汽车性能改装之温度于进排气改装升级的那些事
2017-02-17 08:49 艾森ECU升级(北京运营中心)
“吸”、“压”、“爆”、“排”此乃四冲程发动机的四大步骤,缺一不可。其中的“爆”与“压”都是发生在发动机缸体内部。相反,“吸”与“排”,则是需要从外部吸入“生气”,以及向外部排出“死气”。其中的有着点小学问。
进气温度很关键
进气温度的高低,对于发动机工作影响十分巨大。在实际的驾驶情况当中,相信广大车友都会发现,在天气炎热的时候,特别是在城市当中驾驶,车子就像吃了很多猪油膏一样,无论是油门反应还是实际的动力输出都下降不少,这对于广大车友来说是十分不友好的。动力下降就算了,与此同时,油耗还会有相当不少的上升。那这是为啥呢?其实就是温度较高令空气密度较低,以至于同等体积下氧含量要比温度较低的空气要低,这时候机智的发动机的管理系统就会开始“退点火”、“喷浓油”,因此,不难发现在夏季的时候不仅仅是动力下降,油耗也随之升高。
图:上图乃使十代1.5T思域的发动机布局。这台1.5T在数据上乃是相当漂亮。 但是由于整体布局以及空间限制,有一个严重的BUG。那就是进气管道直接放置于涡轮上方,且仅仅有一块可怜的小铁片“隔热”。非常容易造成进气温度过高,造成动力下降。因此管路的隔热十分关键。
还有不少涡轮车用户会认为:“俺的高大上涡轮车车有中冷器,就甭管什么什么进气温度,反正会有个中冷器降低进气温度!“ 然而事实上并非如此,对于涡轮增压的车型来说,涡轮增压车型对进气温度的敏感程度更高,降低涡轮发动机进气温度比什么提高进气流畅度更加有效。众所周知,空气在经过涡轮加压后,温度会上升(压缩就是对空气做工,内能上升),必须经过中冷器对空气进行冷却,再进入气缸。否则同样也会发生氧含量底的情况。试想一下,假如吸入的空气原本就已经高温,经过涡轮机的加压之后,温度会进一步上升,有中冷器的存在,能降低的温度并不多。要是在城市等较为低速的状态,您觉得中冷器冷却的效率能有多高?
图:上图为11代STI的机舱布局,撞风口对外,绕开了水箱等等的热源,再进入涡轮。布局相当合理,有效避免了进气温度高。
而大部分的车原厂风箱、进气口都会相当注意温度这点,会尽量避免吸入较为高温的空气。不过有相当不少的改装玩家在改装进气的时候仍旧会忽略了进气温度这个显而易见的问题。即使是改装了“冬菇头”,或者某某某风箱,也没有做好隔热措施,甚至将其放置于水箱后方,吸入的空气温度相当高。这样的方法相当不可取。试想一下,即使外界空气温度不高,但是进气口位置依旧处于水箱热量的“煎熬”,源源不断的吸入来自水箱加热过的空气,想起来就觉得可怕。因此,做好进气的隔热非常关键。例如碳纤维这样的导热性非常差的材料制作壳体,有效降低进气温度。而大部分有保证的改装进气套件的优势在于通常都在较低的温度的位置来吸气。
图:碳纤维导热性相当差,用于风箱制作除了逼格高之外,隔热效果也是相当明显。
图:有布局设计问题,BRZ、86外挂涡轮多数采用这样的布局,涡轮配备简单隔热罩,但上方的进气管道及后方发电机等器件还是受到明显影响。最好还是给管道以及涡轮都做好隔热。
要是您还是不相信进气温度如此重要,打个显而易见的比喻,您觉得在同一个地方,是气温高达40度的时候呼吸顺畅舒服呢,还是25摄氏度的时候舒服呢?或者您也该考虑一下车子的呼吸问题了。
进气的流量与流速
