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[轉貼資訊] 改裝前課題確認喜好特性
改裝前課題確認喜好特性
列出候選車種
在買車時預算的多寡對可選擇的車型有絕對的影響,只有在預定的預算限制下來談選車才是有意義的。有了預算之後,第二個步驟就是認清自己對車子功能的需求,有人當它是「工具」,更有人當它是「玩具」,依照個人不同的需求來選定車身型式及級距,再配合預算的限制範圍便可列出候選車種。在這過程中請記得車型要越新越好,因為汽車科技「日新月異」,任何新車型或改款車都是針對現有車型加以改進、研發而來,豈有不及舊有車種之理。
評選車型
列出候選車種之後,建議您先從主觀的條件開始去取捨。首先針對外觀造型及內裝樣式,這是純主觀的選擇,如此可先去掉幾種「絕不考慮」的車型,剩下幾款難以抉擇的車型可依以下幾個方向加以客觀的評比,相信不難找出最適合的車型。
一、引擎 引擎這個項目大概是本刊讀者評斷一部車優劣的首要考慮,也是大多數讀者比較容易迷惑的部份,看車時打開引擎蓋,看個半天也不易看出個所以然,雖然說現在的車廠已經開始注重引擎的「造型」,而且「造型優美」的引擎也幾乎可和「性能傑出」劃上等號,但是從技術規格及性能測試資料來瞭解引擎還是比較實在的。
一部現代化的引擎必須有以下的基本條件:
電腦化的多點噴射供油系統
化油器已經成為歷史名詞應該是大家都有的共識,而效率不佳及有著和化油器類似缺點的單點噴射系統,亦將不見容於現代化的車種。因此,配備有高效率的電腦控制系統(ECU)、許多的感測器(Sensor)及每缸至少一支噴油嘴的多點噴射系統才是唯一的選擇。其中電腦的運算速度要越快越好,感測器的數目也是越多越好,因為感測器的數目越多表示所能提供給電腦的參數越多,電腦對供油的控制也就越準確。
每汽缸至少四汽門
在相同的汽缸面積下,汽門數越多可爭取到越多的進排汽口面積,提升每一次的進排汽效率。並且得以將火星塞設置至於最佳位置的燃燒室中央,使油氣燃燒較為快速而完全,兼具馬力提升和降低污染之效。此外汽門數變多了,則每支氣門的體積及質量也相對的變小變輕,汽門因慣性對汽門機構的產生的負荷及衝擊也將減輕。至於有人認為每缸二汽門的引擎低速扭力較佳,而多汽門引擎則有低速扭力不足的缺點。這一印象主要是高效率的進汽對油氣造成的「沖淡效果」,但這將會因為引擎管理系統的修正而消除。況且,就算犧牲這為不足道的扭力,換來高轉速時順暢的運轉及充沛的出力也絕對值回票價。
雙凸輪軸(DOHC)
將進氣門和排汽門的啟閉分別以不同的凸輪軸來控制,可更精確的控制進排汽門動作,容易將進汽或排汽的角度設定在較佳的值。
電腦整合控制的點火系統
電腦依據各個感應器所收集引擎轉速、進汽歧管壓力或空氣流量、節氣門位置、電瓶電壓、水溫、爆震....等訊號,其中最重要的應該是具有與爆震控制系統結合的點火正時控制功能,這對於引擎轉速越來越高並遊走於極限邊緣的現代引擎來說,可收「延年益壽」之效。尤其在汽油品質不甚穩定的台灣,爆震控制系統更是相形重要。
兼顧高、低轉速的可變進汽歧管及可變氣門正時機構
進汽歧管的長短對扭力的輸出曲線有很大的影響,較長的進汽歧管有利於低轉速輸出,較短的則有利於高轉速運轉,但卻會降低引擎的最大扭力及其出現時機。因此要兼顧高、低轉速的動力輸出唯有採用可變長度的進汽歧管。(這項設計在德系高價位引擎較常見,但日系的LIATA也可見到此一設計)可變汽門正時機構是自然吸氣引擎提高動力輸出的一大利器,利用改變汽門的啟閉時機(Timing)及時間長短(Duration),來達到兼顧高、低轉速需求的目的。目前宣稱採用此技術的有BMW、BENZ、NISSAN、HONDA、MITSUBISHI等多家公司,但能將此概念發揮到極致的僅有HONDA的VTEC和MITSUBISHI的MIVEC,它們將Timing及Duration都加以改變,而其它的類似設計都是只改變Timing而已,因此動力的提升上不如二者來得傑出。同為L4、DOHC、16V設計,採用NCVS的NISSAN GA16DE引擎可輸出120ps的最大馬力,而採用VTEC的HONDA B16A引擎以及採用MIVEC的MITSUBISHI 4G92引擎,卻可分別產生170ps及175ps的超強馬力。其中差異不可謂不大。
更精密的研磨技術
以往只出現在賽車引擎上的精密研磨技術,已有「量產化」的趨勢,如日產汽車最近的幾款引擎都強調經過「Micro Finish」的加工處理。經此處理主要在降低引擎運轉時的摩擦阻力,提高順暢度、耐用度、省油性。
