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汽车 改装 知识 超级
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马力与扭力 越来越多车迷了解如何改装爱车, 可以提高动力的输出, 但仍有许多车友并不了 解引擎输出的动力到底如何转化成推动汽车行进的力量。 对于加速能力与极速而 言,到底是扭力与马力到底何者比较重要?本文将给大家一个圆满的解答。 汽车驱动理论 马力与扭力哪一项最能具体代表车辆性能?有人说 「起步靠扭力, 加 速靠马力」 , 也有人说 「马力 大代表 极速高, 扭力大 代表加 速好」 , 其实这 些都是 片段的错误 解释,其 实车辆 的前进 一定是靠 引擎所 发挥 的扭力, 所谓的 「扭力 」在物理学 上应称为 「扭矩」 , 因为以讹传讹的结果, 大家都说成 「扭力」 , 也就 从此流传下 来,为导正视听, 本文以下皆称为「扭矩」 。 扭矩的观念从小学时候的 「杠杆原理」 就说明过了, 定义是 「垂直方向的力乘上 与 旋 转 中心 的 距离 」 ,公 制 单 位为 牛 顿- 米(N-m) , 除 以重 力 加速 度 9.8m/sec2 之 后,单位可换算成国人 熟悉的公斤- 米(kg-m) 。 英 制 单 位 则 为磅- 尺(lb-ft) ,在美 国车的型录上较为常见,若要转换成公制,只要将 lb-ft 的数字除以 7.22 即可。 汽车驱动力的计算方式: 将扭矩除以车轮半径即可由引擎马力-扭力输出曲线图可发现, 在每一个转速下 都有一个 相对的 扭矩 数值,这 些数值 要如何 转换成实 际推动 汽车的 力量呢?答 案 很 简 单 , 就 是 「 除 以 一 个 长 度 」 , 便 可 获 得 「 力 」 的 数 据 。 举 例 而 言 , 一 部 1.6 升的引擎大约可发挥 15.0kg-m 的最大扭 力, 此时若直接连上 185/ 60R14 尺寸 的轮胎,半径约为 41 公分,则经由车轮所发挥的推进力量为 15/0.41=36.6 公斤 的力量( 事 实 上 公 斤 并 不 是 力 量 的 单 位 , 而 是 重 量 的 单 位 , 须 乘 以 重 力 加 速 度 9.8m/sec2 才是力的标准单位「牛顿」) 。 36 公斤的 力量怎 么推 动一公吨 的车重 呢?而 且动辄数 千转的 引擎转 速更不可能 恰好成为 轮胎转 速,否 则车子不 就飞起 来了? 幸好聪 明 的人类 发明了 「齿轮」 , 利用不同大小的齿轮相连搭配, 可以将旋转的速度降低, 同时将扭矩放大。 由于 齿轮的圆周比就是半径比, 因此从小齿轮传递动力至大齿轮时, 转动的速度降低 的比率以及扭矩放大的倍数, 都恰好等于两齿轮的齿数比例, 这个比例就是所谓 的「齿轮比」 。 举例说明,以小齿轮带动大齿轮,假设小齿轮的齿数为 15 齿,大齿 轮的齿数为 45 齿。 当小齿轮以 3000rpm 的转速旋转, 而扭矩为 20kg-m 时, 传递至大齿 轮的转速便 降低了 1/3 , 变成 1000rpm ; 但是扭矩反而放大三倍, 成为 60kg-m 。 这就是引擎 扭矩经由变速箱 可降低转速并放大扭矩的基本原理。 在汽车上 ,引擎 输出至 轮胎为止 共经过 两次扭 矩的放大 ,第一 次由变 速箱的档 位作用而产生, 第二次则导因于最终齿轮比 (或称最终传动 比) 。 扭矩的总放大 倍率就是变速箱齿比与最终齿轮比的相乘倍数。 举例来说, 手排六代 喜美的一档 齿轮比为 3.250,最终齿轮比为 4.058,而引擎的最大扭矩为 14.6kgm/5500rpm , 于 是 我 们 可 以 算 出 第 一 档 的 最 大 扭 矩 经 过 放 大 后 为 14.6 × 3.250 × 4.058=192.55kgm ,比 原引擎放大了 13 倍。