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引擎本体强化要点

2020-07-08 891评论

要提昇动力,不管使用任何改装方法,都是要从引擎下手;而大幅提昇动力之余,内部机件的强化更是最重要的一环。如何选择?怎幺施工?该注意哪些?看完这篇引擎的强化与加工,希望读者能有大略的认知,建立正确的观念。

引擎本体强化要点引擎内部结构,最上方为凸轮轴与进排汽门系统,此为引擎上半座的架构,至于活塞、连桿与曲轴则位于引擎下半座,想要强化引擎耐用度需从下半座做起。
引擎强化第一步
应从活塞先开始
引擎基本的构成粗分上半部及下半部,以往总是认为汽缸头所做的改装效率最为明显,但是如果无限制的改装,例加Turbo或NOS,下半部的强化则明显的凸出它的重要性。引擎下半部改装的重头戏,不外乎活塞、连桿、曲轴、汽缸本体与波司这几项,如果以需求度来定位的话,那「活塞」理当排在第一位。由于资讯的发达、交通的便捷,国内要取得这一类改装的活塞,并不像十几年前那样的困难;但是如果细项的归类,如何选择适当需求的活塞和厂牌的因素,都有一定的规则与条件,我们不妨从此下手一一探讨。如何选择改装所需要的活塞,要注意的项目就很重要;活塞在改装分类上基础只有两类,即是凸顶「Dome」活塞(自然吸气用)、与凹顶「Dish」活塞(涡轮改装用),高压缩比的活塞从10、10.5、11、11.5、12到12.5:1应有尽有,到底如何去选择就是操刀技师的智慧了,因为其间包含了耐久度、马力、电脑匹配、驾驶习惯等种种的变因,涡轮改装用的低压缩活塞从9.0、8.8、8.5、8.0至7.8:1,如此众多的规格该何去何从?就在于增压的大小与耗油量的表现。

引擎本体强化要点此为E92 M3原厂引擎内部的活塞与连桿图,可以发现原厂活塞顶部呈现微凸设计,可获得高压缩比的效果,而连桿则为I断面的铸造连桿,粗度则比一般市售车来得粗一些。
至于目前能符合高刚性、轻量化的改装要求的,则属锻造活塞製品,锻造活塞的製作过程是使用固定的模具在几万磅的压力下沖压而成,这个过程让铝合金的分子能更有效、紧密地排列,让强度得以大幅提昇,并使材质延展性相对增强,因此具有足够的强度,来抵挡高温高压的挑战。而锻造活塞本身的尺寸需配合汽缸的加工来完成,汽缸尺寸的要求及活塞直径的丈量很容易被一般人忽略,在不正确的组合及搭配下往往造成下半体严重的损伤。

引擎本体强化要点这两张图都是改装用的锻造活塞,一张为自然进气一拜改装用的凸顶活塞,可进一部提高引擎压缩比,另一张则是涡轮改装用的凹顶活塞,可用来降低压缩比,让增压值设定得更高。
连结传动的推手
强化连桿的採用
连接活塞和曲轴的零件称为连桿,连桿负责将活塞上下往复的动作转化为曲轴的圆旋转运动,其机件所承受的压力及拉力超乎想像的剧烈。所以连桿的製造必须本着朝着强度的追求来完成。通常市售连桿都是热锻而成,搭配着较厚的轴承盖,来达到需求的强度。而原厂连桿为了重量和经济性,通常都计算到够用的範围,最多预留25%的强度。一旦改装增压系统或NOS,且把引擎转速拉到超过8000rpm时,这种原厂连桿随时都有弯曲的可能。所以说以数据来叙述的话,原厂连桿大部能承受0.7~1kg以下的压力,而NOS的马力提昇也应该能控制在50匹上下。如果NA引擎上换上一组锻造连桿,由于重量的增加,可能对引擎的输出并没有相对的优点存在。

引擎本体强化要点 
因为动力的增加,连桿改装的首要条件就是高强度,而因应受力端的产生,就有不同型式的连桿结构,大体上区分为「I断面」与「H断面」;I断面连桿侧向强度较弱,所以因应大马力、大扭力的Turbo引擎,H断面连桿是首要热门型式。近来由于科技日新月异,加上材料製造的科技,全新的横、纵向的加强特殊连桿。锻造连桿的型式还可区分为H断面和I断面。H断面的设计由于受力面的应力强度增加,较适用于高负荷、高转速的引擎,且锻造连桿在製造时,採用极高档的4340钢材。此钢材强度高却又有相当的延展性,能承受高负荷又能抵挡无谓的扭曲变形。