這裡面需要說明的是:就每缸4氣門和DOHC來說,4氣門效率肯定比2氣門高,DOHC比SOHC效率高,但並不一定表明SOHC不可取,Mercedes到現在還在堅持SOHC每缸3氣門技術, 最直接的例子就是SL55 AMG。不過要根據自己對車的需要進行選購絕對是正確的。
二、傳動系統 在不久的將來五速自排將有如五速手排一般的普遍,目前的四速自排最大的缺點就是其三、四檔間齒輪比的差距常讓車主為之氣短,解決之道就是採用齒比銜接順暢的五速自排,因此奉勸少數目前可選用五速自排變速箱車型的准車主,不可聽信業務員的愚民政策,務必堅持非五速自排不買。對於這一點,凡是同時開過美規四速和歐規五速525的讀者,應該都有深刻的感受才是。
傳動系統的另一項主流就是CVT(無段自動變速系統),極接近手排變速箱的傳動效率,解決了傳統自動變速系統動力被扭力轉換器大幅損耗的缺點。以往只能使用於100匹馬力以下引擎的限制,也已隨著六代喜美推出搭配130 匹引擎的CVT系統而打破。順暢、省油、高效率是CVT變速系統的特色。這一點應該是MARCH NCVT的車主共同的體認。
三、懸吊繫統
現代的車種對乘坐舒適性及操縱安定性的要求越來越高,面對此一趨勢,各車廠都採用雙A臂(Double-wishbone)懸吊繫統,或多連桿(Multi-link)懸吊繫統來因應,但簡單、低成本、不佔空間的麥花臣懸吊繫統,仍廣泛運用在小型車上。
吃過雞肉的人應該知道雞胸骨(Wishbone)成A型,而上下採用兩個如此形狀的臂的懸吊繫統就被稱為「雙雞胸骨式懸吊」,(Double-wishbone),又被稱為雙A臂懸吊繫統。雙雞胸骨式的優點首推懸吊幾何設計自由度很高,它並不會對避震器施加彎矩,所以摩擦小;而且只需改變臂桿的佈置設計(如旋轉軸的傾斜、安裝位置及安裝的跨距等),即可達成外傾角變化、防俯衝、防蹲下等幾何設定。通常這些臂桿是裝至於副車架上,副車架再以四個支點與車身結合,如此可兼顧懸吊繫統的剛性與震動的阻絕。缺點是複雜、成本高且定位精度要求較高。最早以「多連桿」為名宣傳的是1983年推出的BENZ 190 車系。多連桿與雙雞胸骨式懸吊二者間並不易明確的區別,各車廠針對既有懸吊繫統加以改良,增加特殊功能的連桿,再自行命名。多連桿懸吊的設計大多以多支的連桿將車軸定位,並且將連桿以襯套先安裝於副車架上,而副車架一般以四個點固定於車身,這個架構就與雙雞胸骨式懸吊相類似。
多連桿懸吊繫統其獨特的連桿配置在各車上均有不同,但所要達成的目標是相同的,其主要有功能下列幾項:
1.消除對地外傾角(Camber)變化:即使車身晃動時,也能使輪胎保持垂直,這在目前低輪胎扁平比的趨勢中,是非常重要的特性。
2.抑制懸吊繫往復運動時束角(Toe)的變化。
3.抑制懸吊繫往復運動時輪胎距離的變化。
4.消除轉彎時重心升高、對地外傾角減少的頂起((Jack-up)現象。
5.抑制加減速時造成的車身升高或下沉現象。
6.提高懸吊繫統的剛性,使其不易受橫向力影響而產生幾何變化。
多連桿懸吊繫統最大的優點,在於可平衡的達成上述其他懸吊繫統所達不到的性能需求,它也是目前最先進的懸吊繫統設計。
不同類型的懸架有個自的特點,優缺點各不相同,沒有一種懸架稱的上是完美無缺,只能根據情況綜合選用。
四、剎車系統 Air-Bag和ABS這兩項被稱為雙A的安全裝置,是所有車主在買車時都會慎重考慮的配備。但在目前台灣駕駛人普遍未養成隨時繫上安全帶的情況下,被動的安全裝置--Air-Bag的功過一時難有定論,因此個人認為Air-Bag是可被考慮放棄的;至於屬於主動安全配備的ABS則應列於必須選用的配備。
ABS絕不是那些三流業務員口中:「只有在高速和重踩時才會作用的剎車系統。」所謂的ABS它是靠裝在每個車輪軸的車速感應器,判斷出在不同車輪出速度現差異或鎖死(速度為0)時,經由調節剎車壓力,來達到消除上述不正常現象,維持最大剎車力的目的。也就是說ABS的動作時機和「高速」或「重踩」都沒有絕對的關係。但是在目前每一個的廠牌的剎車都冠上ABS的情況下,如何去判斷ABS的優劣及差異便顯得格外重要。
一套「健全」的ABS應該有下列幾個要件:
1.四個車輪皆有獨立的車速感應器(Four-Sensor), 2.四個獨立的洩壓回路(Four-Channel), 3.快速的電腦處裡單元, 4.動作精確的總幫和分幫。
