引擎強化第一步
應從活塞先開始

    引擎基本的構成粗分上半部及下半部，以往總是認為汽缸頭所做的改裝效率最為明顯，但是如果無限制的改裝，例加Turbo或NOS，下半部的強化則明顯的凸出它的重要性。引擎下半部改裝的重頭戲，不外乎活塞、連桿、曲軸、汽缸本體、波司這幾項，如果以需求度來定位的話，那「活塞」理當排在第一位。由於資訊的發達、交通的便捷，國內要取得這一類改裝的活塞，並不及十幾年前那樣的困難；但是如果細項的歸類，如何選擇適當需求的活塞和廠牌的因素，都有一定的規則與條件，我們不妨從此下手一一探討。話說，如何選擇現階段改裝所需要的活塞，要注意的項目就很重要；活塞在改裝分類上基礎只有兩類，即是凸頂「Dome」活塞( 自然吸氣用 )、與凹頂活塞( dish，Turbo、NOS用 )，高壓縮比的活塞從10、10.5、11、11.5、12到12.5：1應有盡有，到底如何去選擇就是操刀技師的大智慧了，因為其間包含了耐久度、馬力、電腦匹配、駕駛習慣等種種的變因，Turbo用的低壓縮活塞從9.0、8.8、8.5、8.0至7.8：1，如此眾多的規格該何去何從？就在於增壓的大小與耗油量的表現。



專業技術先撇開
按部就班規矩來

    市區行駛的扭力操控或1/4哩加速式樣的考量，如果這些因素，不在施工前完全考量完畢，接下來可能面臨的瓶頸就會接踵而來。當一個操刀者拿到所需之活塞，第一樣大事是先查看包裝內的「使用說明及規格」，這一個動作是所有往後改裝成功的第一要素！為什麼？因為零件到手就是要安裝至引擎內部，如何正確且毫無瑕疵的做工才是真正的技術！話說國內所謂改裝店比比皆是，更何況坊間輪胎行、量販店多如雨後春筍，幾乎都可以從事此種工作。



      各位看倌有沒有注意到，從事此專業技術的人員，本身技術的養成、專業知識的教育，直到改裝部品的資訊，是否真正的完備呢？往後，引擎硬體和電腦軟體的整合，又是一門大學問，不可輕乎啊！



      言歸正傳，一組活塞一定有「標準尺寸規格」，並以說明書做為按裝的依據，試想如果只是有一組活塞而無規格，你以何尺寸來作為搪缸的標準？活塞與缸壁的間隙是多少？活塞環開口間隙又是如何？這種種都是加工安裝時最重要的環結！據筆者現今的瞭解，一般教師把搪缸這項工作歸類為單一項目，一概交由搪缸廠來操刀，殊不知搪缸廠在無法得知標準的數據下，都是以普通鑄造活塞的規格大既的去加工，更因為搪缸機具精度的高低及專業人員素質優劣，如此光搪缸此基本項目，就已經完全失去了應有的精度，更別說往後組成活塞、活塞環等種種一切繁雜的項目。



說明書按圖索驥
各階段不能大意

    以A圖所示，規格書上明確的標明Bore Size為3.3465，也就是汽缸尺寸是3.3465英吋，換算成公制單位是85.00mm；Suggested Clearance為0.0030吋等於0.0762mm，活塞與缸壁間隙是0.0030英吋，丈量部位從機油環岸下1.300英吋實施丈量。各位讀者有沒有注意到，為何活塞實際尺寸要規定的如何精準？因為鋁合金活塞膨脹係數大，活塞頂與活塞裙斜差大，不設定位置無法丈量實際所需的尺寸。然而缸徑的尺寸，關係活塞運作的順暢與否，太小的間隙則活塞阻力增加、馬力喪失、油溫急驟的上昇，如果在全負荷的環境下操作必然咬死，即所謂的縮缸！



      而太大的間隙也必然造成活塞環間隙太大導致漏氣率增加；活塞在缸內搖擺度太大，造成活塞裙與頭部兩側衝擊面嚴重磨損，會產生馬力頓時降低及吃機油等不良的結果。談論至此，不得不相信失之毫釐、差之千里的道理！