引擎本体强化要点这张图的左边为Honda B20B引擎的原厂连桿与锻造连桿,右边则为B18C黑头的比较图,可以发现原厂连桿相较于锻造连桿真的比较细,也因此锻造连桿才能承受较高的增压值与转速。
最后值得一提的是固定连桿大端的螺丝磅数与材质强度,大部分美製连桿几乎都是使用ARP2000的特殊螺丝,此ARP品牌在改装螺丝界排名数一数二,它亦会提供完整的磅数让使用者操作,而技师们亦需参照此规格涂上特殊的润滑剂,确实的锁定磅数,不然连桿大端的真圆度将因此而失真。。

引擎本体强化要点在製作技术不断突破下,锻造连桿已不侷限于H断面设计,有些引擎使用I断面的话,强度会更好。
引擎中的龙骨
曲轴概略说
曲轴亦即引擎中的龙骨,其功能是将活塞上、下直线性运动转换为圆旋转功能,由于曲轴时常在高速的运转之下,其刚性、材质及精密度,都接受最严苛的考验,所以曲轴本身乃整体铸造或锻造而成,改装曲轴则非锻造不可。一般而言,曲轴的升级改装不外乎轻量化与平衡,原厂曲轴平衡度也有一定的水準,只是一般设定转速比较低一点,大约在断油转速以上500转(市售车极少超过8000转),一旦超过平衡设定转速,震动率相对加大、引擎摩擦力增大、波司容易异常磨损,马力当然下降了!

引擎本体强化要点愈是追求高转化的引擎,对于引擎强度的要求愈高,即使是自然进气引擎依然如此,甚至在组装精密度上的要求,还比涡轮引擎更高,这也是为何NA一拜的改法总是能吸引着车迷。
当引擎做了内部机件等等的升级后,一定希望能加快其加速性,也期望能再多增加断油的转速,才能做出更多的马力,因而做更高转的平衡才是当务之急,但是平衡并非全程性的,它有其惯性範围。譬如原厂平衡至7500rpm,其最佳状态可能维持在4000至7000转,平衡速度愈往上走、其範围也越离开低转速,所以应该先设定本身引擎所需的额定转速,才来要求平衡的转速。那为什幺曲轴需要轻量化呢?第一是为了克服惯性作用,使其运转速率增加,第二乃是重量的减轻,减少了旋转所产生多余的不平衡,这样一来震动自然减少,以利平衡效果。

引擎本体强化要点此为E92 M3的原厂曲轴,可以发现曲轴柄的长度并不长,且整支曲轴上有着许多动态平衡后的钻孔,目地都是为了追求高转速时所需的设计。
最后告诉读者,引擎是由各个机件一一组立而成,包括各缸之间的独自运作,所以改装引擎首重平衡的调整,机件的重量平衡包括活塞、连桿、活塞销,各自都应调整到一致的重量,而运转的平衡则包括曲轴、皮带盘、飞轮等旋转的物件,动力平衡又关係到各缸的进气量、喷油嘴的喷油量、火星塞点火大小的一致,诸如种种都是平衡。所以专家说改引擎要改什幺、注重什幺?回答只有两个字「平衡」。把平衡做好,各缸间的动力一致,自然会有高输出及耐久的表现。

引擎本体强化要点此同样为E92 M3原厂曲轴箱的设计,可以发现这颗引擎的下半座採用两层式设计,用来固定曲轴的轴承座乃是採用整体性设计,可提昇曲轴颈的固定强化,能在高转速时提供稳定不晃动的固定效果。
引擎本体强化要点至于气缸周围的水道则採用封闭式设计,目地同样在减少活塞高转速上下运转时的震动情况,使引擎拥有比开放式水道引擎更均衡的运转细緻度。
引擎本体强化要点 
引擎本体强化要点虽然已届改朝换代的时间,但忠于原味的E92 M3,与自然进气设定的V8引擎高转速声浪依旧令人难以忘怀。
引擎本体强化要点除了引擎腹内机件更换强化部品外,有甚者更会透过搪缸技术,并塞入缸套方式,将引擎下半座的强化进一步提昇,以打好1.5bar Up设定的基础。
引擎本体强化要点 
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引擎本体强化要点再好的零件,没有经过正确且精密的组装也无法发挥效果,慎选店家会比砸大钱来得更需要重视。