這當中常會被「偷工減料」的部份在於是否為Four-Sensor和Four-Channel,還請讀者明察。但可肯定的是,目前的ABS產品中口碑最佳的當屬德國的BOSCH。有關於剎車系統的還有幾點可提出作為您評比的參考。碟剎優於鼓剎,剎車碟直徑越大越好,卡鉗的活塞越多越好、而本身的重量越輕越好。
五、售後服務
售後服務對於您所選的好車能夠好多久有決定性的影響,有不少好車都因售後服務及維修能力不足而落至悲慘的下場。很多在國外表現不錯的好車,都因為在售後服務的水準跟不上產品的腳步,而無法得到准車主的青睞。放眼國內汽車售後服務現況,普遍存在著專業教育訓練不足及保養維修工作不落實的缺點。單以每五千公里一次的定期保養維修來說,維修單上洋洋灑灑數十項,但真正確實執行的有多少就相當令人懷疑了。因此在考慮售後服務這個項目時還請准車主自己多費心,必要時到各個廠牌的維修點去走走,將是最為直接的方法。經由上述的項目可大致看出一部車先天的體質優劣,而唯有同時具備良好的設計、高品質的製造過程及專業的售後服務三大要項,才能真正成為市場的主流派。
[改裝入門系列二] 新車改裝前保養計劃 熟讀使用手冊
使用手冊的重要性一直是我們所強調的,它是您瞭解愛車的第一步,雖然目前國內的使用手冊編排不甚完善,所能提供的資料也無法完全滿足愛車人的需求,但仍是基本操作及保養的指南。舉凡引擎型式、機油容量、變速箱油容量、冷卻水容量、火星塞規格、氣門間隙值、點火正時角度、各種負荷情況的胎壓、輪圈的Off-Set(裕隆似乎是國產車中唯一在使用手冊提供Off-Set的廠商)、各種螺絲的旋緊扭力.....等,此外日常的行車檢查項目與方法以及緊急情況的應變方法更是不可不熟悉的常識。
檢視車況
你或許認為所謂新車就表示一切O.K.,但事實或許不然。如果你和我一樣愛車如命,把車當玩具而不是當工具,那麼就請您在新車落地後,先把機油、變速箱油洩掉,換上你所熟悉的品牌,如果你買的是國產車,那最好連剎車油也一併換掉,換上至少是DOT-4以上的產品。用人不疑,疑人不用,你放心讓這品牌、等級不明的油品繼續留在你的愛車嗎?或許您會在日後為它換上所有想得到的發燒品,但您是否和大多數人一樣忽略了這0~1000Km比磨合期更重要的『新車處女期』,因為他們都有一種錯誤的觀念,認為用等級較差的油品可以使Run-in更完全,事實上這樣的作法很可能使你『磨過頭』,甚至造成無法彌補的傷害,我們的堅持是:愛它就從小給它最好的!此外底盤螺絲是否鎖緊也是不可忽略的,尤其是國產車,有太多車主有這樣慘痛經驗。 另外一項最簡單也是最容易被忽略的就是『胎壓』,新車交到你手上時有90%以上胎壓是不合格的,倒不是不足,而是胎壓過高。過高的胎壓不但會造成輪胎的異常磨損、抓地力的降低、舒適度的降低、最嚴重的會造成懸吊繫統的活動機件間間隙加大,並加速吸震筒的劣化(要知道有30%以上的震動要靠輪胎的變形來吸收)。 合理的胎壓是依使用手冊上所標示的再減個1~2psi。由於胎壓是隨溫度而變化,建議您準備一個『高檔的』胎壓計,如此方能匹配您的名胎,讓它隨時保持在最佳的胎壓狀況。據瞭解Snap-On有一個胎壓表在賽車場上廣為各個車隊使用,價格也在可頗合理。
Run-in
需不需要Run-in一直是見人見智。曾經有機會到裕隆三義廠參觀其生產線,組裝完成後的測試項目中有一項碼表準確度檢驗,只見技術員將車開上測試滾輪台,說時遲那時快,指針已指向170Km/h,Run-in?!幾年前買了一部喜美,交車當天滿懷喜悅的前往交車中心,在門口只見一部部新車從拖車上緩緩滑下,吱....Show味十足的起步、轉彎、剎車,準確的停入車位,Run-in?! 雖然如此Run-in仍有其必要性,Run-in時只需把握兩大原則:Smooth及輕負荷。若能把握這兩個原則,再加上使用優質的機油,那麼速度與轉速的限制就不是那麼重要了。Smooth的油門、Smooth的剎車、Smooth轉向與換檔,並用心去感覺引擎的負荷與運轉。Run-in期中不論速度快慢,應該避免長時間保持等速或等轉速行駛,並且要讓每一檔、在各種轉速下都能有足夠的磨合機會,尤其要避免任何情況下引擎的抖動,這是Run-in期的大忌。自排車必須更溫柔的踩放油門,盡量減少Kick-Down的情況發生,因為Kick-Down時扭力轉換器內的液壓衝擊力很大,難免會有負面影響。踩剎車的力道應該如M3的引擎扭力曲線圖一般,緩緩加重後保持一段時間,車子停止前再稍稍鬆開,最後輕輕踏住確保車子不滑動。得到良好並充分Run-in的剎車,可避免剎車異音、碟盤變形的後遺症。Run-in雖是一種痛苦的束縛,但也視為調整駕駛方式的好機會。
