'機增407馬力！BRZ/GT86 FA20引擎高性能重組實錄-上篇'

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原文來自於：MOTOIQ

翻譯、改寫：蟹爪朝天

如何才能讓自己的BRZ/86更出色？

我想提升引擎性能無疑是一個好方法

然而這絕對是一項系統工程

不是換一個進氣冬菇或者加一個渦輪

就搞定的事情

這一次

我們帶來的方案更加徹底

從源頭開始重組

如果你有這個想法

不妨來看看這期連載吧

相比日常街車或直線加速賽車，場地賽車的引擎需要更好的強度和壽命。

這是因為場地賽車至少需要跑完練習、排位、正賽3個環節。每個環節都至少要讓引擎全負載工作半小時左右。

如果是參加耐力賽的話，引擎至少需要持續工作幾個小時。對於日常街用的改裝車而言，壽命更是玩家需要考慮的首要問題。

那麼，如何組裝一臺可以承受高負載又能保證一定壽命的引擎？

今天我們來看看國外玩家是怎樣組裝一臺高標準FA20引擎的。

在這個重組方案中，重點考慮的是壽命、VE和更寬泛的動力平臺。

雖為FA20，但其中很多理念也同樣適用於其它型號引擎的重組及強化。

在PART 1中，我們先來看看這臺引擎都選用了哪些強化部件吧。

H型連桿

在這個重組案例中，活塞連桿選用了抗彎曲性更好的H型連桿。（普通的I型連桿很容易彎曲）H型連桿在鍛造生產過程中的步驟較多，所以價格也較高。

其中包括了為了減少金屬內部缺陷而進行的真空電弧再熔工序。最終使馬氏體連桿的屈服強度達到了195,000psi，質量公差為1克之內。

酷樂註釋 連桿小頭上的鋁硅銅套是為了減少摩擦。其中的小孔是為了讓機油噴嘴噴出的機油進入銅套增強潤滑。

連桿上應力最大的部位是大頭上的螺栓，所以這裡需要抗拉強度很好的材質。

低硅合金活塞

活塞的材質需要的是韌性更好，更耐爆震和缸壓衝擊的低硅合金。

低硅合金的熱漲係數較大，這就需要在重組過程中設計更大的缸壁-活塞環間隙。但這樣的話，在出現爆震時傳感器接收到的噪聲也就更大。

儘管缸內直噴可以讓氣缸降溫，但原廠12.5的壓縮比還是很極限的。

所以這套強化活塞將壓縮比降至10.5:1了。

活塞頂部的凹陷就是增加容積，降低壓縮比的設計。較小的活塞裙是為了減小重量和摩擦。（對於FA20這類H型引擎來說，活塞裙可能會設計成上下側不同的）活塞下部也有一些減重設計。

直筒型的活塞銷

直筒型的活塞銷更不容易卡死連桿小頭。更厚的管壁可以讓活塞銷承受更大的負載。

氣環鍍鉻是為了提高其使用壽命。Napier形狀的球墨鑄鐵油環是為了提高密封性。較窄的油環可以降低張力，降低和缸壁的摩擦。

大瓦是由3層材質組合的。表面鉛基硬化層含有5%的銅，這樣可以提高其壽命。中間的凹槽和小孔是提供機油潤滑用的。

新換全套原廠密封件是引擎重組中的基礎項目。

如果正時鏈條已經磨損較大了，建議在重組時也直接新換一套原廠的。

缸墊是個需要靠自身變形來保證密封的部件，所以重組時也應該新換一套。

在這個強化案例中，選用了高轉速下性能更好的凸輪軸，並保留可變正時功能。

進氣時長為262°，排氣時長為266°，進氣升程為11.35mm，排氣升程為11.30mm。

為了讓轉速能達到8000，選用了壓力為248磅的雙彈簧組，這樣可以讓氣門的位置在高轉速時更加準確。

氮化的氣門可以減小摩擦及卡死的機率。

氣門邊緣的形狀和長杆的變徑設計都是為了提高進氣量。排氣門使用了鎳鉻合金材質以應對高溫。

排氣門長杆沒有做變徑設計是為了讓排氣門的熱量儘量多的導出，而且此處將直徑減小的話，對提高排氣效率的作用不是很大。

進、排氣門上的拋光都是為了提高氣體流速。

缸蓋螺栓需要使用抗拉伸強度更好的材質。

螺栓上的J型螺紋可以在應力側提供更多的接觸面積。

看過了配件，接下來我們一起來看看如何對這些配件進行預處理的。

酷樂註釋 重組前，缸體需要徹底清洗（手工清洗或超聲波清洗），並進行各個安裝面的平整度測量確認、活塞組稱重匹配、缸壁圓度錐度測量、氣門密封性檢查等很多工作。這些工作是決定新引擎能否達到預期性能和壽命的重要環節。

