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改裝無用?新世代汽車車款「進排氣」強化術!

2009.08.10  作者:文˙Grand圖˙顧宗濤  

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「進排氣強化」是許多車主邁入改裝領域的第一步,期望透過手續簡單、變更性小與效果明顯的進排氣改裝方式,讓愛車擁有優於原廠的動力表現與雄厚的排氣聲浪,這樣的改法在過去電腦程式容許值較大的舊款車輛上,其效果確實相當顯著,不過將同樣的改法換到新世代車款上,效果似乎就沒有過去般有效、神速,到底問題出在哪,是不是有不同的改裝邏輯需調整?就讓筆者透過本單元來為大家解答!

新舊世代車款差別

供油點火控制嚴格

如果您的愛車是Civic 8代、Swift、Yaris、Focus、Mazda 3、Fortis或Fit,在過去改裝進排氣系統時,例如:更換附有香菇頭的進氣系統或換裝全段排氣管等,是否曾經遇到改裝完後的動力表現,反而不如原廠的性能,且不單只有前段無力,連高轉速時的加速力道也無法完全發揮出來的情況呢?這也是目前所有新車所面臨到的改裝瓶頸,之所以會如此我們先從最根本的問題-新舊車款供油監理系統的差異說起。

這張圖是Audi原廠對於排氣系統中A/F Sensor、O2 Sensor與觸媒轉換器的作用說明圖,雖然國產新車的Sensor數量沒有像進口車般達四顆Sensor,但該有的三個元件都有,也會增加改裝時的難度與效率。

如果是本刊的忠實讀者,對於筆者近幾年常常談起的「逆修正」問題並不陌生,新車款為了達到更高的省油性與高效率的引擎出力反應,對於油料與點火時間的控制需更加精確,必須在不同的氣溫、大氣壓力、引擎負荷與檔位變化間,皆能提供非常正確的供油量與點火時間,如此才能讓每一滴汽油發揮出最大效應,以獲得「馬兒會跑又不太會吃草」的環保訴求。為達成此目的,必須從主動監控車輛燃燒狀況做起,而這點是舊世代車款寬鬆的油料控制方式中所辦不到的事情,因此才會有A/F Sensor與O2 Sensor雙軌共同偵測燃燒狀況的模式出現,而這也提高並限制住了後續改裝的難度與幅度,也因為這兩顆Sensor的偵測準確度,對於排氣管徑加粗後的廢氣流速變化相當敏感,因此改裝方向一旦錯誤,例如:過度加粗管徑、廢除O2 Sensor功能、拔除觸媒轉換器等,馬力表現可沒有過去「低轉沒力、高轉狂暴」的效果,而是一路軟到底,甚至出現故障燈偶而亮起的困擾問題。

位於觸媒前的Sensor多半為A/F Sensor,功能在於偵測廢氣中的含氧量,以得知引擎燃燒狀況,進而作為電腦修正供油量的參數資料,因此一旦過度加大排氣管口徑大小,使排氣流速變慢的話,對於其偵測準確度就會造成負面影響。

除了排氣系統加入主動偵測功能外,進氣系統也有所長進,特別「強化」進氣溫度感應與大氣壓力感知功能,讓行車電腦對於進氣量的掌握,除透過Air Flow/Map的電壓變化進行判讀外,還可藉由大氣壓力感知器的補正,以提供較為正確的供油量,也就因為對於溫度與壓力差異變得更加敏感,因此如果您改裝的進氣系統是直接朝引擎室高溫吸氣的話,那產生的效果絕對是有限的。此外,像八代Civic採用Air Flow/Map雙規並行的進氣流量偵測,前者是用來偵測怠速時的進氣量,後者則是掌控引擎正常運轉時的負荷,此系統在面臨到進氣管路加大的場合時,雖然有助於高轉速時的進氣順暢度,不過卻有可能因為流量計擺設位置沒有在管內的正中央,影響其判讀準確度,而出現一踩油門就熄火的問題,這些都是大家在改裝進排氣系統時常遇到的問題。那該如何強化進排氣系統才能獲得最佳的改裝效果呢?我們先從排氣管的改造談起。