1000Km保養 1000Km保養可說是最重要的一次保養,請選一家較有規模的直營保養廠(留下保養記錄以確保日後保固權益),並親自監工。在此特別提供一些小細節供您監工時的參考。
一、更換機油
更換機油時請特別注意,技工在裝上新的機油濾清器時,是否在濾清器的邊緣橡皮塗上些許的機油? 如此可避免旋緊時橡皮扭曲而導緻密合度不佳,造成機油的滲漏。此外添加機油時,加到機油表尺刻度的八分是最理想的。
二、更換自動變速箱油
更換ATF後檢查液面高度時必須先確認油溫,因為通常使用手冊都會要求ATF達到工作溫度(50~80 C)時再量,如此可避免因為油溫的不同而造成液面高度的差異。再則檔位要停留在"N"檔,並且在排入"N"檔前要從"P"檔開始打過每個檔位,並且在每個檔位停留兩秒鐘以上。遇到液面太高時務必要求技工抽掉多餘的ATF,因為自動變速箱的扭力轉換器傳遞效率的天敵就是氣泡,劣質的ATF和過多的ATF都會造成氣泡,降低效率,並在Kick-Down時產生不良的衝擊。因此地六代喜美上市時,特別強調在自動變速箱裝上了減少氣泡的裝置,若你的車無此裝置,你所能做的就是保持正確的ATF液面高度。
三、調整汽門間隙
汽門間隙太大會有異音,太小則轉速提升吃力,1000Km時務必進行調整,而且最好以『四次調法』來進行調整。調整應該在冷車時進行,雖然有些車種同時提供了冷車以及熱車時的汽門間隙值,但是因為熱車的定義彈性及差異頗大,100°C、80°C、60°C....? 因此仍以冷車時調整為佳。從進到保養廠到完全冷卻可能需要3~4小時的等待,我想這也是為什麼保養廠會用無數的理由,來說服你接受「新車不必調汽門間隙」的謊言,畢竟,等待冷卻實在太費時了。
四、檢查點火正時
檢查點火正時前,應該先拆下火星塞檢查電極狀況,看看是否要使用其他熱值型號的火星塞。 點火正時的異常並不易察覺,雖說正時過早容易引起爆震,太晚則引擎出力降低、增加油耗,但這都是比較的結果,而評斷的標準就是原廠提供的正時角度。目前許多車種都已配有爆震感知器,但為了引擎的長治久安,建議您維持原廠指定的角度,不要幻想將點火正時再提前就能大幅改善引擎狀況。
五、確認方向盤和各踏板的自由間隙 方向盤的自由間隙是判斷轉向系統是否異常的重要依據,因此此次保養時得先確認方向盤的自由間隙合於標準值內。離合器、剎車、油門踏板的間隙,對於操作時的順暢度有著極為重要的影響,對手排車來說剎車與油門踏板間的關係,直接影響了Heel & Toe的操作,最理想的狀態是踩下剎車後,踏板高度恰與油門踏板齊平。並注意別讓油門踏板有太長的『空窗期』,這對自排車來說尤其重要,因為對手排車來說,油門踏板只是單純的控制節流閥,但是自排車卻同時控制著節流閥和油門感知器,油門感知器是自動變速箱換檔的重要參數,也就是說油門踏板的自由間隙將影響自排車的Kick-Down反應及換檔時機。
六、注意螺絲緊度的扭力
螺帽、螺栓的鬆緊度長久以來都被忽略了,量度的單位是扭力值:Kg-m,使用的工具是『扭力板手』,除了賽車場以外似乎很少見到保養廠使用扭力板手。
一份完整的使用手冊,應該清楚的規範各常用的螺帽及螺栓的鬆緊度所需的扭力值,以國產霹靂馬為例:輪胎螺帽所需的的旋緊扭力為10~12Kg-m;機油放油螺栓需3~4 Kg-m;火星塞需2~3 Kg-m。有了明確的扭力值,就不必擔心螺絲崩牙,也不必再成為氣動板手的受害者。
七、引擎室其他項目
引擎室的檢查項目是大家較熟悉的項目,在此不再贅述,僅特別提醒您動力方向盤油不可太多,避免激烈駕駛時溢出。再來就是正時皮帶的鬆緊度,太鬆會造成加減速時的抖動,太僅則會增加皮帶的損耗,甚至造成斷裂。皮帶鬆緊度的標準得參考保養廠的技術手冊,一般的使用手冊通常並不提供資料。
八、定位及輪胎
據瞭解車廠並不會對新車做精確的四輪定位(生產線上似乎沒有定位儀器),因此做一次精確的定位絕對值得,不但可確保操控性更可避免輪胎及轉向系統的異常損耗。定位時也可同時對胎壓及輪胎和底盤的固定螺絲的緊度進行檢查,尤其是鋁合金輪圈務必要做。
最後要檢視剎車碟盤的磨合情況,以瞭解剎車的卡鉗的正常動作及踩剎車的技巧是否正確,若碟盤出現不平及異音,那麼準備提出索賠吧。
[改裝入門系列三] 引擎的燃燒與爆震 汽車的動力來自引擎,而引擎動力的產生是利用汽缸內油氣的燃燒所產生的爆發力推動活塞而來,因此要獲得良好的引擎性能就要從提高引擎的燃燒效率著手,從汽缸內油氣燃燒的基本理論找出提高引擎燃燒效率和熱效率的方法來提高引擎性能。
但是在工程師們想進辦法來提高引擎性能的同時,卻因為爆震(Knocking)的發生而受到種種的限制,而一具最高性能的引擎就是在燃燒與爆震的交互作用和互相牽制下得出的妥協。