此时再除以轮胎半径约 0.41m ,即可 获得推力约为 470 公斤。 然而上述的数值并不是实际的推力, 毕竟机械传输的过 程中必定有磨 耗损失,因此必须将机械效率的因素考虑在内。 论及机械效率, 每经过一个齿轮传输, 都会产生一次动力损耗, 手排变速箱的机 械效率约在 95% 左右, 自排变速箱较惨, 约剩 88% 左右, 而传动轴的万向接头 效率约为 98% ,各位自己乘乘看就知道实际的推力还剩多少。整体而 言,汽车的 驱动力可由下列公式计算: 扭矩×变速箱齿比×最终齿轮比×机械效率 驱动力= ———————————————————— 轮胎半径(单位为 公尺) 马力亦非「力」乃「功率」的一种 了解如何将扭矩经由变速箱的齿比放大成为实际推力之后, 接着可以研究什么叫 做 「马力」 。 马力其实也不是一种 「力」 , 而是一种功率 (Power) 的 单位, 定义为 单位时间内所能做 「功 」 的大小。 尽管如此, 我们不得不继续使用 「 马力」 这个 名字,毕竟已经用太久了,讲「功率」恐怕没几个消费者听得懂? 功率是由扭矩计算出来的, 而计算的公式相当简单: 功率(W) ﹦2π× 扭矩(N-m) ×转速(rpm)/60 , 简化 计算后成为: 功率(kW)= 扭矩(N-m) ×转速(rpm)/9549,详 细的 推导请参看方块文章。 然而功率 kW 要如 何 转换成大家常见的 「马力」 呢, 这又有一段故事得讲。 英制或公制? 1PS=735W ;1hp=746W 马力定义竟然不一样! 谈到引擎的马力,相信不少人会直觉地想到什么 DIN 、SAE 、EEC 、JIS 等等不 同测试标准, 到底这些标准的差异在哪儿, 以后有空再研究; 有点夸张的是由于 英制与公制的不同, 对 「马力」 的定义基本上就不一样。 英制的马力(hp) 定义为: 一 匹 马 于 一 分 钟 内 将 200 磅(lb) 重 的 物 体 拉 动 165 英尺(ft) , 相 乘 之 后 等 于 33,000ft-lb/min ;而公制 的马力(PS) 定义则为一匹马于一分钟内将 75 公斤的物体 拉动 60 公 尺 , 相 乘 之 后 等 于 4500kg-m/min 。经过单位换算, (1lb=0.454kg;1ft=30.48cm) 竟然发现 1hp=4566kg-m/min , 与公制的 1PS=4500kg-m 有些许差异,而如果以功率 W(1W=1Nm/sec= 9.8kgm/sec) 来 换 算 的 话 , 可 得 1hp=746W;1PS=735W 两项不一样的结果。 同样是 「马力」 , 英制马 力与公制马力的定义竟然不一样! 难道英国马比较 「有 力」吗? 到底世界上为什么会有英制与公制的分别, 就好像为什么有的汽车是右驾, 有的 却是左驾 一样, 是人类 永远难以 协调的 差异点 。若以大 家 比 较熟悉 的几个测试 标准来看, 德国的 DIN 与欧洲共同体的新标准 EEC 还有日本的 JIS 是以公制的 PS 为马力单位,而 SAE 使用的是英制的 hp 为单位,但为了避免复杂,本刊一 率将马力 的单位 标示 为 hp。近 来,越 来越 多的原厂 数据已 改提供 绝对无争 议的 KW 作为引擎输出的功率数值。 不过话说回来,1PS 与 1hp 之间的差异仅 1.5% , 每一百匹马力差 1.5 匹, 差异并 不大。一 般房车 的马力 多半仅在 200 匹马 力 以下,两 者由于 定义的 差异也仅 3 匹马力左 右, 因此如果您真要 「马马计较」 , 就把 SAE 标准的数据多个 1.5% 吧! 