Author / 酷樂汽車
在目前電車當道的時代,基本上內燃機車都快變成了稀罕的玩意兒,大排量自吸就更別提了。
目前最強的內燃機車,99%都是(混動)的渦輪車,通過合理的(大)排量,用更強的渦輪壓榨出更多的動力。
目前大量的家用車,都是合理的排量的小渦輪,寶馬的很多車在1250轉就可以開始輸出最大的扭矩,很多新時代的渦輪的遲滯幾乎小的感覺不到。
但是,大馬力一定是大渦輪和大排量壓榨出來的,經常開玩笑說。
你XX大,聽你的。
這句話翻譯過來就是——
你渦輪大,聽你的。
但是渦輪真的不能單純的改大,壓榨馬力需要有更多的有效知識。
其實渦輪入門也沒那么神秘,好多東西親自玩一次,基本就知道了。
# 渦輪遲滯
渦輪遲滯,是大渦輪大馬力改裝車要面對的永恒話題。
還記得《頭文字D》中的BOSS之一,京一的EVO,用偏時點火的那輛,極致性能的追求,因為他那輛車,如果不用偏時點火的話,那么大的渦輪壓榨出來馬力,可能會極度的馬力遲滯。
全油等待渦輪壓力逐漸提高的過程總是那么的無助,不過一旦到了全增壓的轉速,那爽快的加速感讓人欲罷不能。
不過在短暫的幾秒鐘,轉速用盡,或者遇到需要剎車過彎等情況時,面對渦輪遲滯重新拉轉速的過程又把你拉回了噩夢中………
所謂的Turbo遲滯(渦輪遲滯)指的是在引擎廢氣較少的低轉區域,因渦輪本身的轉速提高較慢,而無法達到負壓轉正壓的無增壓現象,此現象的延續時間長短,與渦輪的搭配、引擎的低速扭力,排氣量等參數有關。
某種程度上說,越大的渦輪,可能渦輪遲滯就越嚴重。
# 如何選擇渦輪?
渦輪增壓的工作原理,簡言之就是由引擎的排廢氣推動增壓器的渦輪機(排氣側),讓位在相反側的壓縮機(進氣側)可吸入并制造高密度的壓縮空氣。
所以正常的民用車來說,是要讓負壓上升至正壓狀態的時間縮短,在渦輪尺寸方面就要盡量選擇容量小的型號,特別是在排氣端的渦輪機側。
雖然小型渦輪有反應快的優點,可是在排廢氣能量大的高轉速區域,它卻會因無法吹送更多空氣量進入燃燒室,而不能發揮高馬力輸出,因此對于馬力增幅效果相當有限,如此相信沒有多少人愿意花大錢改裝一顆效果不大的小號渦輪。
# 如何改進渦輪
因為大馬力與線性輸出無法兼顧,所以各渦輪制造廠無不想盡辦法設計更線性的渦輪增壓器,所以才可見到許多專用制品,例如 ——
以滾珠式軸承取代傳統的銅套軸承(這在大渦輪時才有明顯效果,一般型主要是減少高增壓時的摩擦損耗)。
取各部優點進氣側大/排氣側小配置的「混種」渦輪。
斜流葉片、可變A/R值、縮小排氣出口徑等方法亦相當普遍,廠家會根據車主的需求,做適當搭配。
值得一提,雖然用大壓縮輪/小驅動輪組合成的混種渦輪,確實是兼顧各種轉速表現的好方法,可是因為其比例并不能太過極端,例如 ——
驅動輪外殼、出口過小容易在高增壓設定下,發生排壓升高而熔毀葉片的問題,所以要有真正理想的低、高轉性能,還是得從各個部分修改下手。
基本上如果你要求反應力使用了差異很大的「混種」式樣,那么最好是搭配氣體釋放量大的Wastegate(排氣泄壓閥)來求取安全性。
再過來若是這個混種為比例比較正常的搭配時,不妨選用斜流葉片、A/R值較小的排氣側,然后匹配進氣端流道內有特殊涂層或充填樹脂(縮減間隙防止逆流)、吸氣口加大、葉片后方切平的高流量款式,在兼顧低轉性能下發揮最高的出風量。
在頭尾差異過大的「超混種」渦輪場合時,因排壓較高最好是搭配Wastegate式泄壓閥,才不會有熔毀葉片的危險并能夠增加Boost控制的線性程度。
驅動輪的A/R值越小相對廢氣流速會越快,使得渦輪的低轉反應可以獲得提升;相反的A/R值加大則流量會增加,因此能帶來較大的馬力表現。