『燃燒與爆震』不但是研究引擎的基礎,也是判斷引擎優劣的依據,更是引擎改裝的基礎,因此燃稍與爆震可說是一切討論有關引擎性能的入門,更是談引擎改裝時的立論依據。
一、燃燒
因為引擎的燃燒循環是在汽缸這各小容器中進行,而且有溫度、壓力、熱傳導、殘留廢氣等變因,所以比起一般的燃燒來得複雜許多。目前有很多有關引擎的理論都是由實驗得來的,就因為是由實驗得來的所以有很多因素都有不同的解釋,甚至可能尚未被發現,因此讀者或可從本文中獲得啟發,找到其他有利引擎燃燒的好方法。
在進入主題之前我們必須先介紹兩個名詞:空燃比A/F(Air-Fuel Ratio)和空氣過剩率λ(Excess Air Ratio)。空燃比A/F是進行引擎燃燒反應時所需的空氣重量和燃料重量的比例,空然比小表示油氣比較濃,反之則比較稀。如果根據汽油燃燒的化學反應方程式,我們可以算出汽油完全燃燒的理論空燃比為15.1:1,但是在實際的燃燒情況中,如果要達到完全燃燒,所需的空氣量往往比理論上所需的更多而實際上所需的空氣和理論上所需的空氣量的比值就稱為空氣過剩率λ,λ越大表示所供給引擎的空氣量越大。A/F和λ在談到有關引擎的工作原理和廢氣污染控制上都會再出現,所以比必須先在此提出。
引擎每完成一次進氣、壓縮、爆發、排氣四個行程的循環,曲軸轉了2圈也就是720°,在引擎轉速為 3000rpm時,曲軸轉速為每分鐘3000轉,也就是說引擎每分鐘要進行1500次的循環,完成每一次油氣燃燒的時間遠小於0.01秒。要去討論這0.01秒內快速進行的燃燒過程有相當的困難,[ 因此我們必須想像成用很慢很慢的慢動作來看引擎的燃燒過程。若用這樣的方式來看引擎的燃燒過程,我們可以將它概分為點火、燃燒、淬熄三個步驟:
二、點火
當供油系統將混合好的油氣送入汽缸內,經由活塞壓縮後,點火系統的高壓線圈便會傳送一電流至火星塞,利用火星塞兩極之間的高電壓引燃油氣,(亦可說是高電壓使汽油分子產生游離作用,進而和氧離子結合,造成氧化作用)。為了引燃油氣,必須對油氣提供一相當的能量,這個能量我們稱為『最小點火能』(Minimum Ignition Energy)。最小點火能越小,點火越容易。這一油氣引燃的過程相對於接下來的油氣燃燒速度來說,速度是比較緩慢的,而這一緩慢的氧化過程稱為『點火』。『點火』所耗去的時間約佔整個燃燒行程的10 %,而這段時間所耗去的油氣也少得為不足道。
三、燃燒
點火階段可視為油氣燃燒前能量的累積,當點火完成後,火焰便開始以燃燒壓力波的形式向外傳播,其傳播的方式是以火星塞為中心,一層一層依序向外燃燒,就如同將石頭丟入水中,在水面形成漣漪一般。在火焰向外傳播時,在已燃燒和未燃燒的油氣之間,有一進行燃燒氧化反應的反應帶,我們稱為『火焰波前』。火焰波前的範圍大小會影響燃燒的反應速率和汽缸內壓力上升的速率。油氣燃燒的速度對引擎的性能有決定性的影響,燃燒的速度越快,引擎的性能越好,爆震發生的趨勢也越低。
四、淬熄
對引擎的燃燒來說,汽缸壁是燃燒波所能到達最遠的邊界,汽缸壁由於有冷卻系統的作用,溫度大都維持在 200℃左右,這相對於 700℃以上的火焰溫度來說是很低的溫度,所以當燃燒波傳到汽缸壁時,火焰的溫度便立刻下降,使得汽缸壁附近燃燒波的氧化作用因而減緩甚至中斷,而這趨緩的氧化反應便產生了不完全氧化的產物HC及CO。這一氧化反應較緩和的區域我們稱為『淬熄層』,淬熄層越小,表示汽缸的熱傳損失量越少,引擎的熱效率較高、出力較大。
影響引擎燃燒的因素有: 影響點火的因素、影響燃燒的因素、影響淬熄的因素 。 一、影響點火的因素:
點火的難易乃由『最小點火能』所決定,最小點火能則是受燃料的分子量、混合氣的濃度、火星塞電極的形狀與間隙、汽缸溫度、混合氣氣體流動的影響而產生變化。燃料的分子量越小、汽缸的溫度越高,其最小點火能越小,點火越容易。混合氣的濃度稍濃於理想空燃比(14.7:1),並能在汽缸內快速的流動使油氣更均勻,皆有助於點火。而火星塞對點火的難易更有決定性的影響,火星塞的電極間隙若減小則最小點火能將增大,不過間隙也不是越大越好,因為間隙大則跳火時間縮短,不利於點火,所以間隙直必須取兩者的折衝。火星塞中央電極的直徑越大,點火所需的電壓必須升高,若將電擊形狀改為尖型,將有利於點火。此外,火星塞的熱度等級越高,表示中央電極不易散熱,因此對點火越有利。但是當火星塞熱值過高或汽缸過熱時,將使油氣在火星塞未點火前及自行點燃,稱為〞預燃〞(Preignition)是異常燃燒的一種,有別於爆震,但同樣對引擎將產生不利的影響。有人會改用電極為針型、且導電性較好的火星塞,為的就是加速完成點火。
