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提升引擎效率的方法

提升引擎效率的方法

一部車從開發設計之際便針對要賦予該何種特性進行研究,基於已有定論的概念來執行,引擎則配合車輛的特性 與必要性進行開發與選擇,與其由造型設計來判斷車輛的特性,還不如從瞭解一具引擎著手,比較能夠正確地掌握一部汽車的性 格與特性。如果要選擇一部自己喜歡且符合使用目的的車輛,首先要充分瞭解認識引擎的特性 ,從各種構成引擎的零組件便能判斷出引擎特性的差異,另外藉由引擎的性 能曲線圖表,也能夠比較正確地認識該具引擎的性能。

  市面上一般汽車的引擎多以自然進氣(NA)為主,引擎型式可分為直列、水平對臥和V型三種,這些是以汽缸排列與曲軸呈現的位置關係所訂定。直列式的汽缸在目前轎車用引擎來說是普遍、最傳統的配置,此乃由於直列型在引擎規格(尺寸)、進排氣系統在設計的自由度、生產性 、生產成本等修條件下,能夠取得良好的綜合性平衡。水平對臥式引擎,系根據其複數之汽缸被分為兩等分,以曲軸為中心呈180度分列左右的形狀而取名,由於呈水平故汽缸蓋、氣門系統皆采水平配置,因此引擎重心位置極低,也就是水平對臥的特徵。水平對臥式引擎因為活塞的往復運動 是左右相對向運作,所以震動便有所抵消,因此其運轉之平順亦是優點之一。

  V型引擎系將複數的汽缸分成兩部份配置於曲軸的左右兩邊,將汽缸分成兩邊呈V型可縮短因汽缸的增加而增加引擎的長度,而V型汽缸分為左右兩邊的配置,其構想源自于水平對臥式引擎,而容易搭載於底盤上,並且能夠直接的運轉順暢、強勁的動力,正是其魅力在。

  上述引擎型式與系統為目前一般車界所適用的式樣,而車廠大量化製造的汽車均因考慮到生產時效、材料成本的節省,故所設計的汽車在於性 能表現上都並非是最好的,於是對於動力性能輸出不甚意的車主們,於是便興起改裝的念頭,以自然進氣引擎來說,可分為增排氣量(俗稱拓缸)、改裝渦輪增壓器及機械增壓等來提升動 力輸出。

  在增加排氣量方面,決定要素主要是由汽缸內徑(缸徑)、活塞往復的行程(衝程)以及汽缸的數量,其中缸徑和衝程就是決定引擎性 格的重要關鍵,依照缸徑與衝程的比率可將引擎分類成:長衝程設計(衝程>缸俓)、方型汽缸設計(衝程=缸徑)以及短沖設計(衝程<缸徑)。

  提升自然進氣引擎效率的方法

  引擎主要的零組件是由軸承以及活塞、連杆、曲軸、飛輪等所構成,活塞、連杆、曲軸等是將燃燒室所產生的熱能轉變為動 能時相當重要的組件。因此在改裝上引擎零組件必須具備小巧質輕、慣性 質量小、低摩擦阻力以及具備承受燃燒壓力的度與耐用度。

  高效率輸出的據點---燃燒室

  燃燒室就是由活塞的上死點與汽缸蓋、汽缸之間所形成的空間謂之,燃燒室的形狀、氣門系統與進排氣系統有著密切關係,燃燒室的形狀可區分成楔型、半球型、浴槽型(Bathtub type)棱頂型(Pentroof type)等,讓燃燒室內的混合氣形成渦流,藉著油氣的充分混合便可提高燃燒效率,以稀薄的燃料達成高效率的燃燒運作,產生渦流的方法便是在燃燒室的形狀作一些變化,而修改進排氣門的夾角是常見的設計。

  汽缸體

  在改裝上為了增加排氣量必須把活塞的缸徑加大與汽缸套(Cylinder Liner)的削薄或者更換,汽缸套的主要功能是直接承受引擎的燃燒壓力,而為了能夠耐得住燃燒時所產生的高溫,必須具備充分的強度,因此在改裝時材料的選擇相當重要。

  活塞
  活塞與連杆是最直接承受燃燒壓力的零件,在改裝時為首要條件

  在引擎零組件中,活塞的運動量最大承受溫度與壓力的變化也是最激烈,活塞的形狀呈圓筒型,最上端為活塞頭,圓周邊上刻有環溝下端為裙部,活塞頭絕對不是平的,為了計避免觸碰與撞擊而妨礙到進排氣排門的活動 ,故有些活塞頭會刻有凹痕,目前的活塞幾乎都是由鋁合金鑄造而成,而改裝部品為了要求更高精密度和強度與輕量化,則採用鍛造活塞。

  連杆
  將活塞與曲軸連結而把燃燒壓力傳遞至曲軸的就是連杆(Connection rod),連杆為了將活塞承受的燃燒壓力傳達至曲軸,因此在材質上多半使用碳鋼,而改裝過的高壓縮比及扭力強大的引擎,甚至使用鋼與鉻、鉬、鈦等合製成高硬度合金材質。

  曲軸

  曲輪、凸輪軸也是也是自然進氣車改裝重點之一

  燃燒所產生的壓力會轉變成推動活塞的上下運動,而將上下運動 轉變為回轉運動即是曲軸,一般而言曲軸材料為一體成形的鑄鋼製品。但常會有彎曲變形的情況,因此改裝的部份均採用輕量化鍛造的曲軸,而支撐曲軸的軸承也因為現代科技的改良,加上機油品質的提高,單位面積荷重當然也變大,引擎的耐用度也大幅提升。

  凸輪軸

  由於引擎凸輪軸常見可分SOHC與DOHC凸輪軸,其主要差異為單雙之分,單凸輪軸是進、排氣的控制共用於一支凸輪軸,而雙凸輪軸則是兩者分開,凸輪軸的功能在於推動 進、排氣門,對氣門開啟、角度、速度等特色,因此一般改裝為了發揮更大的動力,所以增加更多的混合氣,為了要達到此目地必須更換凸輪軸,以增加氣門開啟量及時間。上述引擎內部零組件為改裝需較注重的部份,其他如飛輪、氣門機構、進排氣機構及汽缸蓋等均需要一併注意,對於改裝者來說,其中任何的小細節都會影響日後動 力輸出及品質耐用度,所以不得不重視其相關性。

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