新世代車款的排氣改造方向,應是以減少觸媒與尾消的阻礙為主,而不能過度加粗排氣管徑,除了無力更會耗油。

排氣系統改造方向

首要目標減少阻礙

排氣系統的改造方向其實與過去沒有不同,都是朝向提高順暢度,減少排壓堆積的方向強化,不過差別就在於不可忽視A/F Sensor與O2 Sensor的存在,也就是在改造過程不可因外在因素而影響到其判讀的準確度,甚至令其偵測到超過原廠容許的範圍值,這樣的改裝效果就無法彰顯出來。而要達成此目的,有幾個要項要注意,首先是「廢氣流速要精確控制」,再來是「觸媒轉換過程要存在」,最後則是「Sensor偵測動作要落實」。

像圖中將整個頭段觸媒拆除的改造手法並不建議使用,除引擎無法提供正確的供油量,車輛無力耗油外,亮故障燈的情況也相當常見。

大家都知道原廠自排車改排氣管時,管徑不可太粗否則低速會很沒力,這樣的物理原則在新車上依然存在,不過太粗的管徑在此還會出現另一個問題,那就是A/F Sensor偵測失準的問題。由於加粗後的排氣管會使內部廢氣排放的速度變慢,而A/F Sensor偵測的方式就是依賴單位時間內,通過該Sensor之廢氣中存在的氧分子數量,一旦廢氣通過的速度變慢,A/F Sensor就很有可能會偵測到錯誤的訊息,雖然A/F Sensor有溫度補正協助,但仍有可能會導致電腦在主動調整供油時,提供不正確的油量,導致引擎無法發揮正常的性能,因此要新世代車款暢通排氣系統,不應從加大排氣管徑做起,而是須從減少排氣阻礙開始,也就是適當減少觸媒與尾段所造成的回壓,不過這也延伸出另一個問題-可以不裝觸媒嗎?

採用Air Flow流量計偵測怠速進氣量的車款,在改造進氣管路時不可過分加大,容易出現流量計安裝位置失準,偵測訊號錯誤的問題發生,一踩油門就熄火。

對於這個問題的答案是:不能拆觸媒!但可以使用孔隙較大的高流量部品,例如200目的賽車觸媒。為了提高排氣順暢度,將觸媒拔除是過去經常做的改造手法,但由於新車上的O2 Sensor對於廢氣中的有害物質(如:CO、HC、NO2)相當敏感,一旦沒有觸媒將這些有害物質進行轉換,O2 Sensor一定會偵測到異常情形,此時故障燈就會亮起,引擎一旦進入保護模式,再大馬力都會被限制住的。因此許多有經驗的店家都會改用高流量賽車觸媒,來兼顧環保與排氣順暢度,至於200目的孔隙密度有些更精密的車輛還不太能接受,例如2007年後的八代Civic,因此建議可以使用孔隙再密一點的觸媒,應該就可避免故障燈亮起的問題出現。

採用Air Flow流量計偵測怠速進氣量的車款,在改造進氣管路時不可過分加大,容易出現流量計安裝位置失準,偵測訊號錯誤的問題發生,一踩油門就熄火。

事實上,筆者曾經看過有些店家為使拔除觸媒後的O2 Sensor不會偵測到異常狀況,會透過借位、或更改安裝位置的方式來達成,不過站在車輛運作的立場來看,還是落實O2 Sensor的安裝較可獲得省油的功效,因為O2 Snesor需肩負著部分監控燃燒狀況的責任,不裝或不讓它去偵測廢氣,很容易使引擎供油量失準,尤其在市區走行的環境更加明顯,因此還是落實O2 Sensor的安裝較為妥當。

採用Air Flow流量計偵測怠速進氣量的車款,在改造進氣管路時不可過分加大,容易出現流量計安裝位置失準,偵測訊號錯誤的問題發生,一踩油門就熄火。
採用Air Flow流量計偵測怠速進氣量的車款,在改造進氣管路時不可過分加大,容易出現流量計安裝位置失準,偵測訊號錯誤的問題發生,一踩油門就熄火。

進氣系統改造方向

降溫提高充填效率

強化進氣系統的目的,在於提高進氣效率,使引擎獲得充足的空氣與密度更高的含氧量,配合足夠的燃油來壓榨出更高的動力輸出,而這也是不變的進氣系統改造方向,為達此目的可以從「提高進氣充填效應」、「強化進氣管路隔熱材質」與「控制進氣管徑」三方向做起。