说完了温度,再来说说进气流速与流量。对于发动机而言,进气的空气流速远远要比流量更重要。举个简单的例子,例如您有个非常巨大的冬菇头,进气的量是上来了,但是另一方面,增大进气量几乎都会尽可能降低进气阻力,而对于一些排量较小的车型来说,低转速时由于发动机可以提供的进气负压(吸啜力)较低,相同转速下过于顺畅的进气会使进气流速降低,气缸的充气效率大大降低。削弱低转速扭矩输出,令起步阶段加速变得无力(甚至怠速不稳,出现异常抖动),这种特性更不适合城市道路行驶的车辆,所以在改装进气时要考虑到车型本身的动力输出特性,对于一些低扭较差的车型来说,进气系统不可以太过顺畅。
简单粗暴的比喻一下:同样的吮吸力量之下,您用粗大的吸管喝饮料快呢,还是用较细吸管快?那么,其实可以通过小手段提高进气的流速。
图:不少车辆的原厂设计同样会有由粗变细的“文氏管”原理,能够有效的加快气流速度。
图:上图为宝马118i (F20)更换的强化进气管,除了强化之外(N13涡轮进气管道非常容易老化裂开)。硅胶的材质也更好的隔热(比起某宝上面所谓的铝合金要好太多太多,别以为金属就比胶的好,你得考虑隔热,密封性的问题。)另外一个比较机智的地方就是管道同样是从粗变细。“文氏管”原理,能够有效地增加空气的流速。
排气的温度与速度
有入必有出,经过了“吸”、“压”、“爆”,终于来到了“排”这个阶段。 “留住温度,速度……”这句歌词用于形容排气就更适合不过了。对于排气而言,温度与速度可以说是相辅相成的。
对于排气而言,排温高一些,是正常的,毕竟经过了缸内剧烈的爆炸,燃烧越充分,排温就会相对高些。与此同时,由于高温气体膨胀,流速加快,排气速度也会更快的排出,提高效率。要是您排温过低,就证明喷油过浓,引发油耗高等问题了。当然,排温太高也是不可取的,要是高热的废气无法快速的排出,热量便会积聚在缸体,引发相当严重的后果。
图:虽然正常市区驾驶,涡轮并不会热得如此可怕,但是热量也不少。如果能够像右图一样芭蕉,涡轮废气端都做好了隔热。不仅仅能够防止热量散发到机舱内影响进气管道,同时避免塑料部件老化引发各种问题。还能给涡轮、排气进行保温,提高排气的流速。
图:隔热布通常都是长这个样子,不过材质就是玻璃纤维。不仅仅可以包裹在芭蕉、头段等地方,要是您土豪点,全段排气包裹上都是没有问题的。
一般车子的头段都会有一个叫做三元催化器的东东,它的作用估计大多数人都知道,就是催化废气中的污染物质,使废气更干净,而改装的关键点也正好在这个位置,这个部件严重影响着排气的流速。普通的三元催化器呈密集的蜂巢状,自带8、9百个以上的洞洞(800目900目)来将废气分流然后充分催化。而需要充分催化还需要一个条件就是要足够的高温,而三元催化器离排气门越近,排出来的废气就越高温,也就越容易产生明显的催化效果。大部分的汽车厂家,为了环保更容易达标,都选择原厂把三元催化设定在离排气门非常近的头段位置。但是这样做,三元催化器就很容易会妨碍废气顺畅排出,甚至连低转的回压都过大而造成燃效的损失。
图:原厂所用的三元催化可比这类型高流量催化要密集得多(原厂多为600~800目),往往会造成废气排出不畅顺。而且容易造成积聚热量。
尤其涡轮车更换头段排气,效果会非常直接,头段排气流速变快更有效的推动涡轮叶片,涡轮反应也同时变快,扭力同步增加。因为三元催化的取消或许会让排气管更加容易形成回压,使各个转速的排气都顺畅了。只要低转扭力变好,燃效高了,踩油门时间缩短,油耗就可能下降。要是您不想太吵,又想要有较为明显的动力提升,选择高流量的头段,并且做好隔热保温,那么效果将会相当明显。而且有效降低热量对其他部件的影响。
点评:进排气,对于发动机来说影响巨大,要是您进排气改装得当,效果非常不错,最直接的改变莫过于引擎的反应速度。而且,其实不仅仅是改装车需要留意以上的所述的进排气温度、流速问题。对于原厂车来说同样中,毕竟由于布局原因、成本限制等,设计上会有所妥协,各位车主不妨留意自己的爱车是否需要改进。