性在引擎設(shè)計(jì)的時(shí)候就已決定，實(shí)際的平衡度則會(huì)由於材質(zhì)及制作精度的不同而有所差異，為了引擎的長(zhǎng)治久安，你必須好好考慮曲軸平衡。

　　壓縮比

　　壓縮比是活塞在下死點(diǎn)和上死點(diǎn)時(shí)汽缸容積的比值。改變壓縮比可提高引擎的效率但是在制作過(guò)程必須要求嚴(yán)謹(jǐn)，因?yàn)閴嚎s比會(huì)直接影響汽油的燃燒效率并且和點(diǎn)火正時(shí)的設(shè)定有密切的關(guān)連。在很多高性能引擎都有著很高的壓縮比，在賽車引擎更是如此，但是一般經(jīng)濟(jì)取向的引擎卻會(huì)適度的降低壓縮比。隨著壓縮比的提高對(duì)汽油品質(zhì)及辛烷值的要求也就越來(lái)越高，這也是很多高壓縮比引擎所遇到的難題，汽油引擎的壓縮比應(yīng)該超過(guò)8.5:1，但是當(dāng)壓縮比超過(guò)12.5:1時(shí)對(duì)性能的提升的效益就變得很小，而且伴隨而來(lái)的汽門和活塞相對(duì)距離不足、爆震、預(yù)燃及其他伴隨而來(lái)的後遺癥會(huì)使問(wèn)題變得很復(fù)雜。因此在進(jìn)行提高壓縮比之前必須先知道汽門的揚(yáng)程和凸輪軸所設(shè)定的氣門開啟時(shí)間、正確的進(jìn)汽門和排汽門的尺寸甚至燃燒室的形狀及尺寸。此外如果汽缸頭曾經(jīng)研磨過(guò)或是使用了薄的汽缸墊片，其相關(guān)的數(shù)據(jù)也應(yīng)一并考慮。引擎內(nèi)部組件改裝時(shí)，必須特別注意材料的選擇、制作精度及平衡度的要求，更不能忽略各組件間的搭配，從上文可知引擎的改裝往往是牽一發(fā)而動(dòng)全身，單對(duì)某一部份進(jìn)行改裝通常會(huì)破壞引擎的平衡性，而且效果不彰，因此如果你考慮對(duì)引擎進(jìn)行改裝時(shí)，請(qǐng)務(wù)必選擇專業(yè)改裝廠所出產(chǎn)的，并尊重專業(yè)的搭配，千萬(wàn)不可土法煉鋼，否則因小失大就得不償失。此外安裝的手工也是一大難題。