設計較佳的進氣管路通常會使用塑膠材質製成,除角度容易調整外,具備優於金屬材質的隔熱效果,更是夏季減少馬力耗損的重要環節,當然若能像圖中般將香菇頭拉到前保桿內,對於降低進氣溫度也有相當明顯的效果。

「自然進氣」引擎與「增壓」引擎在進氣過程的差別在於,前者是靠引擎本身活塞下行時的真空吸力,被動地將新鮮空氣導引至燃燒室內,後者則可透過增壓器本身的主動推送,將空氣灌注到燃燒室內,兩者單位時間內的進氣量與密度差異頗大,也造就不同的出力效率,進氣量大者配合較多的油料,自然可壓榨出更大的馬力,而這樣的原理其實也可運用在自然進氣引擎上,重點就在於提高進氣系統的「撞風效應」。

設計較佳的進氣管路通常會使用塑膠材質製成,除角度容易調整外,具備優於金屬材質的隔熱效果,更是夏季減少馬力耗損的重要環節,當然若能像圖中般將香菇頭拉到前保桿內,對於降低進氣溫度也有相當明顯的效果。

大家應該都曾在電視上看過F1賽車,其進氣口就設在駕駛艙的正上方,目的就是希望透過高速所形成的強大風壓,將大量的空氣「擠入」進氣管路內,引擎一開口就有一堆空氣等著它使用,甚至在極高速時還可達到正壓狀態,空氣簡直就是「硬塞」進燃燒室內,這就是提高撞風效應的優點,而這樣的進氣系統改造原理其實也可實現於一般房車上,只不過受限於房車先天上形狀設計,加上必須顧慮到下雨天避免吸到水等,全天候的用車環境,打造起來頗有難度,好在目前國內外已有多家廠商開始注意到其中的妙用,紛紛開發出類似的產品,有興趣的讀者不妨多注意本刊的報導與廣告內容。

像圖中透過較長的排氣管路設計,可有效兼顧回壓與排氣效率,較適合原廠自排車使用,可減少低速扭力的流失情形。

此外,除注意到吸氣口的位置需朝向車頭方向,以避免吸到高熱的氣體外,管路本身的材質是否具有「隔熱效果」也是不可忽視的問題,最好的材質是碳纖維或塑膠製品,應該避免採用金屬製管路(渦輪引擎高壓進氣條件不得已可使用),因為金屬管路很容易吸收引擎室內的高溫,尤其是夏季動輒35、36度以上的溫度,如果又剛好開在市區環境的話,進氣溫度可是會高得離譜的,一旦超過70度,空氣內過度膨脹的氧分子,將會減少可用來燃燒的條件,引擎出力自然就會下降,且進氣高溫連帶也會導致水溫油溫偏高,如此惡性循環下車只會愈開愈耗油、無力,因此進氣管路的隔熱材質要求也是強化進氣套件時,不可忽略的一項重要環節。

原廠觸媒若真要拆除的話,建議使用孔隙較大的高流量製品,從200~400目都是不錯選擇,可避免亮故障燈問題。(加注:11圖為原廠觸媒、12圖為賽車觸媒。)

值得一提,許多人都會問:進氣管路可以在改裝時一併加粗嗎?答案是可以,但原廠車不可超過3mm。過粗的管路容易使引擎低速時進氣量不足,有點像小吸管比珍珠奶茶吸管好吸的道理一樣,過粗的管路引擎反倒容易減緩低速時的進氣速度,且有些採Air Flow設計的引擎,是無法加粗進氣管路,因此除非是真的希望能強化高轉速時的動力表現,否則透過上述提到兩項改造原則,即使不加粗進氣管徑也可獲得不錯的馬力提昇效果。

原廠觸媒若真要拆除的話,建議使用孔隙較大的高流量製品,從200~400目都是不錯選擇,可避免亮故障燈問題。(加注:11圖為原廠觸媒、12圖為賽車觸媒。)

進排氣改造實裝車

Yaris馬力上漲21.2匹

這部由駕士「端哥」一手打造的Yaris,其進排氣改造的原則與本單元所談論到的理論相符,對動力提昇效果也相當明顯,且讓我們來看看他是如何辦到的!

