時間過得真是敲快滴,轉眼間不知不覺來到了7月啦!! (><)

咱們的太陽公公仍是盡責的持續發威,氣溫屢創新高,這不禁讓打雜小妹懷念起有寒流及冷氣團來報到的日子啊!! (遠望)

回到正題......

渦輪增壓是一種強制進氣的進氣形成,因為可以令空氣高於一個氣壓進入氣缸,氣缸內的空氣分子密度比自然進氣高,因而可以產生更強的功率,進而得到大規模滴應用。

第一個由廢氣驅動的渦輪增壓器是由瑞士人Alfred Buchi博士於1909年研究出來,雖說經過多年的發展,但其主要的結構和原理並沒有發生太大的變化。

而對於自然進氣(NA)車型加裝渦輪(外掛渦輪)或渦輪增壓車改裝,其基礎的改裝主要會涉及到以下的部件,包括渦輪本體、排氣芭蕉(渦輪頭段)、中冷器、進氣洩壓閥及排氣洩壓閥等等。

那麼,現就讓咱們來稍稍的認識一下吧!!

 

不過,在這之前,打雜小妹要先叉開話題一下,佔用各位看倌們點點的時間啊!!

不管是小改、中改或重改,所有動力升級的前提,沒忘也不能忘的就是「冷卻」及「潤滑」。

由於原廠設計的冷卻系統大多都是針對一般街道使用來設計,因此其中包含了通用性及成本的考慮。

然而,原廠所設計的冷卻系統,有時即便是全車未改's車輛都有稍嫌不足的情況啦!! (尤其在這時不時近逼40度氣溫的夏季)

更何況,如你(妳)今兒在動力方面有所提升的話......

至於,引擎高溫會出現什麼情況呢??

在引擎高溫而得不到有效冷卻的情形下,其氣缸活塞間隙就會變大而造成缸壓不足。

同時,機油就會開始發生黏度下降而導致潤滑性及保護性變差。

輕則使動力下降,嚴重的話則會造成縮缸、活塞氣門燒蝕等嚴重狀況呢!!

而對於增壓引擎(機械增壓&渦輪增壓)來說,引擎過熱的情況會來的更快,因此,在所有引擎動力升級之前,對冷卻系統的升級可是首要及必要的工作喔!!

關於這個部分,各位濱友們可以連結以下網址進去詳細瞧瞧下喲!! (^^)

http://nicalcheng.pixnet.net/blog/post/423824285 【引擎的守護神,強化冷卻系統必殺記】

 

接下來,打雜小妹要開始今兒的主題啦!!

 

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【渦輪本體】

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以汽油引擎's工作原理來說,每氣缸裡面提供1公斤的汽油,大約需要氣缸吸入15公斤的空氣,才能保證汽油得以充分燃燒。

而這15公斤的空氣,可想其體積是非常大滴。

因此,光靠氣缸在引擎進氣過程中所產生的真空度,著實不容易將這麼大體積的空氣完全吸入啊!!

然而,一顆引擎上既然可以存在著機油幫浦、汽油幫浦、水幫浦等等等這些用來「搬運」各種液體的設備,為何不可以再增加一個「空氣幫浦」呢??

於是乎,這個空氣幫浦-「渦輪本體」就出現啦!!

渦輪本體,就相當於一個鼓風機,能將更多的新鮮空氣壓入引擎的燃燒室裡,改善燃燒效率,從而在不改變引擎工作容積的情況下提高動力輸出。

既然渦輪本體就好比是一個空氣幫浦,我們熟知幫浦大多是透過電機提供動力驅動葉片旋轉的,而渦輪本體則是利用燃燒後的廢氣推動葉片壓縮空氣的方式進行加壓。

這樣的加壓方式沒有額外消耗能量,卻能擁有更優異的功率表現。

相較於同功率的自然進氣(NA)車,在相同的動力輸出數據和非極端的使用條件下,油耗方面未必會比自然進氣(NA)車高喔!!

 

簡單來說,其原理就是利用引擎經過爆炸行程後所產生的高溫,高速廢氣的能量。

而廢氣從氣缸內排出後通過排氣芭蕉(Down Pipe),流入廢氣側渦輪,並推動廢氣側內的渦輪葉片轉動。

同時,與廢氣側渦輪葉片同軸相連的進氣端壓縮葉輪,會對流經風格後的空氣進行壓縮。

壓縮氣體經中冷器(Intercooler)冷卻後,成為帶有一定壓力和高密度的新鮮空氣,流經節氣門和進氣歧管後,進入氣缸內燃燒。

既然,渦輪本體內部是透過軸承帶動葉片旋轉,支撐渦輪軸的渦輪軸承就大有學問啦!!

因為渦輪肩負著最高轉速超過15000轉的轉速,且工作溫度非常高。

因此,在如此嚴苛的工作條件下工作滴渦輪軸體則成為每個渦輪增壓器製造商最核心的生產技術啦!!

 

在這,打雜小妹就順道連同渦輪增壓器's參數值一起來小小分享一下吧!!