如果安裝面平整度不好，可能會導致螺栓緊度不合格、防凍液進入缸內等嚴重的故障。

如果缸壁各個高度上的圓度及整體錐度不好，會導致燒機油、機油尺飛出等情況，也會導致嚴重的磨損。

如果每組活塞、連桿、活塞銷的總體重量差異過大，會導致活塞組和曲軸整體的動平衡不好，會限制可用的極限轉速大小。

案例中缸體底部的曲軸底座和活塞裙之間有過撞擊。這是因為爆震導致的。缸壁磨損較小，不需要使用加大的活塞組。

但為了配合新的活塞環，缸壁需要重新打磨好。將缸壁進行WPC噴丸處理是為了在提高缸壁硬度的同時降低摩擦。

曲軸需要檢查軸頸的磨損、微裂探傷、拋光、重新做動平衡後才能再次使用。

案例中的曲軸也進行了WPC處理和電磁淬火。藍色淬火區域的金屬表面硬度得到了加強，沒有淬火的區域則保持一定的韌性。

對曲軸進行Magnaflux處理。將曲軸浸泡在有鐵微粒的液體中，將曲軸進行電磁化。鐵微粒就會吸附到曲軸表面的微小裂縫中了。

對活塞、活塞環、活塞銷進行了WPC處理。

為了提高壽命、降低溫度，氣門彈簧和底座也進行了WPC處理。這是因為彈簧在工作過程中是很容易轉動的，轉動的摩擦會產生熱量、加大磨損。

凸輪軸為了降低摩擦、提高壽命，也進行了WPC處理。

在對活塞進行WPC處理之後，還在活塞頂部加入了三層陶瓷組成的隔熱塗層、在活塞裙部加入了PC-9低摩擦塗層。隔熱塗層可以降低20%-40%的熱量傳導，以利於降低爆震、減少活塞的熱漲變形。隔熱塗層還可以讓活塞頂的熱量分佈更加均勻。

低摩擦塗層也有一定的導熱能力，這可以讓活塞的熱量儘量傳導到缸體上。

為了配合新的氣門使用並提高氣體流量，氣門口也需要進行重新打磨及拋光，其形狀更順暢，表面更光滑。

未完待續......

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原文來自於：MOTOIQ

翻譯、改寫：蟹爪朝天

如何才能讓自己的BRZ/86更出色？

我想提升引擎性能無疑是一個好方法

然而這絕對是一項系統工程

不是換一個進氣冬菇或者加一個渦輪

就搞定的事情

這一次

我們帶來的方案更加徹底

從源頭開始重組

如果你有這個想法

不妨來看看這期連載吧

相比日常街車或直線加速賽車，場地賽車的引擎需要更好的強度和壽命。

這是因為場地賽車至少需要跑完練習、排位、正賽3個環節。每個環節都至少要讓引擎全負載工作半小時左右。

如果是參加耐力賽的話，引擎至少需要持續工作幾個小時。對於日常街用的改裝車而言，壽命更是玩家需要考慮的首要問題。

那麼，如何組裝一臺可以承受高負載又能保證一定壽命的引擎？

今天我們來看看國外玩家是怎樣組裝一臺高標準FA20引擎的。

在這個重組方案中，重點考慮的是壽命、VE和更寬泛的動力平臺。

雖為FA20，但其中很多理念也同樣適用於其它型號引擎的重組及強化。

在PART 1中，我們先來看看這臺引擎都選用了哪些強化部件吧。

H型連桿

在這個重組案例中，活塞連桿選用了抗彎曲性更好的H型連桿。（普通的I型連桿很容易彎曲）H型連桿在鍛造生產過程中的步驟較多，所以價格也較高。

其中包括了為了減少金屬內部缺陷而進行的真空電弧再熔工序。最終使馬氏體連桿的屈服強度達到了195,000psi，質量公差為1克之內。

酷樂註釋 連桿小頭上的鋁硅銅套是為了減少摩擦。其中的小孔是為了讓機油噴嘴噴出的機油進入銅套增強潤滑。

連桿上應力最大的部位是大頭上的螺栓，所以這裡需要抗拉強度很好的材質。

低硅合金活塞

活塞的材質需要的是韌性更好，更耐爆震和缸壓衝擊的低硅合金。

低硅合金的熱漲係數較大，這就需要在重組過程中設計更大的缸壁-活塞環間隙。但這樣的話，在出現爆震時傳感器接收到的噪聲也就更大。

儘管缸內直噴可以讓氣缸降溫，但原廠12.5的壓縮比還是很極限的。

所以這套強化活塞將壓縮比降至10.5:1了。

活塞頂部的凹陷就是增加容積，降低壓縮比的設計。較小的活塞裙是為了減小重量和摩擦。（對於FA20這類H型引擎來說，活塞裙可能會設計成上下側不同的）活塞下部也有一些減重設計。

