五大名改裝機通病專題(4)---Ford 1.5L EcoBoost

小排量缸內直噴選對機油很重要   6 Speed Select Shift 1.5 Ecoboost

自從Focus MK3.5五門車型搭載1.5 Ecoboost引擎後,集成式的排氣歧管讓渦輪的反應變快,加上水冷式的中冷器減緩了在市區環境的高溫效應,是目前車壇的主流設計。「有2.4 NA引擎的出力」、「小性能鋼炮的操控」一直都是給予它很好的評價,不過再完美的引擎也有通病,所以選對機油原來是那麼重要?
 
集成式的排氣歧管,簡單來說就是排氣頭段整合在汽缸頭內,這種設計也可以在Golf 7的第三代EA888身上找到,讓廢氣進入渦輪的路程更短,提高渦輪的反應,但有一個問題是,橫列/直列四缸引擎的點火順序是:1→2→4→3或1→3→4→2,集成式的排氣歧管口非常靠近第2缸,造成汽缸溫度比其他3缸還要大,如果機油選用不對的話,很容易讓活塞頂和油環積碳,甚至有爆缸的可能性。
 
另一個問題也是跟機油息息相關的是「LSPI點火預燃」現象,通常發生在低轉速(1600rpm-2500rpm)時,活塞仍進行壓縮行程,但火星塞還未點火就預燃,尤其是小排量的渦輪缸內直噴引擎,在低轉速高檔位就大踩油門,渦輪的瞬間增壓值,提供高輸出的扭力去衝擊低轉速的活塞,形成的反作用力長期下來造成連桿彎曲,甚至活塞裙也被毀掉。此外,渦輪缸內直噴技術會增加機油煙,並容易產生燃燒室的二次燃燒,加上高的熱負荷無疑增加機油氧化而影響機油壓力,使機油發生自燃。
 
因此,除了改變開車習慣以外,以台灣的高熱潮濕環境,選擇Group IV等級以上的全合成機油,番號落在5W-30或0W-30即可,並加入含MoDTC或ZnDTP成分的添加劑能防止機油的鈣化,預防LSPI的作用。還有一個辦法加裝廢油氣回收桶來蒐集機油煙,避免二次燃燒。至於想進階改裝的車友,TTI Performance可利用自家的ECU內寫來調整扭力峰值的時間點,在引擎全原廠的狀態下能承受35-40kgm的最大扭力(1.5 Ecoboost),當然1.0、1.6、2.0或2.3的Ecoboost調校也就不同。
 


由於集成式的排氣歧管非常靠近第2缸,加上橫列/直列四缸引擎的點火順序是:1→2→4→3或1→3→4→2,汽缸溫度比其他3缸還要大,如果機油選用不對的話,很容易讓活塞頂和油環積碳,甚至有爆缸的可能性。(這顆引擎才跑2萬公里)


LSPI點火預燃發生在低轉速高扭力的輸出,反作用力讓連桿嚴重變形,連接曲軸的連桿波司也出現無數的刮痕。

 

五大改裝名機通病專題(1)---Toyota/Subaru FA20

原廠油路設計有更改空間  DOHC 16V DS-4 AVCS FA20

搭載於Toyota 86及Subaru BRZ上的FA20自然進氣直噴引擎,每公升超越100hp的極致輸出,讓這具引擎擁有不施以任何改裝就能有200hp/21.0kgm的最大出力,也讓這兩台車從2012年販售以來,至今改裝熱潮從未間斷,這具引擎的成熟度當高,完全不像是一顆新設計出來的產物。

FA20這顆與速霸陸共同開發的引擎,大家一定都會聯想到EJ系列,不過說真的FA20的下半座曲軸箱的部分,為了可以提供波司更多的機油量潤滑,曲軸座的弧度及寬度,硬是較EJ本體大上許多。另外水平對臥引擎天生就是與地心引力相違背,機油泵浦不夠力更容易造成活塞裙部的潤滑效果不佳,導致磨損異常,這個部分FA20則是有著相當大幅度的強化,已經將機油泵浦直接做在鋁合金的正時蓋上,並且藉由泵浦本體的大型化,來強化泵油效率以抵抗地心引力,因此可達到較EJ引擎多出25-30%的油壓表現。
 
不過盡管如此FA20的波司依舊是這具引擎的致命傷,這個問題可以歸咎給機油油路的設計,傳統的EJ引擎會先將機油餵給曲軸及波司,接著才會是輸送到可變油壓機構,而FA20的油路分配器則是直接設計在正時外蓋上,因此機油的輸送則是先給了AVCS後,才到曲軸箱給大波司潤滑,因此無論是自然進氣或是外掛渦輪,FA20的這個部分是比較需要注意的,小編目前僅知道國內的國信汽車,有能力將油路做更改為先給曲軸後再給AVCS(傳統EJ相同),徹底解決這個疑慮。
 

這是FA20原廠的油路圖片,可以看到機油從上方的油路(機油芯)分配器開始,最後才會到曲軸給波司潤滑,有時候容易出現潤滑不足的問題是FA直噴引擎設計上的缺點,當然不是每個車主會遇到波司受損,有機會是可以做機油油路的改道。