想要知曉渦輪增壓器的性能,咱們可以從幾個重要的參數值來判定,而這當中最常最常聽見的不外乎就是「A/R值」啦!!

A/R值,是壓氣機殼體(Compressor Housing)及渦輪殼體(Turbine Housing)的幾何特性數字。

R(Radius)為渦輪軸承中心到壓氣機出風口(渦輪進風口)橫截面(渦輪半徑360一圓周後)中心點的距離。

A(Area)指壓氣機殼體的出風口(渦輪進風口)對應以上中心點所在的橫截面積。

以A除以R的所得,兩者的值即為A/R值。

(說真的,不專業的打雜小妹著實不完全懂得其中含意,如有錯植之處,還請各位看倌們多多包涵的啊!!)

A/R值可分為「壓氣A/R值」及「渦輪A/R值」兩種。

一般來說,壓氣A/R值小,說明流速慢但流量大,較適合高增壓's渦輪車使用。

相對來說,壓氣A/R值的大小變化對渦輪性能的影響較小。

但,對於排氣端的渦輪A/R值就顯得非常重要囉!!

而「渦輪A/R值」也是咱們一般大多數人在判別渦輪大小及效能的依據啦!!

A/R值越小,即排廢氣的流速越高,渦輪在低轉速區域的增壓反應越快,渦輪遲滯越低,渦輪也就能在較低的轉速區域取得接近鋒值的增壓。

所以,在低速加速的情況下,基本上可說是不會感覺到渦輪遲滯的FU滴。

但與此同時高速所能提供的增壓壓力會顯得不足,因為靠增壓器所提供的壓力已經不足以彌補減小的壓縮比了,所以此時會有高速無力的感覺。

反之,A/R值越大,渦輪在低轉速域的增壓反應便越差,渦輪遲滯的感覺就越發明顯。

然而,儘管引擎在低轉速增壓爬升速度較慢,不過在高轉速區域卻可以產生更大的動力,轉速越高,馬力越大。

總的來說,A/R值(渦輪A/R值)小,屬於輕增壓型渦輪(主要著重於低速),而A/R值(渦輪A/R)大,則屬於高增壓型渦輪(主要則針對高速)

 

至於,幾多排氣量需配置幾多A/R值(渦輪A/R值)型的渦輪,這除了要看所使用的道路(是賽道或一般道路)之外,與增壓值的設定等等等也是有著相關連滴。

因此,建議在改裝前還是與有經驗's專業技師們討論一下的喔!! (^^)

 

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【「等長」排氣芭蕉(渦輪頭段)】

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等長排氣芭蕉,顧名思義即為排氣歧管長度相一致。

而要達順暢,互不干擾的排氣狀態,排氣芭蕉在從每一缸的排氣門至各缸排氣管結合處必須都有等長的距離。

因為每一個氣缸的點火都有一定的順序,若各缸至接合處的距離不等長時,每缸廢氣所跑的距離就不相等。

因此在接合處會由於時間差而造成排氣阻塞在一起,進而影響了排氣效能。

但,原廠為了成本的考慮,並不見得會將每缸的排氣距離拉成等長滴。

這是因為原廠的排氣系統要顧及耐用性及位置安排,所以多半不會考慮各缸排氣管路的長度問題。 (部分高性能車型除外)

而這也是為啥許多追求性能的濱友們會將原廠頭段給換下的關係啦!!

等長的設計,可使排氣律動一致且徹底消除各歧管的壓力差,這樣一來,不僅有利於後段排氣管的回壓設定,整體的進排氣效能也能大幅提升喔!!

 

等長頭段,不僅僅是自然進氣(NA)車的一大利器,對渦輪增壓車來說也是相當有效果滴。

靠芭蕉頭段引導廢棄驅動葉片的渦輪,等長的優點在於各缸排廢氣的質量相等後,渦輪便能受到定量、順暢且持續的衝擊,如此一來,效率及穩定度都會大幅提高。

特別是在高增壓設定時更是明顯的喔!!

等長之外,歧管總長度的決定,亦為渦輪芭蕉頭段製作時需要考慮的地方。

一般來說,歧管長度短的話,渦輪運轉的反應會隨之加快,但相對後續的流量不如長歧管飽和。

當然,這仍是要是渦輪的容量及引擎排氣量大小而定滴。

 

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【中冷器(Intercooler)】

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中冷器是渦輪增壓車的必需品之一,它主要是用於冷卻渦輪壓縮之後的空氣,讓引擎不會因為進氣溫度過高而出現爆震等等問題。

理論上來說,進入氣缸的空氣溫度越低,氧分子的密度越高,且壓縮後氣體溫度越低,越有利於馬力的發揮。

因此,渦輪增壓車種必須藉由中冷器來降低空氣溫度。

一般來說,空氣快速進入渦輪後,溫度會迅速上升,使氧分子密度減少,此時如果吸入引擎就容易導致引擎過熱,進而影響性能發揮。

而鋁製的中冷器介入後,熱空氣會迅速將熱量傳導至中冷器的內外壁上,迎風面會快速降低其溫度,增加空氣中的含氧密度後吸入引擎促進燃燒。

至於中冷器的冷卻效能高低,取決於空氣在通過中冷器的過程中,將熱量傳遞出去的效率,這其中中冷器迎風面積厚度、排數、散熱鰭片的密度等等等都是影響效率快慢的因素。

所以我們可以發現到,增壓值越高、馬力越大's渦輪車,其所配置的中冷器也越發大咖(台語)啊!!