活塞環間隙測定
過小與過大的影響

    接下來的重頭戲就是活塞環間隙的測定。在某些活塞的規格裡有所謂的制式規格，也就是給你一個既定公式讓技師自行計算；以Wiseco活塞而言，每一英吋至少需有0.0035吋的開工間隙，也就是說Bore等於3.3465所需的活塞環間隙是0.0117英吋。以上活塞環間隙太小攸關引擎的生死，因為活塞在缸內實際上是不和缸壁做正面磨擦的，因為兩者之間有機油作為緩衝介質，真正和汽缸接觸的就是活塞環，它負責支撐活塞在缸內的直線性和偏擺度，防止漏氣及缸壁機油的刮除。小小的三環需要在如此嚴苛的環境下工作，凸顯出其無比的重要性，所以活塞環間隙的調整是改裝工作中一門重要的環結！通常鍛造活塞所附來的活塞環，絕對會於0.009吋以下的間隙以便廠家加工，但是如何去增大間隙呢？那就得靠「活塞環研磨機」！相信國內各廠家對如此的機器都一定相當的陌生，甚至連聽都沒聽過；大部份屬高手級的技師會拿挫刀來加工，或者手提砂輪機來從事此工作，但是往往不盡理想。因為在不良的固定環境下，無法使活塞環間隙加工到成垂直正90度，也無法控制到0.001吋的精度，所以奉勸有心把引擎改裝藝術昇級的人員，還是要花點預算訂購此項高級工具。



連結傳動的推手
強化連桿的採用

    活塞因爆炸所受之推力，目的在於推動曲軸的旋轉，而連結此二項機件的橋樑就是「連桿」，連桿在整個引擎內部動力傳輸的部份位居要職。因為動力的增加，連桿改裝的首要條件就是高強度，而因應受力端的產生，就有不同型式的連桿結構，大體上區分為「I斷面」、「H斷面」與「X斷面」；I斷面連桿側向強度較弱，所以因應大馬力、大扭力的Turbo引擎，H斷面連桿是首要熱門型式。近來由於科技日新月異，加上材料製造的科技，全新的橫、縱向的加強特殊連桿：X斷面也加入改裝市場，提供選擇然而其高昂的價格，對一般非重度改裝之引擎可算是奢侈品。



      連桿與活塞接合處通常分為幾種型式：「半浮式」，「3/4浮式」，「全浮式」，市售車大部分都使用3/4浮式接合法，也就是活塞梢在活塞兩端的接合部分是活動的，而連桿部份則是固定不動的，裝置時需要特殊工具以壓床壓入。此等設計，因為只有活塞部分是活動的，所以相較於全浮式連桿，其活動阻力及活塞背的受力較不完美。全浮式連桿在組裝上比起3/4浮式要簡易得多了，但是真正的技術就在簡易之下而顯得複雜，因為連桿小端的間隙過大或太小，是造成日後磨損和異音的來源！通常鍛造連桿給的間隙大約在0.001至0.002吋左右，視廠家的不同，在裝配上務必保持活塞與活塞銷的絕對清潔，上油後用手輕輕推入，此時一定要檢視，活塞和銷子的滑動率一定要和連桿和銷子的滑動率一致，如果活塞比連桿緊的話，那發動後完全只有連桿和活塞銷在轉動，受力後也只有咬死一條路了。



      當活塞和連桿組合後，接著就是測定連桿大端和曲軸的油膜間隙，各家連桿都會提供數據，例如Eagle，H斷面連桿連桿所提供的Rod.Benrings，Clearances為0.002至0.003吋測量波司，油隙是組裝引擎的重頭戲，而塑膠量規則是丈量唯一的工具。筆者發現，坊間技師組合引擎甚少使用此一工具，此塑膠量規的曝光率實在少之又少，頗令人感慨；為何油隙如此的重要呢？因為波司和曲軸並非真正有磨擦的運動，是機油分開兩個相對運動的機件，讓兩個相對運動金屬表面保持一定的距離，此距離就是機油間隙。如果油隙太大，那機油的漏失率就太高，兩者物件易產生敲擊現象，且油壓變低，此現象可從機油壓力錶上一窺究竟。



      最後值得一提的是固定連桿大端的螺絲磅數與材質強度，大部分美製連桿幾乎都是使用ARP2000的特殊螺絲，此ARP品牌在改裝螺絲界排名數一數二，它亦會提供完整的磅數讓使用者操作，而技師們亦需參照此規格塗上特殊的潤滑劑，確實的鎖定磅數。



引擎中的龍骨
曲軸概略說

    曲軸亦即引擎中的龍骨，其功能是將活塞上、下直線性運動轉換為圓旋轉功能，由於曲軸時常在高速的運轉之下，其剛性、材質及精密度，都接受最嚴苛的考驗，所以曲軸本身乃整體鑄造或鍛造而成，改裝曲軸則非鍛造不可；現今更使用粉末冶金技術，以達到各部位材質密度一致的效果，其加工精密度必須精確到0.0025至0.001吋以內！而主要部分的軸頸，由主軸頸支撐整支曲軸使其高速運轉，曲軸小端連結連桿大端軸承，接收活塞推力使其轉動曲軸，做平衡運轉的運動。