完全大徑化的全新機油泵浦,可提升25〜30%的噴油效率,確實提昇活塞裙部與缸壁間的潤滑性。


右方為FA20的全新曲軸箱,可明顯看出曲軸座的部分較過往EJ引擎來得更寬、更廣,如此一來可提供更豐沛的機油量,來提供曲軸與波司的潤滑,強化整體耐用度。


FA20這具本體其實是以日本W20C(日規GRB上所搭載)的本體所演化而來,厚實的缸壁更是讓人信心十足,而半封閉的強化肋條則是藏在本體下方無法用照片呈現。
 

五大改裝名機通病專題(2)---VAG EA888 Gen3

GTI版的活塞要注意  FSI+MPI EA888 TSI

VAG車系通用的 EA888引擎來到第三代,利用FSI+MPI雙噴射系統來改善過去容易積碳的產生,以及在水道作大幅度的強化,解決了排氣溫度的問題。縮短後的排氣歧管讓渦輪的增壓反應變快,讓許多GTI/Golf R的性能迷愛上它的改裝潛力,看似完美的引擎,也內藏著改大了的後遺症?
 
小編一直以為使用同一顆2.0 TSI引擎的GTI MK7和Golf R MK7只不過是動力數據上的調校,經店家老闆的了解之下才知道,活塞連桿組的結構也不太一樣,兩者對比起來就能看出Golf R的結構作了很多補強,活塞的凹面設計也有所不同,將壓縮比的設定僅在9.3。而為了造價成本和節能,工程師把GTI版的活塞連桿結構都盡量掏空,以減少接觸面的摩擦面積,重量相對來說比較輕,為了低轉速高扭力的設定,將壓縮比調整到9.6來實現低速油門輕快的效果。
 
經過大改的引擎,會因為活塞的結構和氣密環強度不夠而造成導熱不良,高壓高熱的油氣直接破壞第1氣密環,更誇張的是活塞側面結構被打爛,往下的第2-3環像排山倒海似的被破壞,最後造成油膜被劃破,汽缸壁就嚴重磨損,多半是在低轉速高扭力的狀態下發生。除了可以修正渦輪增壓值和出力反應的時機之外,再換上四組補強的鍛造活塞連桿,就能克服這些問題,足以應付到500hp以上的等級。
 
以現有的科技很少出現引擎本體,甚至是汽缸頭崩裂的機會,偏偏在這顆報廢的GTI MK7汽缸頭中,看見進汽門座的邊緣出現裂痕。那是因為把空燃比設定太高而造成的稀薄燃燒,高壓高熱產生的熱應力去破壞結構,因此只要設定得宜就能避免悲劇發生。不過,基本上引擎的本質相當好,在原廠狀態下都能輕鬆應付400whp的等級,無論哪個階段改的車主,CPA誠品汽車都能能調校到最完整的改裝,如果想到600whp以上的境界,會直接用全新的套件和缸體來組裝,減少磨損後的誤差值。
 
左邊的活塞是Golf R,右邊則是GTI版本。同樣是EA888,因動力的改變,造就兩者的結構差異相當大,基本上被掏空的位置都補強,裡面的插銷也加粗。
 

(左邊)Golf R的凹頂活塞面積比GTI(右邊)來得廣闊,藉由增加燃燒室容積來達到降低壓縮比的目的(9.3:1),使零件能存活得更久。


經過大改的引擎,GTI版的活塞結構和氣密環強度不夠而造成導熱不良,導致側面的結構脆化而崩潰,活塞環也嚴重損毀。


只要把被掏空的地方都補強,並擴大活塞裙。雖然連桿僅是原廠「工」字斷面的補強延伸,但足夠達到耐久的目的。


雖然Gen3. EA888引擎的本質相當好,如果沒有調校到適當的空燃比值,高熱的稀薄燃燒會讓汽門座邊緣崩裂,這也考驗Tuner的專業所在。


人稱「何老師」的CPA Performance誠品汽車老闆,用自家的程式改寫原廠ECU,尤其對VAG車系的優化讓GTI和Golf R迷上門調校。
 

五大改裝名機通病專題(3)---Subaru EJ25

活塞環&機油泵浦需注意  DOHC 16V AVCS EJ25 TURBO

從過去1997年Impreza搭載的EJ205白頭引擎開始,超猛、超好改就成為了鯊魚的代名詞,乃至於GR車系開始全數搭載B25C紅頭引擎,原廠公布300hp的出力,也是歷代台灣販售車型最高,更大的排氣量也有助於渦輪的靈活選擇,但其實B25C這具引擎還是有些小小問題存在?
 