直筒型的活塞銷

直筒型的活塞銷更不容易卡死連桿小頭。更厚的管壁可以讓活塞銷承受更大的負載。

氣環鍍鉻是為了提高其使用壽命。Napier形狀的球墨鑄鐵油環是為了提高密封性。較窄的油環可以降低張力，降低和缸壁的摩擦。

大瓦是由3層材質組合的。表面鉛基硬化層含有5%的銅，這樣可以提高其壽命。中間的凹槽和小孔是提供機油潤滑用的。

新換全套原廠密封件是引擎重組中的基礎項目。

如果正時鏈條已經磨損較大了，建議在重組時也直接新換一套原廠的。

缸墊是個需要靠自身變形來保證密封的部件，所以重組時也應該新換一套。

在這個強化案例中，選用了高轉速下性能更好的凸輪軸，並保留可變正時功能。

進氣時長為262°，排氣時長為266°，進氣升程為11.35mm，排氣升程為11.30mm。

為了讓轉速能達到8000，選用了壓力為248磅的雙彈簧組，這樣可以讓氣門的位置在高轉速時更加準確。

氮化的氣門可以減小摩擦及卡死的機率。

氣門邊緣的形狀和長杆的變徑設計都是為了提高進氣量。排氣門使用了鎳鉻合金材質以應對高溫。

排氣門長杆沒有做變徑設計是為了讓排氣門的熱量儘量多的導出，而且此處將直徑減小的話，對提高排氣效率的作用不是很大。

進、排氣門上的拋光都是為了提高氣體流速。

缸蓋螺栓需要使用抗拉伸強度更好的材質。

螺栓上的J型螺紋可以在應力側提供更多的接觸面積。

看過了配件，接下來我們一起來看看如何對這些配件進行預處理的。

酷樂註釋 重組前，缸體需要徹底清洗（手工清洗或超聲波清洗），並進行各個安裝面的平整度測量確認、活塞組稱重匹配、缸壁圓度錐度測量、氣門密封性檢查等很多工作。這些工作是決定新引擎能否達到預期性能和壽命的重要環節。

如果安裝面平整度不好，可能會導致螺栓緊度不合格、防凍液進入缸內等嚴重的故障。

如果缸壁各個高度上的圓度及整體錐度不好，會導致燒機油、機油尺飛出等情況，也會導致嚴重的磨損。

如果每組活塞、連桿、活塞銷的總體重量差異過大，會導致活塞組和曲軸整體的動平衡不好，會限制可用的極限轉速大小。

案例中缸體底部的曲軸底座和活塞裙之間有過撞擊。這是因為爆震導致的。缸壁磨損較小，不需要使用加大的活塞組。

但為了配合新的活塞環，缸壁需要重新打磨好。將缸壁進行WPC噴丸處理是為了在提高缸壁硬度的同時降低摩擦。

曲軸需要檢查軸頸的磨損、微裂探傷、拋光、重新做動平衡後才能再次使用。

案例中的曲軸也進行了WPC處理和電磁淬火。藍色淬火區域的金屬表面硬度得到了加強，沒有淬火的區域則保持一定的韌性。

對曲軸進行Magnaflux處理。將曲軸浸泡在有鐵微粒的液體中，將曲軸進行電磁化。鐵微粒就會吸附到曲軸表面的微小裂縫中了。

對活塞、活塞環、活塞銷進行了WPC處理。

為了提高壽命、降低溫度，氣門彈簧和底座也進行了WPC處理。這是因為彈簧在工作過程中是很容易轉動的，轉動的摩擦會產生熱量、加大磨損。

凸輪軸為了降低摩擦、提高壽命，也進行了WPC處理。

在對活塞進行WPC處理之後，還在活塞頂部加入了三層陶瓷組成的隔熱塗層、在活塞裙部加入了PC-9低摩擦塗層。隔熱塗層可以降低20%-40%的熱量傳導，以利於降低爆震、減少活塞的熱漲變形。隔熱塗層還可以讓活塞頂的熱量分佈更加均勻。

低摩擦塗層也有一定的導熱能力，這可以讓活塞的熱量儘量傳導到缸體上。

為了配合新的氣門使用並提高氣體流量，氣門口也需要進行重新打磨及拋光，其形狀更順暢，表面更光滑。

未完待續......

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