汽車動力改裝大課堂之發(fā)動機改裝常識

       引擎內(nèi)部組件的改裝主要是利用輕量化、高強度的材料制成的高精密度組件以減少內(nèi)部動力的損耗，除了達到動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度則有賴材料科技的進步，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)濟性也能同時獲得改善。筆者在此必須再次強調(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)不過了。

　　汽門的改裝 

　　汽門的科技在過去幾年有很大的進步，主要的改變在於材質(zhì)的進步及精密度的提高。高效率的進、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：在不影響強度的情況下盡可能的減輕汽門的重量。動作精確的汽門是高性能引擎的基本要件，專業(yè)改裝廠通常會提供不同的汽門組合供消費者選擇，引擎改裝項目越多汽門機構(gòu)的精確度的要求就越嚴(yán)格，所以設(shè)定汽門時必須要同時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度的提升及輕量化的要求，但是一套鈦合金的汽門價格并不低。而有的是將汽門的背部切削或用中空的設(shè)計以達到輕量化的目的，又有時會把汽門表面做成漩渦狀，以利在汽門開啟時能氣體的流動。汽門的熱度可經(jīng)由與汽門座接觸時經(jīng)由汽門座傳出達到散熱的目的，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)速時將會導(dǎo)致嚴(yán)重的損害。汽門彈簧的強度設(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的困難，如果彈簧強度大過以致凸輪軸開啟汽門時負荷過重對馬力輸出是非常不利的。汽門的固定座也是個潛在的問題，這個裝置是用夾子把彈簧固定在汽門上，這在急加速及揚程大的的引擎上會造成扭曲或斷裂，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改變時就會變得不敷需求，對改裝過的引擎來說強化的汽門搖臂是必須的，揚程太大的凸輪軸會造成汽門搖臂的扭曲，因此強度的提升及輕量化都是必須的。對一般的汽門來說，滾筒式的搖臂能減少與汽門座接觸表面的壓力，也能承受較高來自推的壓力。通常汽門搖臂若有圓滑的表面和滾動的軸承，會使運轉(zhuǎn)時得摩擦阻力變小，摩擦阻力越小所消耗的動力就越少。

　　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)由活塞來吸收，活塞會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)運動轉(zhuǎn)換曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。在轉(zhuǎn)換的過程中除了在上死點與下死點之外，活塞會對對汽缸滑移產(chǎn)生一個側(cè)推力。活塞環(huán)是曲軸箱和汽缸間的屏障。以機能來分，活塞環(huán)分為氣環(huán)和油環(huán)兩種，普通引擎每個活塞各有1~2個氣環(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，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曲軸箱內(nèi)的機油造成污染及劣化。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多的機油進入燃燒室，并讓機油均勻的涂滿汽缸壁。引擎運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的熱越多表示所爆發(fā)的力量也越大，這些熱量也對高性能引擎造成問題。現(xiàn)代的活塞設(shè)計主要有鑄造和鍛造兩種，而鑄造又比鍛造來得簡單便宜，但卻無法如鍛造活塞承受較大的熱度和壓力。通常改裝廠在設(shè)計鍛造活塞時，都會同時利用改變活塞頂部的形狀來達到提高壓縮比的目的，但問題是選擇鍛造活塞時多少的壓縮比才是適當(dāng)?shù)摹Ｒ?a href=http://m.diaoyou.cc/huanye_htm/hyfenlei239.html target=_blank>汽油引擎來說，壓縮比超過12.5:1時燃燒效率就不容易再提升。利用活塞頂部的形狀改變來提高壓縮比時，隨著壓縮比的提高會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。對高壓縮比活塞來說，由於必須保留汽門做動所需的空間，因此會在活塞頂部切出汽門邊緣形狀的凹槽，如果沒有這個凹槽，當(dāng)活塞到達上死點時可能就會打到汽門，因此改裝了高壓縮比活塞後對汽門動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，這些特殊設(shè)計的合金活塞環(huán)可以在活塞往上行時釋放壓力，但在往下爆發(fā)行程時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、高速及臨界潤滑的狀態(tài)下工作，因此長久以來改裝廠都為了提供最佳設(shè)計而努力，但引擎的性能是所有機件整合的結(jié)果，因此選擇活塞套件時必須考量凸輪軸的正時角度、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，把直線的活塞運動轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。在引擎轉(zhuǎn)時連桿會承受油氣燃燒產(chǎn)生的爆發(fā)力，這個爆發(fā)力會使連桿有扭曲的趨勢，連桿也是所有引擎組件中承受負荷最大的組件。由於連桿是把活塞的直線運動轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，因此在活塞上下運轉(zhuǎn)時連桿會不斷的加速及減速，尤其在活塞抵達上死點時連桿的運動方向會由往上突然減速至停止，并立刻改變運動方向，這是最容易造成連桿損害的。在爆發(fā)行程時，燃燒產(chǎn)生的高壓氣體可變成連桿運動的緩沖，插銷、波斯所承受的負荷也會減輕。但是在排氣行程的時候活塞、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加諸在插銷及波斯之上，如果這時連桿出了問題那下場就是你的引擎要進廠大修了。現(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或X光做檢測，這是選購及改裝連桿時最大隱憂。連桿各項尺寸精密度的要求會隨著壓縮比及運轉(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)速時都會造成活塞間隙明顯的變化。如果用了強度不足的鋁合金連桿，在高轉(zhuǎn)速時由於慣性作用會使連桿長度變長，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。所以對賽車或高性能引擎來說，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，如果它的功能無法準(zhǔn)確的執(zhí)行，那麼引擎的馬力就無法正常的發(fā)揮。曲軸的各相對角度必須正確，否則點火正時和汽門正時就無法精確有序的一個汽缸接著一個汽缸的運作。如果這順序出了問題，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重點，主軸承和連桿軸承都必須有適當(dāng)?shù)拈g隙以使機油能夠流動產(chǎn)生潤滑和冷卻效果。如果太小汽缸壁、活塞、汽門機構(gòu)....等就無法獲得充分的潤滑，會造成機件的磨損。如果太大拋出的機油量增加會使活塞和活塞環(huán)的工作加重，造成燃燒室過多的機油殘留，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)計的時候就已決定，實際的平衡度則會由於材質(zhì)及制作精度的不同而有所差異，為了引擎的長治久安，你必須好好考慮曲軸平衡。

　　壓縮比

　　壓縮比是活塞在下死點和上死點時汽缸容積的比值。改變壓縮比可提高引擎的效率但是在制作過程必須要求嚴(yán)謹，因為壓縮比會直接影響汽油的燃燒效率并且和點火正時的設(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)濟取向的引擎卻會適度的降低壓縮比。隨著壓縮比的提高對汽油品質(zhì)及辛烷值的要求也就越來越高，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8.5:1，但是當(dāng)壓縮比超過12.5:1時對性能的提升的效益就變得很小，而且伴隨而來的汽門和活塞相對距離不足、爆震、預(yù)燃及其他伴隨而來的後遺癥會使問題變得很復(fù)雜。因此在進行提高壓縮比之前必須先知道汽門的揚程和凸輪軸所設(shè)定的氣門開啟時間、正確的進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，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)而動全身，單對某一部份進行改裝通常會破壞引擎的平衡性，而且效果不彰，因此如果你考慮對引擎進行改裝時，請務(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。