有氣才有力,改車先改氣

空氣汙染 賽車 轎車 設計 電腦 起點汽車 2019-05-17

俗話說“有氣才有力”, 因為車輛的發動機是靠將空氣吸入然後再混合一定比例的燃油進行燃燒做功,所以車輛的進氣改裝是簡單的行之有效的提升發動機功率的方法。

什麼是汽車進氣系統?

進氣系統由空氣濾清器、空氣流量計、進氣壓力傳感器、節氣門體、附加空氣閥、怠速控制閥、諧振腔、動力腔、進氣歧管等組成。

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早期的汽車採用化油器將空氣和汽油進行混合並送入氣缸進行燃燒,因此發動機的進氣系統直接與空濾相連,空濾下方則直接連接化油器,其結構相對較為簡單。

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如今的車輛基本都改用電子噴射系統,其進氣系統演變為三個重要部分,包括:空濾、流量傳感器和節氣門。更為先進的車輛所採用的進氣系統則十分複雜,它們通常會有特殊設計的進氣歧管,可以通過電腦控制自動為每個氣缸供應合適的空氣/燃料混合氣。

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進氣系統的工作原理

空氣經空氣濾清器過濾掉雜質後,流過空氣流量計,經由進氣道進入進氣歧管,與噴油嘴噴出的汽油混合後形成適當比例的混合氣,由進氣門送入氣缸內點火燃燒,產生動力。

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引擎運轉時,每一循環所能獲得的空氣量多少,是決定引擎動力大小的基本因素,而引擎的進氣能力乃是藉由引擎的“容積效率”來衡量。

容積效率”是進氣行程時氣缸真實吸入的混和氣體積除以汽缸容積。並且由於在進行吸氣行程時,會遭受各種的進氣阻力,加上汽缸內的高溫作用,因此將吸入汽缸內的空氣體積換算成一大氣壓下的狀態時,一定小於汽缸的體積,也就是說自然吸氣引擎的容積效率一定小於1。進氣阻力的降低、汽缸內壓力的提高、溫度降低、排氣回壓降低、進氣門面積加大都可提高引擎的容積效率,而引擎在高轉速運轉時則會降低容積效率。

進氣系統的種類

進氣形式簡單來講分為兩種:自然吸氣增壓進氣,因為發動機是靠氣缸內外壓力差而使外界空氣自然吸入缸內形成可燃混合氣來運轉的,所以自然進氣模式又稱為“自然吸氣”,也可以表示為“NA進氣”,一般家用轎車基本採用此種進氣形式。

但為了增大發動機功率和效率,又發明了新的進氣方式,即增壓進氣,增壓進氣簡單講就是在進氣口前加裝“增壓風扇”通過風扇轉動強制增大發動機進氣量,空氣進氣量增大後噴油嘴根據化油器或電噴裝置控制增大噴油量從而達到加大可燃混合器濃度和燃燒度的效果來提高引擎動力,當前的增壓進氣模式主要有機械增壓和渦輪增壓兩種。

機械增壓原理很簡單,就相當於一個鼓風機,通過發動機帶動皮帶,帶動這個鼓風機,發動機吸進了經過壓縮的空氣之後,並會噴更多的油,達到提供動力的效果。

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一般來說,發動機一啟動,增壓器就已經是工作狀態,這樣自然就沒有渦輪增壓的渦輪遲滯現象,動力輸出的反應更迅速,也不會有渦輪增壓低扭不足的情況發生。不過,雖然機械增壓提高了發動機的動力,但是它額外的功率消耗抵消了一部分動力,當發動機轉速高的時候,效果就不明顯了,還不如直接上大排量發動機。另外,機械增壓一直處於增壓的狀態,自然需要噴更多的油,這樣也對油耗不利。還有,機械增壓會增加生產成本和噪音。所以目前較少車型使用機械增壓。

渦輪增壓全稱為廢氣渦輪增壓器,其原理跟字面一樣,就是利用汽車發動機廢氣來驅動主動渦輪葉片,帶動同軸的葉輪來對空氣進行壓縮後注入發動機氣缸內進行燃燒。由於同體積內含有的空氣更多,因此氣缸內的燃燒會更加充分,從而產生更多的能量。

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怎麼改裝進氣系統?