二、影響燃燒的因素:空燃比、火星塞的位置、進、排氣壓力與進氣溫度、進氣速度、壓縮比、點火正時 。
1、空燃比
燃燒速度會因為混合氣的組成、壓力、溫度而變化,影響最顯著的是空燃比,稍濃於理想空燃比(14.7:1)時可得到最大的燃燒速度,若空燃比低或高達到某一界限以上時,火焰便不再前進,此界限稱為『燃燒界限』。汽油的燃燒界限是空燃比22:1~8:1可安定運轉的極限是18:1。所謂『稀薄燃燒引擎系統』技術(Lean Burn Combustion System) 就是讓引擎在盡量接近燃燒界限的下限且不產生爆震的情況下運轉。
2、火星塞的位置
火星塞的位置雖對燃燒的速度沒有影響,但是它決定了相同燃燒速度下完成燃燒所需的時間。火星塞和汽缸必的距離越近,則完成燃燒的時間越短。因為油氣燃燒的過程也是引擎最主要的加熱、加壓過程,這段時間的長短,直接影響到引擎的熱效率,也影響到爆震的趨勢。火星塞的最佳位置就是在燃燒室的中央,而為了達成此一設計,多氣門和雙凸輪軸的設計是必然的趨勢。
3、進、排氣壓力與進氣溫度
進氣壓力的提高可促使油氣燃燒的速度增加,而進氣溫度升高卻會使容積效率和混合氣密度降低,導致火焰傳播速度下降。當排氣壓力越高時,則每循環殘留在汽缸內的廢氣越多,使能吸入的新鮮混合氣減少,而隨著殘留廢氣比例的增加,燃燒時的阻礙亦增大,火焰傳播的速度因而降低。要提高進氣壓力最常用的方法就是利用 Turbo-charger 或Super-Charger ,而賽車引擎通常用碳纖維來作為進氣道的材料,除了重量輕外,最重要的就是取碳纖維不易吸熱,本身的溫度不會因為引擎室的溫度升高而升高,可大幅降低進氣溫度。至於要如何降低排氣壓力,當然是從排氣管著手,而又以頭段的影響最大。
4、進氣速度
進氣速度影響了進入汽缸內油氣的流動,油氣的流動除了可以讓油氣的混合更均勻,更可產生攪動的作用使燃燒火焰和未燃燒的油氣容易混在一起,增加火波前的範圍,加快燃燒的速度。進氣速度與燃燒速度成近乎正比的關係,進氣速度越快,燃燒的速度越快。而進氣的速度與進氣歧管的口徑與長度、汽門設計、燃燒室幾何形狀有關。
5、壓縮比
壓縮比的增加會同時影響燃燒時的溫度與壓力,並讓油氣分子間的距離變小,而油氣的燃燒速度也隨著壓縮比的增高而增大。高性能引擎都想辦法在不發生爆震的前提下盡量的提高壓縮比,不但自然吸氣引擎是如此,就連增壓引擎的壓縮比都已提高到超過9.0:1 以上的水準。要提高壓縮比最簡單的方法就是改用較薄的汽缸墊片。
6、點火正時
引擎的最大功率輸出是取決於油氣燃燒產生最大氣體壓力時活塞的位置,而這個位置的改變可經由點火正時的改變來達成,最理想的點火正時角度就是要讓燃燒過程完成一半時,活塞位置恰抵達上死點,此時活塞正好完成壓縮行程準備往下運動,因此燃燒所產生的最高壓力可完全用來把活塞往下推,這就是產生最大燃燒速度點火正時。
三、影響淬熄的因素
淬熄主要受到燃燒室的形狀、汽缸壁的溫度與粗糙度的影響。淬熄的發生是主要是由於火焰接觸到燃燒室的壁面,因此要在相同的燃燒室容積下使燃燒室的表面積越小,減少淬熄量,一般而言燃燒是的形狀越規則越能達到此目的。而淬熄也是熱導傳的結果,所以燃燒室的溫度越高,則熱傳量越少,火焰也就越能接近壁面,淬熄層就越薄,被淬熄的氣體容積就越少。但是汽缸壁的溫度卻被材料所能承受的熱應力及爆震的發生所限制,所以只能維持在一相當的低溫下。此外,降低燃燒室的粗糙度也可減少淬熄量及熱傳量,提高熱效率。 四、爆震 『爆震』是引擎燃燒過程中所產生的異常燃燒現象,它除了使引擎震動加劇外,並產生敲擊聲、降低引擎出力、損傷引擎結構。爆震可說是引擎設計者的天敵,許多提升馬力、降低油耗、減少污染的設計,如高壓縮比、增壓裝置、提高汽缸壁工作溫度(材料科技的進步使得強度上無虞)等,都因為爆震的產生而受到限制。
爆震的特性是開始時點火及燃燒波的傳播都正常,但是最後應該燃燒的一部份油氣,我們稱為『尾氣』(End Gas),因為受了燃燒後氣體膨脹所造成的壓縮作用,使其體積縮小、溫度和壓力升高,在燃燒波尚未傳到該處之前,一部份油氣的溫度已經達到『自燃點』,到達自燃點後在經過一段時間的『自燃點火延遲』後就會自行引燃,並且以300m/s~200m/s的速度迅速向外傳播,而當正常燃燒和爆震兩個方向相反的燃燒壓力波相遇時,會產生劇烈的氣體震動,並發出特有的金屬撞擊聲,所以稱為『爆震』。輕微的爆震無法被人的感官所察覺,在此我們稱它為『無感爆震』,因此當你能感覺得到引擎爆震所產生的噪音和震動時,這時的爆震情況已經嚴重得超乎你的想像,我們稱它為『有感爆震』。有感爆震持續一段時間後,將使得活塞、汽缸頭、汽門、活塞環等,產生嚴重的損壞。
