耐用、穩定至上!引擎強化術!(上)

刊登時間: 2019-07-10


圖/童國輔
協力/AST亞仕德車業、廣名渦輪、國億車坊
 
在自然進氣引擎改裝過程中,引擎上半座的改造能立即突顯馬力上的增幅,而若真正延長引擎壽命,並提升引擎極限,就須仰賴引擎下半座的強化,包含:活塞、連桿、曲軸到引擎本體等,全都涵蓋在此範圍內,如果上半座的改造是在練武功招式的話,那下半座的強化就是在練內功,有深厚的內功底子,才能發揮所有武功招式的真正力量,否則很容易走火入魔的,也就是所謂的「爆引擎」!
 

▲引擎想要擁有一氣呵成的高轉速表現,不能只依賴下半作的精密組裝與重量平衡而已,還需上半座的高角度凸輪軸的改裝搭配才行。
 
上半座改裝目的
提高引擎出力
引擎想要擁有一氣呵成的高轉速表現,不能只依賴下半作的精密組裝與重量平衡而已,還需上半座的高角度凸輪軸的改裝搭配才行,否則高轉速的馬力無法延續下去,轉速拉不上去也無用武之處,這也是上半座改裝的主要目的。凸輪軸性能表現取決於開啟角度及揚程,大角度凸輪軸能增加「吸氣時間」,也能增加「氣門伸程」,讓氣門能「開得久+開得深」,自然讓能活塞吸入更多的空氣、提高容積效率。
 
▲所謂的高角度凸輪軸,都是氣門開啟角度超過280度以上的產品才能稱之,一般市售車所配置的凸輪軸大致在240度上下,屬於角度較小的Cam,道路版的改裝Cam,則大約在250度至270度左右。
 
而所謂的高角度凸輪軸,都是氣門開啟角度超過280度以上的產品才能稱之,一般市售車所配置的凸輪軸大致在240度上下,屬於角度較小的Cam,道路版的改裝Cam,則大約在250度至270度左右,而凸輪軸角度的計算方法,是指曲軸在720度的過程中,氣門真正開啟的相對角度。
 

▲高角度凸輪軸還需搭配強化汽門彈簧與汽門帽,才能發揮真正的效果。
 
以NA引擎而言,透過高角度凸輪軸的改裝,對於引擎馬力及扭力的提升有很大的影響,也是NA引擎想要獲得馬力明顯增幅的重要來源,。然而一般人認為Turbo車換Hi-Cam,似乎沒有那麼的重要?其實原廠Turbo車在設定Cam的時候,為了儘量減低Lag現象,大致使用小角度且低Lift的Cam,如果單純的增加渦輪Bar數,而沒有修正引擎汽缸內部的吞吐量,灌入汽缸的壓縮空氣依然會受到限制,排氣端未能適時增加效率的話,Turbine也得不到更強的驅動能力。所以Turbo車若想要獲得爆炸性的馬力輸出,依然得藉助Hi-Cam的助力,才能使馬力很輕鬆的提升,連帶也使得再加速力有明顯的變化。
 
▲改裝活塞的要求是在於輕量化和強度,這方面以鍛造製品的特性最為符合,右為鍛造活塞、左為原廠活塞,圖中可以清楚看出鍛造活塞在固定活塞銷的底座面積較原廠大上許多。
 
下半座改裝首步
鍛造活塞品使用
至於說到引擎下半座的改裝,首先不斷被往復壓縮並承受高爆炸力的活塞,除了要具備足夠強度、良好導熱性、低膨脹率等特點以外,它的重量也是愈輕愈好,如此才可減少連桿、曲軸的負擔,甚至是和缸壁間的磨擦耗損,使引擎運轉輕快而提高反應與輸出。此外,原廠鑄造活塞還有一個缺點,那就是材料的緊密度低,套一句實際的形容詞就是「脆」,遇到高負荷很容易裂,如果在高壓縮比的NA車或Turbo車上,伴隨產生的爆震、敲缸現象,鑄造品是無法承受此種負荷的,綜和上述原因,提高馬力的引擎(包含高壓縮、Turbo、NOS等)才會採用鋼材製成的鍛造活塞。
 

▲活塞的頂部形狀直接影響到壓縮比,這顆活塞都是EJ25渦輪引擎專用,因此頂部呈現凹狀,而下端的裙部長短、厚度則和行程、出力大小有關,右邊鍛造活塞黑色刻字部分其實比較內縮,用意即在減少不必要的磨擦。
  
按活塞的構造來看,其頂部形狀也直接關乎到壓縮比的大小,愈凸壓縮比會愈高、平或凹面則較低,自然這還得避開氣門和凸輪伸程的作動量,在上死點時不能相抵觸到,事實上當進行壓縮比增減的設定時,正確應該是更換對應的活塞才是,而非更換氣缸床墊片或挖大燃燒室。
 
▲鍛造活塞頂部的環岸厚度比原廠活塞更厚,目的在提高活塞頂部搖晃震動時的抵抗強度,尤其在高增壓引擎特別重要,而多數房車活塞環都有三道,上面兩道是防止竄氣得氣環,最下面一道是控制汽缸與活塞間機油量的油環。
 
此外,活塞在缸內運動真正和缸壁接觸到氣密、刮油的部分則是活塞環,多數店家在整理引擎時,發現活塞在缸內左右晃動時,有時並非是汽缸或活塞磨損,大部分是活塞環的磨損,久了活塞環支撐力不足,活塞裙才會左右搖擺而出現刮痕,因此活塞環的厚薄就成為馬力能否耐久的依據,薄的活塞環能有效減少摩擦、密合度高及輕量化的優點,對自然進氣高轉引擎有絕對性的貢獻,但熱傳導不良的缺憾下,使活塞冷卻能大打折扣,故一般房車及Turbo重負荷引擎大都不會採用薄活塞環,而是厚度正常或偏厚的規格。
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活塞之下接續的連桿,作用是讓曲軸、活塞能夠連動,它的大致要求和前者一樣,質輕且強韌的鍛造品也是最佳選擇。需要承接下推和扭曲力的連桿,在高轉高壓縮狀態亦有中間最細處彎折、斷裂的危險性,因此大改車很多會更換加粗的H斷面連桿(原廠連桿多為I斷面)。

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