進氣系統的改裝基礎就是要提高引擎“容積效率”,要達到此一目的通常可由以下的方式著手:

一、空氣濾清器。進氣系統改裝的入門工作就是換用高效率、高流量的空氣濾清器濾。換裝高流量的空氣濾芯可降低引擎進氣的阻力,同時提高引擎運轉時單位時間的進氣量及容積效率,而由供油系統中的空氣流量計量測出進氣量的增加,將訊號送至供油電腦(ECU),ECU便會控制噴油嘴噴出較多的汽油與之配合,讓較多的油氣(並不是較濃)進入汽缸,達成增大馬力輸出的目的。 若換了濾芯仍不能滿足你的需求,可將整個空氣濾清器總承換成俗稱“冬菇頭”的濾芯外露式濾清器,進一步的降低進氣阻礙,增強引擎的“肺活量”。

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二、進氣道。進氣道的改裝可分成形狀及材質兩方面來談。改變進氣道的形狀目的在於進氣蓄壓(以供急加速時節氣閥突然全開之需)及增加進氣的流速,但這類產品通常有特殊性的限制,也就是說A型車所用的若裝在B型車上並不一定能發揮其最大的效果,改變進氣道材質乃是著眼於不吸熱及重量輕,目前最常用的就是碳纖維的材質,其不吸熱的特性,能讓進氣的溫度完不受引擎室的高溫所影響,讓進氣的密度較高,即單位體積的含氧量增加,提高引擎出力,唯一缺點是價格高不可攀。進氣道的改裝常是形狀及材質同時改變以收最大效果,同時將空氣濾清器一併拆除,並將進氣口延伸至車外,直接對準前方,以便隨車速提高增加進氣壓力,提高進氣量並且降低進氣溫度。

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三、直噴式歧管。在賽車引擎上所需要的是高轉速的動力表現,可犧牲低轉速時的馬力輸出,因此都將進氣歧管儘量縮短並取消空氣濾清器,充分消除進氣阻力,以求得最佳的高速表現。 傳統式後方進氣前方排氣的引擎型式,在換裝直噴式進氣歧管後,所面臨的最大問題是如何由車外導入足夠的新鮮空氣。直噴式的進氣歧管與經過空氣動力學設計的碳纖維進氣道是最佳的組合,也是目前比賽廠車的不二選擇。尤其在將引擎降低後,利用引擎上方所空出的空間,安裝一大型進氣導管,開口並與車頭水箱護罩充份密合,讓空氣能有效的送達後方的進氣歧管。

四、二次進氣。目前市面上有許多利用二次進氣原理所製成的產品,使用的人不少,價格也都不便宜。之所以稱它為"二次進氣"乃是因為除了原有從空氣濾清器吸入的空氣外,另外再利用進氣歧管的真空壓力差,從引擎PCV(曲軸箱強制通風)管路外接另一進氣裝置,導入適量的新鮮空氣來達到提高容積效率的目的。二次進氣所能得到的動力提升效果最主要的是在前段(低轉速),因為在節氣閥全開,空氣大量進入真空度降低時,二次進氣裝置所能導入的空氣量相形就變得微不足道了。進行大幅度的進氣系統改裝時,必須考慮與供油系統的配合問題。若只是大幅的增強進氣能力,而供油系統無法提供足夠的供油量與之配合,則勢必無法達到提高馬力的目的,因為引擎所需的是比例適當的油氣而不只是大量的空氣。此外在實用上必須考慮噪音的問題。以往談到噪音大家通常只想到排氣管所產生的聲浪,而忽略了進氣也會產生噪音。

總的來說,進氣系統的改裝目的是為了提升發動機功率,今天和大家分享的這些只是進氣系統改裝方面的概括知識,具體細節問題會在以後的相關文章裡給大家講解。

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