1、燃料的辛烷值
燃料的抗爆震性是以辛烷值(Octane Number)來表示,通常分子構造簡單、碳數多、煉長者的抗爆震性優秀,而選用辛烷值較高的汽油是減少爆震發生的最直接方法。汽油辛烷值的選用必須與引擎的縮比配合,理論上壓縮比8~9用辛烷值92~95的汽油,壓縮比9~10用辛烷值95~100的汽油,否則壓縮比高的引擎若使用辛烷值低的汽油,將造成爆震連連、引擎無力、過熱、機件損耗。而壓縮比低的引擎若誤用辛烷值較高的汽油,不但不能增大引擎的出力,反而可能因燃燒溫度過高造成引擎過熱。
2、燃燒室的設計
火星塞的的位置影響了完成燃燒所需的時間,這段時間就是尾氣所受的加壓和加熱時間,時間的長短直接影響爆震發生的趨勢。因此燃燒是的形狀若能讓壓縮時油氣的流動性佳、沒有死角,並採用熱傳導效率較高的材料(如鋁合金),讓汽缸內的溫度不易累積,使尾氣保持較低的溫度也可減少爆震的發生。
3、積碳
燃燒室內如果有積碳會影響燃燒室的散熱並造成壓縮比的提高,讓原本不會發生爆震的引擎也發生爆震。積碳發生的原因除了引擎本身所產生的以外,在汽油中添加辛烷值提升劑更會加速積碳的累積。以國內所能買到的95無鉛汽油,對很多高壓縮比引擎來說並不夠用,很多車主都要選擇添加辛烷值提升劑來維持引擎的出力和消除爆震,在爆震與積碳的惡性循環下,添加辛烷值提升劑就有如引鴆止渴一般,還請車主三思。
4、壓縮比
引擎的熱效率是與其壓縮比成正比,壓縮比越高引擎出力越大,但是壓縮比的上限卻因為爆震的發生而受到所限制,壓縮比與爆震的發生有極密切的關係,壓縮比越大,爆震的趨勢和強度越強。因為提高壓縮比會同時增加汽缸內的溫度和壓力,使尾氣的溫度和壓力升高,增強爆震的趨勢。此外壓縮比的提高也會讓汽缸內的殘留廢氣對油氣的沖淡做降低,造成燃燒室的溫度上升,促成爆震的發生。
5、空燃比
油氣混合比過稀或混合不均勻都會造成爆震。較濃的油氣將使尾氣的自燃點火延遲時間增加,但也會使燃燒較不完全,產生的熱量較少,使得燃燒最後的溫度降低,減少爆震的發生,但也導致燃料用量增加,熱效率下降,同時降低引擎出力。有些引擎的爆震控制系統就是在爆震感知器偵測出爆震訊號時,供油系統便會適度的提高油氣濃度,直到爆震消除為止。
6、進氣溫度與汽缸溫度
進氣溫度與汽缸溫度的增加會使引擎的容積效率降低,使完成燃燒所需的時間增長,亦即尾氣被加壓及加熱的時間增長,增加尾氣的溫度和壓力,造成爆震。由此我們可以知道當引擎溫度過高時,對引擎所成的損害並不是直接由於高溫所造成(和汽缸內的溫度相比那就稱不上高溫了),而是因為汽缸壁溫度上升導致嚴重的爆震,因為連連的爆震所產生的嚴重破壞。
7、點火正時
若點火過早活塞在壓縮行程抵達上死點前燃燒掉的油氣較多,會使活塞進行壓縮時所需的力量增加,同時也會提高燃燒室內的最高溫度與壓力,而易產生爆震。若點火正時延遲,大部分的油氣都在活塞過了上死點以後燃燒,燃燒時活塞已經往下運動,可以底消掉一部份燃燒後氣體膨脹所導致的壓力升高作用,減輕爆震的趨勢。不過假如點火過於落後,引擎的功率及效率都將降低。雖然點火正時的延遲會造成引擎無力、耗油增加,但是對於爆震控制方式的選擇大多以改變點火正時為主,因未改變點火正時比起其他消除爆震的方法要來得簡單、經濟、可行,尤其在電子技術發展成熟的今天更是如此。
8、進氣壓力
進氣壓力提高可使油氣密度變大,燃燒所產生的總熱量較多,會使燃燒的最後溫度上升,易於產生爆震。這說明了使用增壓進氣裝置時,不論渦輪增壓或機械增壓常要適度的配合降低壓縮比,並結合爆震控制系統以防止爆震的發生。其中渦輪增壓系統(Turbo Charger)更因為會同時造成進氣溫度上升,所以有進氣冷卻器(Inter-Cooler)的出現,以降低進氣溫度提高容積效率並減少爆震的發生。 [改裝入門系列四] 排氣系統改裝原理探討 按照汽車引擎的四個往復動作一吸氣、壓縮、爆炸、排氣來看,如果排氣管無法迅速排光燃燒後的廢氣,則接下來的進氣行程必定也沒辦法快速、完全地吸入新鮮空氣;尤其此刻殘留在燃燒室內的廢排氣,還會影響到下一次的燃燒效益,這樣一來,馬力表現自然不會理想,這便是為何要改裝排氣管的目的。
排氧性能關鍵在於速度回壓