不过 SAE 、JIS 、DIN 、EEC 各种测试标准之 间亦有些许差异, 这个老问题已经 争论过很多次了, 单位之间不能真正划上等号, 然而在差别不怎么多的情况之下, 就当作相同吧!因此 管他是 PS 或 hp,都差 不多可以视为相等。 终于可以做结论了! 将上述获得的马力与功率换算方式代入功率与扭矩的换算公 式,并且将扭矩的单位换算为大家熟悉的 kg-m 之后,可得下列结果: 英制马力 hp= 扭力(kg-m) ×引擎转速(rpm) /727 公制马力 PS = 扭力(kg-m) ×引擎转速(rpm) /716 知道这些公式之后有什么用呢?从 「马力 hp= 扭力×转速/727 」 看来, 如果能增 加引擎转速,扭力不变的情况下,便能增加马力。例如若能 将转速从 6000rpm 增加到 8000rpm ,等于 增加了 33% ,但因为凸 轮轴的 限制使得 8000rpm 时的扭 力下降了 10% ,则仍能使马力增加 19.7% ,这 说明了时下改装计算机的为何能 在解除断油后大幅增加马力。 所以不要被「增加??匹马力」的广告所着魔。 让我们从另外一个角度来想:如果在同样的转速下,增加 20 匹马力 ,代表能增 加多少推力呢? 以最大扭力点发挥于 5000rpm 的情况下,将公式稍微变换一下, 可发现增加的扭力=20hp ×727/ 5000rpm=2.9kgm 。 再将这个结果代 入汽车驱动 力的公式, 同样以喜美 的一档计算, 2.9×3.250 ×4.058/0.41=93 公斤。 对于一吨 重的车身而言, 影响似乎也不怎么大; 再者如果相差 5 匹马力的话, 推力更仅增 加 23 公斤,可见相差 5 匹马力,根本也没差多少,所以能「增加 5 匹马力」的 产品,到底应该花多少钱去改装,您自个儿会拿捏了吧? 大马力决定真性能! 到底大马 力的车 子跑得 快,还是 大扭力 的车子 跑得快? 从公式 可以知 道大马力 的原因是 「高转速的时候仍保有高扭力数值」 , 也就是说要 有大马力, 不只是低 转速的扭 力要好 ,连高 转速的扭 力都得 继续维 持 ,这 表示扭 力与马 力的争论根 本是多余的, 只要能做到高马力, 除了表示各转速区域的扭力都很大之外, 更代 表材料技术的优越性, 将活塞、 进排气阀门的材质与重量予以强化与轻量化, 才 能将引擎转速提高。 扭矩与功率的换算公式推导 假设一圆的半径为 r(单位为 m) ,扭矩为 T( 单位为 N-m) ,则圆周上切线 方向的 力 F=T/r ,由 于功率的 定义为「每秒钟所作的功」 ,对于圆周? 动而言 ,每旋转一 圈所 作的功为:F ×圆 周总长 2πr 将 F=T/r 代入计算,每一圈所作的功 Work=F ×2πr=(T/r) ×2πr=2 πT 再乘上引擎转速 rpm 就是每分钟所作的功,但功率 P 的单位是 N-m/sec ,所以 需除以 60,转换成每秒所作的功。代入公式:P=T2 πrpm/60 ,将常数整理后, 则可得 P(kW)=Trpm/9545 。 由上文可见, 一台车的动力由发动机传输到车轮, 需要经过多组齿轮因此有所损 耗, 如果德制马力测的是传递到车轮上的动力, 那么同样发动机用在不同车型上 的 动 力 输 出 应 该 不 同 , 试 拿 bmw330 和 bmw530 做比较 , 其 功 率 均 是 225hp/5900rpm ; 结论, 要么 bmw 在数据上造假, 要么它测的是发动机输出净值。 换火花塞的朋友一定要注意热值的匹配。 