 

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【進氣洩壓閥】

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對於渦輪引擎來說,洩壓閥是很必要的一樣部件。

洩壓閥其實是一個保護裝置,主要用以保護引擎及渦輪滴。

當轉速升高時,廢氣推動渦輪葉片旋轉,渦輪就會源源不斷的壓縮空氣為引擎供給。

此時如果回油門,節氣門會馬上關閉,但渦輪由於慣性運動仍會繼續旋轉,也就是說渦輪仍在繼續產生壓縮空氣。

像許多高增壓大馬力的車型或是改裝車,則會因為空氣流速快壓力過大,容易造成節氣門的損傷。

而進氣洩壓閥在這時就可以對節氣門起到保護的作用啦!!

在節氣門關閉的瞬間,進氣管道內壓力上升頂開洩壓閥的閥門,直接在洩壓閥處排出多餘的空氣,這樣便能降低節氣門所受到的傷害。

至於外洩式的進氣洩壓閥則適合於高增壓的性能車型。

它的特性是直接將增壓空氣排放至大氣中,較大的氣壓差則有利於氣體的排放。

此外,外洩式設計的洩壓閥受到排氣壓力相對比內洩式設計的小,因此穩定性更高。

而有些濱友們都會選擇改裝外洩式的洩壓閥,其主要是為了「洩壓」的音浪啦!!

當然,這基本上就無關乎增壓值的高低設定囉!!

 

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【排氣洩壓閥】

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(總算是讓打雜小妹熬到最後了啊!!)

基本上,排氣洩壓閥與進氣洩壓閥的原理是大同小異滴,都為洩壓閥體(這是廢話),但主要差異是在於服務的對象不同啦!!

顧名思義,進氣洩壓閥主攻在進氣部分,而排氣洩壓閥則主攻在排氣部分,為保護渦輪本體而存在滴。

因為渦輪通過引擎時所產生的廢氣,可無限大的推動渦輪葉片工作,當壓力超過了一定的數值時,便可以克服彈簧的壓力,頂起閥門排出廢氣。

如此一來,可以確保渦輪能夠有一個恆定的工作環境而不容易受損。

 

同進氣洩壓閥般滴,排氣洩壓閥亦有「內洩式」設計及「外洩式」設計兩種。

內洩式洩壓閥通過槓桿機構將旁通閥開啟,當旁通閥開啟的時候,部分廢氣將不經過渦輪葉片,則是直接進入排氣頭段,這樣就降低了渦輪轉速,而這樣的設計主要是為了穩定渦輪增壓值。

對於不同增壓值設定的渦輪,可以透過變更排氣洩壓閥閥門背後的彈簧大小(K數),如此便可在不同增壓值的設定之下保護渦輪啦!!

 

外洩式排氣洩壓閥,英文名稱為「Wastegate」。 (猶記打雜小妹似乎也曾介紹過說)

它和上頭咱們所說的內洩式排氣洩壓閥的工作原理大致相同,都是為降低排氣端的渦輪壓力。

但外洩式排氣洩壓閥最大的特點是裝在渦輪之前,當排氣壓力過大時,會直接頂開閥門將高溫廢氣直接排放到大氣中。

一般來說,這種外洩式的排氣洩壓閥往往運用在大馬力的改裝車或賽車上。

而它們之所以不採用內洩式的排氣洩壓閥,其主要是因為內洩式的設計無法滿足太高的排氣壓力要求,如此便會有超壓的情形發生。

當然,如你(妳)是為了享受外洩式排氣洩壓閥的洩壓音浪,那麼就無關乎增壓值設定的高低囉!!

 

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【後記】

基本上打雜小妹此次分享的重點主要著重在【渦輪限定】der改裝部件上頭啦!!

而記憶中似乎記得也曾分享過相關此類的文章。

http://nicalcheng.pixnet.net/blog/post/401453194 【動力「大補丸」-外掛渦輪改裝。】

大概是近兒廠內停放著正在外掛渦輪's車輛吧!!

讓打雜小妹又想小小的再次分享一下啦!!

 

最後,打雜小妹要說......

汽車改裝(改車),是為了讓車輛更加貼近自己的需求及駕駛習慣。

並非是推崇飆車或危害用路人的安全喔!!

改車,不等於飆車。

 

謝謝各位濱友們的收看,打雜小妹敲文完畢,收工囉!! (^^)

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低調的暴力美學(Driver驅動車業)

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