雖然四行程引擊原本就是可完全燃燒的設計,但由於汽車的缸數多、各缸沒有獨排氣管,同時還有噪音、空間、整體配置與量產成本等的考量,相形排氣管只是單純的消音及冷卻排廢氣之用,於是就會有不夠順暢的問題產生,進而降低引擎的應有性能。所以與其形容改裝排氣管是在於增加馬力,倒不如說是為了找回馬力、發揮原本輪出較為適當。
排氣管的通暢程度,也即是大家所熟知的「回壓」 一詞一或可稱背壓、反壓一簡言之它就是排氣管內部的阻力,此和邑蕉頭設計、中段管徑粗細、髑媒、總體長度\彎角、消音筒大小都有關聯,同時直接反映在排氯效能上。改裝排氣管的主要用意便是在於減低回壓讓吸排氣的交琶更暢快,而這亦屬於變相的延長氣門重疊時間來增進肺活量,因此可以改變引擎的特性,從而提升高轉域的反應和威力。
不過,減低回壓這回事並不是說越低越好,因為假使排氣過份無阻礙的話,中低轉時混合氣根本未燃燒完便被排出,扭力勢必會桉犧牲掉,甚至當回油時管內墼力變低,還有廢氣逆流回燃燒室的可能,所以一定的背壓仍然是需要的。
管徑擴大率以10—15%為恰當
一股來說,排氯管的改裝大多是從中、尾段做起,常見的方法不外乎是加粗管徑、縮小消音器等,強調競技類的裂晶更會—朝直線化努力。提到直線型排氣管的特點上(礙於底盤千擾,做到真正的筆直有困難),路徑縮短且彎角平滑減少阻礙的關係,顥陽性一定很不錯,不過大家要知道的是,相短的排氣管乃訴求於高轉馬力(回壓低),細長型擅長的是低轉扭力 ( 回墅高丫曹有這樓的差別,道理就是後者管內的壓力高,中低轉速廢氣會很迅速地排出,但高轉時則會面臨阻塞的弱點,而相形前qO便有中低轉流速慢的問題,可是到了高轉囁排氣即能通暢無比。
以道路使用為前提的排氣管,其實應先選擇全長較長的式樣,作為畜氣增速的條件,然後才是在管徑上變化比較能兼顧到全轉速域的表現依照大多數人的經驗來看,中段管徑的增加,差不多是比原廠多10-15%為最佳(引擎無改裝),也就是自然吸氣引擎在55—60左右,渦輪引擎約為65—70上下;當然,閣下的愛車若排氯量夠大,又經過一番重度升級具備合400hp Over的實力,那麼亦有必要用到80以上的管徑。
關於管徑的配置上,由粗變細或從頭至尾一樣口徑,對重視扭力的人而言比較恰當,但假使你是馬力派的追求者,則適合漸次放大的型式,這種「 喇 叭 口 』 型 的 設 計(Megaphons),是采慢慢擴大管徑的方式,驅使越往後方越急速膨脹的構廢氯增速氣流,特別是在持續高轉速的情形下益發有威力,這亦為目前日系改裝排氣管的一項趨勢。
觸媒/中淆部分請注意共震現象
正中段排氣管的改裝中,還有一重要元件是觸媒和中消,雖然髑媒的基本功用是在於淨化排氣,可是它和中消一樣,還附有消除共鳴謦傳至罵駛艙的作用,由許多種貴金金屬密密麻麻構成的髑煤,依照改裝的眼光來看,確實是阻礙排氯顥暢的一大元兇,而且又是個討厭的聚熱點,所以許多人會更換炮彈型的代替管(直管易引起共振),往往只是這一小截的直通化,便能感覺到排氣暢順許多,聲音不會悶在裡面。
髑煤段、中消的外型,看起來很像是個膨脹室,因此能減緩廢氣流動定上,就成了可靈活運用的地方,改裝排氣管的中消、觸娛代管,大致會做的較短、較小型,來增進排氯的順暢度,不過有些管徑偏粗的型式,這部份便不會減縮的過於激烈,以確保中低轉的力量;像日本一些大口徑的Front Pipe,還會在前端設置一膨脹室,目的就是在增加馬力之餘,也能兼顫到反應。另外,當你感覺到排氯太通、扭力犧牲過多時,其實不妨曉上一截所謂的「炮彈」,便能改善不少這種現象。
尾消內部構造分隔板輿直線式兩種 身負主要消音工作的尾段排氣管,自然是一個發生阻力的所在,這便牽涉到消音筒內部的設計。尾消的構成大髏上可分成兩類,第一種是利用交錯隔板造成反射波的方式減低音量,原廠晶幾乎都是此種型式:第二種則為改裝晶常見的直線型吸音綿式,由流體力學的立場觀之,隔板式的排氣阻力一定較大,馬力提升也就不如直線型來得佔優勢了。
要想降低尾消的排氣阻礙,不單單是需通路直線化以及內管口徑擴大,整個消音器小型化同時是必要的(N一類排氣管的筒身僅二O,;O曰而已),而且這裡還可以加入些巧思,如在進入尾消前安裝一活動閥門;integr-r囂有這項裝置),或者是如無限設置雙回路加速氣流(TwinLoop),讓背壓視轉速提高而遞減等,旨是不錯的變通方法。
直線構這的改裝排氣管尾財,噪音的吸收需要藉消音綿達成,在此之中,大部份廠家都是單純采玻璃綿對 應(細玻璃纖維綿加少量石綿I中消、代髑媒亦然),但是時間久了以後,長時間處於高熱環境的玻璃綿,必定 會囚劣化而出現共振、謦音變大的問題
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