有鑒於撞風效應對於進氣效率的提昇有非常明顯的功效,目前國內外已有多家廠商開發出可提昇進氣系統充填效率的套件,圖中為柴可夫司機自家開發的進氣產品。

在進排氣改造部分,本車原本所使用的排氣管設定為TRD頭段+200目高流量觸媒+Stone 50mm中段+Blitz尾段排氣管,進氣部分則已改裝國外進口部品,當時上DynaPack所測出來的最大馬力值為80.7匹,車主認為改裝效果似乎並未發揮出來,因此才會委託駕士代為開發新的進氣系統,並進一步針對HKS iS電腦進行調校,同時將可調整VTT-i的GReddy V-Manage加裝上去。

圖中為駕士充分利用引擎室左前方的空間,為Yaris特別手工打造的進氣集氣箱,整顆香菇頭架設在箱內中央,加上整個箱體採用FRP與Carbon材質製成,可將引擎室熱氣完全阻隔在箱外,讓香菇頭只吸取溫度較低的空氣。

為此,駕士完全利用引擎室左側內的空間,透過玻璃纖維與碳纖維打造出一個體積頗大的有蓋集氣箱,且下端還設有一撞風口,可從駕士特製的霧燈罩孔洞中,將大量的新鮮空氣導引至集氣箱內,於高轉速時在集氣箱內營造出一個趨近於正壓的進氣環境,以迫使引擎吸入更多的新鮮空氣,進而發揮出更強大的動力表現。不只如此,採用玻璃纖維與碳纖維製成的超大集氣箱,還可有效將引擎室高熱隔絕在箱外,讓內部的香菇頭隨時都可吸取到溫度較低的空氣,如此優異條件的進氣環境,對於引擎出力是有絕對正面幫助的。

圖中為駕士充分利用引擎室左前方的空間,為Yaris特別手工打造的進氣集氣箱,整顆香菇頭架設在箱內中央,加上整個箱體採用FRP與Carbon材質製成,可將引擎室熱氣完全阻隔在箱外,讓香菇頭只吸取溫度較低的空氣。

至於排氣管系統的改造,先是將管路過於直通、原本為手排車用的Blitz排氣尾段,換成回壓較大的Fujitsubo尾段,再將原本的Stone 50mm中段改以進出口直徑為48mm的Sard中段排氣管取代,希望能藉由損失較低的回壓配置,將原本流失的扭力找回來。

圖中為駕士充分利用引擎室左前方的空間,為Yaris特別手工打造的進氣集氣箱,整顆香菇頭架設在箱內中央,加上整個箱體採用FRP與Carbon材質製成,可將引擎室熱氣完全阻隔在箱外,讓香菇頭只吸取溫度較低的空氣。

值得一提的,車主向筆者表示透過上述的進排氣改造,確實讓愛車發揮出超越原廠的性能表現,且整體扭力輸出也相當均衡,不過若能再配合後續供油點火程式的修正與調校,例如:HKS iS與GReddy V-Manage電腦的加裝,這些套件所爆發出來的效果將會更加明顯,就像馬力圖上的曲線一樣,可大幅超越原本的80.7ps/11.2kgm,來到101.9ps/13.7kgm的水準,尤其是扭力值的提昇,對於充沛的動力表現與油耗的降低都有非常顯著的效果,可見硬體與軟體的相互搭配,才是進排氣改造要有效果的最終救贖!

為達到撞風效應,駕士還特別手工製作一個Carbon材質的左前霧燈罩,透過燈罩上的孔洞,將車頭大量的冷空氣導引至集氣箱下方的入口處,以獲得較佳的充填效應。

 

為達到撞風效應,駕士還特別手工製作一個Carbon材質的左前霧燈罩,透過燈罩上的孔洞,將車頭大量的冷空氣導引至集氣箱下方的入口處,以獲得較佳的充填效應。

 

為達到撞風效應,駕士還特別手工製作一個Carbon材質的左前霧燈罩,透過燈罩上的孔洞,將車頭大量的冷空氣導引至集氣箱下方的入口處,以獲得較佳的充填效應。

 

進氣管徑不可太粗也是改裝時需注意的地方,過粗很容易造成低速吸氣不易流速過慢的問題。

 

除了硬體設施的強化方向須正確才能發揮正面效果外,若能針對供油點火程式進行修改補正,整體的效能提昇將會非常明顯。

 

經由完整正確的軟硬體改裝手法後,這部Yaris才能發揮出超越原廠達21.2ps/2.5kgm的動力增幅,來到101.9ps/13.7kgm的最大「輪上」動力水準。

 

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