如果要略述B25C這具紅頭2500cc水平對臥引擎的問題,基本上小編歸類了兩個小問題,這具引擎其實早在2004年開始,就搭載在當時美規的GD車型上,小編當年的GD也是移植這具引擎本體,而這顆引擎的活塞環設計上,其實有些不妥當的地方,那就是第1-2氣密環的材質部分,及兩者相隔距離上有些疑慮,也因此在國外的案例都是這個部分開始出現問題,因此這具引擎其實只要換上四顆「鍛造活塞」,就能夠完全克服這個可能的問題,就算連桿跟曲軸維持原廠,也能輕鬆對應到450hp以上等級的引擎。
 
第二就是水平對臥引擎最擔心的機油壓力,相較於常見直列或是V型引擎的機油是由上往下自然分散的特性,水平對臥引擎因為是藉由曲軸旋轉力,向左右兩側潑灑機油到缸壁上的方式來潤滑活塞,因此需要的機油壓力較其他引擎來的更高,這個部分除了常見利用墊片來壓縮泵浦彈簧,以提高機油壓力外,還可以向國外購入最新的B25C 704專用型大型泵浦來解決這個問題。
 
最後如果是想要徹底大改的車主,現在除了可選擇自己重新組裝外,還可以直接向IAG購入STAGE.1~3不同等級的強化引擎,筆者認為這個做法最適合預算型車主,因為IAG都會直接用全新中缸來組裝,因此省去了不少舊中缸可能在長久使用上造成的磨損誤差值。
 

EJ25就連原廠設定都會出現活塞環第一、二環岸的龜裂,根據國外原廠判定多半都是因為高溫所導致。


這個就是全新EJ25上所搭載的機油泵浦,螺絲內的轉子已經更加大型化,可以持續更穩定的提供機油壓力。


由於EJ本體採鋁合金打造,時間一久汽缸本體都會些許的變形,因此全新的B25C 704在本體上做了強化肋樑來抵銷力道,達到耐久度提升的目的。


IAG的EJ25中缸可以分為三個等級,而不論哪個等級都是用全新的本體去施以強化,尤其是Stage.3已經施以全封閉水道的徹底強化,對應動力更是上看4位數等級。
 

五大改裝名機通病專題(5)---BMW N20B20

歷經多年的調校與修改,BMW旗下自然進氣直六引擎的運轉細緻度與效能,令許多開過的人都深深著迷,尤其綿密的高轉聲浪更是直四引擎所無法比擬的,不過隨著造車科技的進步與油耗規範日趨嚴格下,BMW不得不改用直四渦輪引擎取代傳統的直六NA引擎,而這顆直四渦輪引擎就是目前已廣泛搭載於BMW旗下車款的N20B20引擎。
 
空燃比設定要警慎
原廠條件350hp達成

這顆2.0升直列4缸渦輪增壓引擎,結合了包含HPI高精準燃油直噴、Double-VANOS進排氣端可變汽門正時、VALVETRONIC汽門揚程可變系統與Twin-Scroll雙渦流增壓等技術,可28i上提供245hp/35.7kgm的動力輸出,與8速自排變速箱搭配後,0-100km/h衝刺僅需6.1秒即可完成,同時平均油耗表現為15.9km/l,二氧化碳排放則是落在147g/km。
 
這顆引擎還可分成低輸出、中輸出跟高輸出三種版本,出力分別為20i的184匹、25i的218匹及28i的245匹,都是以相同引擎為基礎,再搭配不同壓縮比的活塞與軟體程式調校而來,前者N20B20B採用微凸頂活塞,壓縮比達11.0:1,後兩者N20B20A採用平頂活塞,壓縮比降低至10.0:1。由於25i及28i均為低壓縮比引擎,所以改裝時的提升幅度較大,不過受限於這三個版本引擎所使用的渦輪都是三菱TD-04L的情況下,彼此間的差距相當有限。
 
至於針對這顆引擎的動力強化方式,當以電腦晶片的重新調校的效果最佳,可針對該車的增壓值、空燃比與電子排氣洩壓閥等,控制程式進行調校,透過外掛電腦的支援,在不動硬體系統情況下,想要提升15~20%的馬力是相當簡單的事情,基本上僅需提供目標增壓值、目標空燃及電子排氣洩壓閥等的設定,就能輕鬆提將320i所能做到的最大馬力約為290~300hp,328i則可達到330~350hp。
 
不過這顆引擎在改裝時要特別注意空燃比設定與排溫控制,過去實務上常出現引擎斷連桿的例子,會這樣除了增壓值的設定不夠細膩外,空燃比的調校不佳也是主因,只要搞好這兩個項目,這顆引擎基本上是很好玩的。
 

N20B20引擎還可分成低輸出、中輸出跟高輸出三種版本,出力分別為20i的184匹、25i的218匹及28i的245匹,都是以相同引擎為基礎,再搭配不同壓縮比的活塞與軟體程式調校而來。


由於N20B20這顆引擎所使用的渦輪,是採用與排氣頭段一體化的設計,因此如果初步想要提高渦輪出風量的話,建議可先採用加大進氣鍛造葉片的方式來達成,可省下不少改裝費用。


連桿強度不足是N20B20這顆引擎最常出現的問題,因此若想大幅提高動力輸出的話,更換鍛造連桿是有必要的。