      一般而言，曲軸的升級改裝不外乎輕量化與平衡，原廠曲軸平衡度也有一定的水準，只是一般設定轉速比較低一點，大約在斷油轉速以上500轉( 市售車極少超過8000轉 )，一旦超過平衡設定轉速，震動率相對加大、引擎摩擦力增大、波司容易異常磨損，馬力當然下降了！當引擎做了內部機件等等的升級後，一定希望能加快其加速性，也期望能再多增加斷油的轉速，才能做出更多的馬力，因而做更高轉的平衡才是當務之急。各位讀者，有一個理念非常重要，一個圓旋轉物體工作之下，一定會有「G力分散」的問題，所以相對一定有震動產生，故才需平衡之；但是平衡並非全程性的，它有其慣性範圍。譬如原廠平衡至7500rpm，其最佳狀態可能維持在4000至7000轉，平衡速度愈往上走、其範圍也越離開低轉速，所以應該先設定本身引擎所需的額定轉速，才來要求平衡的轉速。



      那為什麼曲軸需要輕量化呢？第一是為了克服慣性作用，使其運轉速率增加，第二乃是重量的減輕，減少了旋轉所產生多餘的不平衡，這樣一來震動自然減少，以利平衡效果。以往在做輕量化曲軸加工時，大都將配重端削薄做成刀刃狀，以利穿越油膜、減低阻力。其實這個動作，在現代主動式潤滑系統上，算是多餘的做法，因為曲軸對相的配重塊完全不可能會直接侵入油平面，況且很多市售車在油底殼和曲軸箱之間都有一塊擋油板，所以這個破油的功效是不盡然的。



      然而曲軸平衡完之後是否就大功告成呢？錯！連結曲軸尾端的飛輪、前端的皮帶盤，都要事先加以平衡和輕量化，以便結合之後才能同軸達到真正的運轉平衡。



汽缸體的強化
科技助陣獲益不少

    汽缸體的強化是現行增壓引擎必備課程，當進汽效率增加後，汽缸內燃燒壓力暴增，市售引擎完全無法承受其負荷；尤其近年來受引擎輕量化設計的影響，各大車廠都漸行改用鋁合金本體，如此下來整體強度卻比鑄鐵引擎減弱許多，做重度改裝的結果只有缸體爆裂一途！各位讀者是否在電視上看過美國1/4哩加速賽，以往那些V8怪物，5700cc引擎、機械增壓加笑氣，動不動上千匹，四百公尺跑完不過七秒到九秒！這些怪引擎為了強固缸體，水道內根本沒有水散熱，直接灌入水泥強固！



    因為一趟跑下來，為了成績直接就更換引擎，所以根本不用水去散熱了。言歸正傳，現今缸體的強化最早期是埋樁式，如此的功效確實讓汽缸頂部多了很多的支撐點、強度也穩固不少，但是仔細的探討之下，如此的做法畢竟只有幾個點的作用，整體完美度不夠，真正大負荷之下汽缸還是產失圓斜差現象。所以又發展成精密度高且公差小的汽缸環，如此才能把汽缸頂端外圍和本體內緣作緊密的結合，變成完全一體之型式。在實施此頂加工時，務必要先行丈量此襯環和汽缸頂的間隙是否一致，一是公差超過0.002吋千萬不要冒然壓入，一定要另行加工，否則汽缸頂部尺寸會因為受壓而縮小，導致斜差產生之後，整個汽缸就因此而受損，得不償失！所以慎選廠牌和精密的丈量，是從事此項工程最值得注意的重點。



      最後當你晉升500匹以上，增壓2公斤以上時，制式的汽缸因為汽缸的厚度、材質種種因素，耐久度完全不堪負荷，所以又發展了最新型式的加工法和缸套，此缸套完全別於以往，搪掉汽缸內層再壓入一層薄約8至4mm的圓柱鐵套。



      此新型的缸套其上端，已包含了汽缸外徑襯環、水套通道及特殊汽缸材質與和冷鍛處理，無論在材質精度上都是上選，唯一的缺點是價格高昂。加工時需要高等的機具、精密度高，所以費時耗工，且過程中牽涉了較高科技的技術，除非有相當的技術和操作資料，應該鮮少有人去嘗試。



用心學習方為王道

    敘述了這麼多有關引擎機件的改裝後，有一個共同的結論：那就是材料的取得，只要花錢有管道都可以取得，但技術是無法用金錢來衡量的，唯有更用心、吸取新知、加強組裝的精度，才能達到完美的結果，讓這顆引擎發揮真正的實力！

受益良多...