同樣的渦輪軸心搭配不同的排氣葉片也會有不同的馬力輸出,像左側渦輪排氣葉片角度較大,且上端的葉片間隙也較小,因此低速反應較好 ,而右側渦輪則反之,因此高轉速的延續性更棒。
# 中冷器與管路
中冷器配管的長短、拐彎兒多少、管徑粗細等,也會影響到整體增壓的反應,因此許多大排氣量渦輪增壓引擎車型,才會使用左右兩個中冷器,一方面增加散熱效率、另一方面也可減少渦輪遲滯情況。
考慮到進氣管路長會影響增壓性能的問題,一些高性能的改裝品牌,比如Prodrive、Jun、Zero Sports在改裝Impreza前置Cooler時,都會將節氣門反置以大幅縮短路徑。
這里順道一提的是,一般判別渦輪增壓啟始的工作轉速,是要固定在輪轉速較接近引擎轉速的四/五檔,回油后再大腳油門,Boost表上升至0(1個大氣壓力)的一點就算開始增壓,大家千萬不要被變速箱齒比、引擎扭力的假象所混淆。
# 進排氣搭配好,流速決定反應
決定了渦輪的容量之后,影響增壓反應的另一個關鍵,就是在于進氣管路與渦輪頭段的長短。
以進氣管路來說,流動距離長的前置中冷器會比上置式中冷器要差,如果其散熱排體積增大、內管加多/變細的話,因壓力損失多的緣故則更為不利,當然它的管徑粗細、彎角多少也很重要,過粗且不夠直線化的管子流速自然較慢,這主要還是要看渦輪的大小而定。
還是以EJ20引擎為例,改了等長頭段會有渦輪遲滯變重的現象,這就是短的那一邊歧管加長使然,但如此因渦輪可受到定量且持續的沖擊,高轉馬力相對也可被更加激發出來。
接著靠排氣歧管引入廢氣的渦輪機,縮短頭段長度也能減少遲滯現象,但相對后續的流量就不如長歧管飽和,就像Impreza的水平對置引擎由于渦輪偏一邊,使得原廠歧管被設計成一邊長一邊短的型式,換裝等長頭段就會有增壓力道晚一些才出現的情況,這就是短的那一側變長使然。
等長化的高轉速卻有更強的性能,此即是各缸廢氣的質量相等,可讓渦輪受到定量、順暢而持續的沖擊,這樣增壓的界限、效率、穩定度都會提高,尤其在大渦輪高增壓壓力時非常明顯。
# 渦輪回壓與進氣冷卻
在整個排氣系統中,渦輪就好像是一個消音器,此處形成的阻力也會對活塞上下運動造成障礙,進而影響到整體進氣的速率。
為了要減少這種阻礙,要從頭段開始更換粗徑的直通排氣管,但回壓減低往往會使得扭力變弱。
很多人就會以為增加了渦輪遲滯,事實上這并不算是遲滯現象,而且增壓開始后的速度、極限都會提高,假使不想有低轉變遲鈍的情形,那只要頭段這一截不要太粗就好。
以McLaren MP4-12C為例,擁有大排氣量加上短粗的排氣管,將能兼顧低速扭力與高轉速的馬力極限,這就是經典的渦輪車。
此外,有些高性能車款出廠便配有中冷器噴水降溫系統,此裝置對于車輛在夏季激烈駕駛時,有助于馬力輸出的穩定,間接也能減少進氣高溫所造成的動力遲滯問題。
所以,置換更大的進氣冷卻套裝也非常有必要。
# 進氣管路的布置
進氣管路的布置,應力求越短越好。
口徑需根據渦輪與節氣門的大小來決定,多半都是采用比節氣門小5mm的管路更能兼顧中低速扭力 。
渦輪排氣側內部配備可變排壓閥門的目的,是希望能在低速時可便可提高渦輪葉片的轉速,增加渦輪反應。
高轉速時又能通過開啟閥門的方式 ,讓排氣壓力得以宣泄,延續引擎高轉速的動力。
通過一大一小串聯式的雙渦輪設計,低轉速就可讓小渦輪產生些許的增壓反應,待引擎高轉廢氣量足以以推動大渦輪排氣葉片時,又能接續小渦輪的不足,可說是兼顧扭力與馬力的好辦法,但需注意小渦輪葉片超轉的問題。
下一篇文章中
我們將簡述渦輪改裝與調校的方法
未完待續
More
如果「鋼鐵俠」有小型城市住所,車庫也許是這樣的
新手改避震的大多數問題,都在這里解答了
馬自達對技術的執著,遠比你想象的更狂熱
幾乎原廠外觀,1400匹+后驅+手動的保時捷 GT2,是怎么樣的斯文野獸?
今日日簽