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灣岸群英之山道精靈-TURBO..改裝篇

 

http://blog.sina.com.tw/ufoboy/article.php?pbgid=21828&entryid=945

TURBO..改裝篇

Turbo風潮延燒不止,對於性能迷來說,追求極緻的動力是永無止盡的目標,

Turbo風潮延燒不止,對於性能迷來說,追求極緻的動力是永無止盡的目標,而Turbo之所以迷人,就是因為驚人的後續提昇空間,也造成性能教義派信徒前仆後繼的敗倒在其魔力下。暨前幾期專業人物語初步介紹NA改Turbo的基礎理論後,本期將再次為你解開渦輪改裝的奧秘!
Turbo頭段學問多
渦輪選擇學問大

動力的提昇,永遠無法滿足,以引擎特性而言,自然進氣引擎,想增加個1、20匹馬力,恐怕就得花上數十萬的改裝費用,其改裝項目繁多,動用的零件數目龐大,一樣一樣點滴綜合而成才能造就幾10匹的功力。但渦輪增壓引擎卻省事許多,且馬力提昇富度更顯凸出,套句最簡單的說法「壓力即是馬力」增壓磅數的提高即可展現馬力的輸出。(當然是在適當的供油比例下執行) NA改Turbo先必需要準備的是合乎汽缸頭的排氣頭段,如果有開模製造的產品,在往後使用的安定性會有較佳的表現。如果沒有制式頭段大多採取手工燒焊完成,雖然很多升級版本強調手工燒焊的優點,但是手工燒焊的優、劣還有後天使用上的考驗,而現今普遍存在的最大垢病,乃在於耐久度不佳,焊接點周圍很容易碎裂,事後的補強卻也導致裂痕不斷的擴大,這是現今手工燒焊Turbo頭段最令人頭痛的問題。根據筆者的研究及請教專業燒接師父的結果,這些問題的處置,似乎都在專業及做工精細有關。由於排氣頭段必須承受排氣目剛排出的高熱(約800-1000℃),也必須承載Turbo本身的重量,因為受熱金屬膨脹係數的變化,加上重量施加的壓力,其應力分展至金屬接合的末端,才會導至接合處的分離。最有效的改善方法是必須採用管壁較厚的結構管,放大管身的彎曲度來減少熱量聚集,而燒焊部分不能只要求表面焊點的美觀,卻沒有確實熔入。通常要將燒接口部分先行作45度角切割,以便使焊料有足夠的空間來接合,而物料燒焊前工作物也須先行加溫預熱,才能達到要求的目標。

Turbo引擎的排氣管,在位於Turbo本體及中段之間,由前喉管(Fornt Pipe)來接合,由於前喉管是影響廢氣經過渦輪後產生排壓的重要部位,對引擎排溫及排壓具有相當的影響,若要功率輸出及引擎耐久的要求下,前喉管是絕對不容忽視。一支精良的前喉管能改善Turbo本體的熱度減少排氣Turbine的阻力,當排壓降低後頭段廢氣壓力更容易推動排氣葉輪,增壓值因此能提昇0.1-0.5kg/cm2之普,在換算馬力值下,約莫有10-20匹的提昇。

在取決渦輪尺寸的條件,必須視車主本身的使用要求。渦輪本身的尺寸愈大,便能夠提供愈多的空氣供給引擎,但相對的用來驅動渦輪的排氣壓力也必需增加。在低轉時不足的驅動壓力即嚴重產生渦輪遲滯的現象,所以想要驅動大尺寸的Turbo使其發揮完全的增壓效果,足夠的引擎排氣是是基本的要素之一,而跳脫Turbo本身的尺寸容量外,A/R值也是影響增壓反應的重要參數,A等於Turbo出氣口的直徑,R等於進氣渦輪中心至出風口中心的距離。如果一個Turbo出氣口的內直徑為50mm,而進氣葉輪至出氣口中心的距離為62.5mm,A/R值則為0.8,此數值的大小關係著增壓時機及高速動力的表現,通常A/R值小的渦輪在低轉範圍增壓反應愈快,但轉速提高後出口阻力導致輸出受限,相對的A/R值大的渦輪,在低轉區的反應較差,當轉速提昇後,則可以送出較大的氣量。

從理輪上來說,只要引擎排出的廢氣足以推動渦輪,愈大的渦輪與愈高的增壓值對引擎的效益愈有利,但是在現實的環境下Turbo引擎存在高溫、高壓及高磨擦力的考驗。如何讓引擎在中低速時即產生充沛的扭力,高轉時又能確實的發揮最大馬力,正是改裝Turbo時最重要的前題,如果從價位為取決的話,根本就不必考慮上述的種種條件。假使使用者考量到精緻柔順度及油秏的話,Turbo本身的尺寸、A/R值及增壓值的設定就必須採用保守的低數值,但也不要期待有強大輸出的表現,因為一切動力的來源在於時間和金錢的累積,追求動力的渦輪表現後,需要更換的引擎內部就件遠大於Turbo本身的價值。


洩壓聲浪好威風
真實意義得搞懂

當排氣部分都搞定之後,進氣管上的進氣洩壓閥也是值得注意的部分,很多人都以為Blow-off Valve不過是用來表現音效而已。讓路人知道有些車具有Turbo的配置,其實改裝Blow-off Valve真正的含意是為了保護渦輪,且可以運用其調整的功能,設定進氣管內低壓保持的壓力來提昇再加速的反應,且改裝之洩壓閥有較大的效能克服原廠洩壓,因增壓值的升高而漏氣的現象,Blow-off Valve在裝置的位置上最好位於中冷器和節氣門間的管路上,且應靠近節氣目端會較為有利,因為當引擎在回油後節氣門前的管壓會急驟上升,其反推現象容易損壞渦輪,且過高的管內壓也會產生爆管的現象,像Honda車系使用Map Sensor的電腦,一旦爆管還可以繼續行駛,如果是Nissan或Subaru使用流量計的車型,一旦爆管可得叫拖車幫忙了。

在之前提到渦輪對於引擎的出力表現,取決於本身的尺寸容量、增壓值及A/R值,所以在不改變及更動硬體機件的狀況下提昇增壓值是最快的方法。大多數的渦輪控制壓力的機件都是配置在本體旁的排氣洩壓閥(Actuator),由排氣洩壓閥本身內部的彈簧力量來控制打開旁閥門,取得既定的增壓壓力。以往要改變增壓值就必須更換整個排氣洩壓閥來達成,現今則有Turbo壓力控制器,藉以改變通往排氣洩壓閥的管路壓力來達成增壓值設定的效果,而Boost Control又分為機械式和電子式,一般機械式之Control具有安裝容易、穩定度高的優點,且價格普遍的低於電子式Control,而電子式Control讓駕駛者在車內能輕易改變設定的優點,同時也具有顯示及監控的功能,但由於一般外加的電子式Control其配置的洩壓控制電磁閥會因為品質或裝配位置過熱的影響,而導致增壓值控制的不準確現象產生。

雖然使用了Boost Control可以輕易的將增壓值升高,但接下來所必需注意的A/F值是必預且絕對的數據。當增壓值提昇後,引擎本身所需的噴油量也相對的增加,如果無法控制A/F值的比例,在過高的A/F值(約15:1以上)嚴重者可能導致燃燒室溫度過高,伴隨著爆震敲缸等現象的產生,最後活塞熔化卡死的現象屢見不鮮。而如何能改變引擎的供油來配合增壓值,最簡單的方法就是使用雙膜或三膜的Turbo專用油壓調整器,此種油壓調整器藉由連接的真空管來感應及調整增壓之後的油壓提昇,藉此增加進入汽缸內的油量。而真正要改變噴油嘴頻率的正規做法,就是從電腦所控制的供油模式下手,業者可以選擇加裝具有供油補正功能的電裝品或輔助電腦,再者就是改由供油模式串過重新設定的改裝電腦或使用更高階的可程式電腦取代,但最後最不可忽略的是,當引擎的進氣壓力與供油程式都重新設定後,唯一沒有變更的就是點火的時間,點火時間的提早是為了因應燃燒速度的時差,使得火焰傳播時期能夠準確的在活塞到達上死點時作用,當NA改成Turbo時,由於壓力的增加,汽缸內所進入的氣體增加,壓縮之後相對的汽缸壓力也提昇,壓縮比會隨者增壓值的提昇而升高,一旦變成可變的壓縮比,點火即需要跟隨壓縮比的上升而延後,如果點火角度無法依據即時燃燒負荷來改變的話,引擎則無法發揮應有的動力輸出,點火無法延後的情況下,隨時都會有爆震的現象發生,長久之下,活塞很容易因此而破裂。


渦輪引擎的消暑勝品
Intercooler涼快舒暢

最後必需說明的就是管路中的中冷器(Intercooler),很多低增壓的系統改裝為了節省成本,則捨棄了進氣冷卻器,殊不知空氣一旦經過壓縮就會產生熱量,且空氣是經由Turbine的進氣葉片所鼓動,而進/排氣葉輪是架構在同一軸心上,那麼排氣葉輪的高熱勢必經由金屬的傳導到達進氣葉輪。空氣一旦被壓縮生熱再加上吸收葉輪的熱量,此時Turbo出口的空氣絕對是高於50℃的溫度,由於物理的能量分析熱空氣的分子密度遠低於冷空氣密度,那就意味者,吸入1公升的熱空氣其間的含氧量遠低於1公升冷空氣的含氧量。如此計算的結果增壓值的提昇,泵 入的鬆散氣體,其實對引擎功率沒有正確的幫助,唯有藉由中冷器的冷熱交換作用適切的降低進溫度,如此引擎才能獲得密度高的冷空氣,有效的供汽缸燃燒使用,中冷器的尺寸配置及管徑的大小,內部鋼管角度都非常直接的影響Turbo Lag的大小,管路愈長Intercooler愈大、管徑愈粗都將加劇Turbo Lag的現象。而如何能確實知道中冷器的散熱效力是否合乎需求而不至於誤用過大的Intercooler,唯一提供的數據就是進氣溫度,檢視引擎全負荷使用壓力時,進氣溫度最好能在30~40℃之內,如果超過40℃即表示Intercooler的功能略有不足,應該變更尺寸來對應。

此外,檢視引擎各部機件正常與否端看各監測儀錶的數據,以Turbo引擎而言,增壓錶是提供增壓數據判讀。油溫、水溫、油壓更是必備的基礎。溫錶及溫合比錶(A/F錶),則是調校上不可或缺的工具,而調整點火所依賴的爆震感知錶,現在也位居重要的地位。輕度改裝者或許只需三環錶來監控,但重度改裝者請不要吝嗇金錢的支出,最好將上述高檔的排溫、A/F、Knock三種錶做為標準配備,才能真正掌握引擎最致命的危機產生。

NA改渦輪,筆者在此還是要再次提醒偉大的消費者,就是在改裝前必須先行做個功課,衡量本身需求的目標,是道路使用還是針對零四距離要求或者是高速衝刺為訴求。渦輪的選擇必須在引擎排氣量的負荷下取捨,一眛求得大增壓值,而使用過大的渦輪勢必導致中、低轉速嚴重遲滯的現象,馬力峰值的輸出延後至高轉可用Rang相形減少,如果引擎結構或機件無法承受如此高的運轉負荷,可能馬上就可以結束此引擎的生命週期,到最後則是徒勞無功。

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