应该先弄清楚原车火花塞的热值,有三个方法: 1,说明书里应该有写(但我听说好像 gol 的 就没写) 2,拆下来看,陶瓷上印着(当然你的保证能看懂) 3,问维修站的师傅(这个最简单,也最容易搞定) 然后根据你的驾驶方式,选择合适的热值 1,3000 转以内换档,用原来的热值 2,经常 5000 转换挡,油门经常到地上,最好用冷一度的(具体在后面说明) 3,介于 1 和 2 之间,也推荐用原来的热值 说明:关于火花塞的冷热 其实就是火花塞吸热的能力,众所周知,火花塞是一直处于 2200 度 的缸内高温 下,一般 火花塞 的散热 (*连在 缸壁上 的部分 热传导) 能力都 差不多 ,吸热能力 就决定了他的温度(吸热能力则是由设计形状和材料决定的) 。 如果用了吸热能力过高的火花塞(我们称之为过热——可 以 理 解 为 缸 里 天 气 太 热,火花 塞有点 中暑, 热着了) ,则高 转速大 负荷下容 易烧熔 ,可以 想象,火花 塞负极这么大的一块金属断在缸里是什么效果........即便没到烧熔的境地, 火花塞 温度也高于正常温度很多,这样在跳火 之 间 就 会 点 燃 缸 内 还 没 完 全 形 成 的 混 合 气, 我们称之为早燃, 现象跟叫杆 (爆震) 差 不多, 会严重损失动力 , 燃烧不充 分造成积碳,对曲轴连 杆等机件造成冲击,减 少寿命......... 拿 出 火 花 塞 来 看 看 , 会发现已经烧成惨白色 相反如果用了吸热能力过低的火花塞 (我们称之为过冷 ——同样可以理解为天气 太冷, 火花塞有点感冒, 冻着了) , 则在一般驾驶的情况下 (转速 3000 以内) 会 出现积炭, 这是因为火花塞温度达不到正常温度, 没办法自清除 (说白了就是烧 掉) 上面不可避免的微量积碳, 日积月累, 火花塞就无法正常跳火了, 就会出现 缺缸的现象, 严重影 响动力和平稳性。 把火花塞拿出来就会看到一片漆黑 ——全 都是积的碳啊 说了这么多吓人的话, 再说说热值正常的火花塞拿出来应该是什么样子。 正常的 现象应该 是火花 塞拿出 来后是红 褐色或 黄褐色 (就是铁 锈色啦 ) 。当 然如果机器 存在着其他问题,也会从火花塞的颜色和样子上看出来,今日不谈,改日再表。 希望对想更换火花塞的朋友们有所帮助,则万死矣。 对 了 , 再 补 充 一 下 三 大 厂 家 对 热 值 的 标 示 方 法 : bosch 和 ngk 都用正向 (....4,5,6,7,8,9.... ) ,从低往高依次变热,比如我们民用车一般都是 7-8 度,也有 6-7 度的。 而 denso 则是反向 (....24,22,20,16.... ) , 由高往低依次变热, 而且数值还经常不是 连续的,天知道他们根据什么规律编的。另外,denso 的数值也都不正好分别对 应 bosch 和 ngk 的,比 如 16 对应 7-8 之间,20 对应 6-7 之间,22 对应 5-6 之间 等等。 关于 bosch super4 —— 可以说是垃圾产品(虽然我上一套火花塞就是这个) 首先,super4 因为是普通金属的,因此寿命仅仅在 2 万公里以内。而且在 bosch 的产品目录里, 它属于性能型的。 但是其性能远比白金火花塞差的远, 这是由材 料 和形状所决定的无法改变的事实,虽然它脸上写着性能型。 多负极的设计主要是为了增加寿命, 因此它比一般的普通金属火花塞长寿了大概 5000 公里 (普通的是 1 万 5) 。 但白金火花塞的寿命一律在 10 万公里以上, 这是 普通金属永远无法跨越的鸿沟。 另外, 普通金属火花塞的放电效果也远不能跟贵金属火花塞相比, 虽然博世单极 白金 bosch platinum 在产品目录里是寿命型, 但他的放电性能也远强于普通金属 的。就跟说 rivaldo 的左脚天下无敌,但他的右脚同样是世界一流水准,只不过 左脚更出色罢了。 说了这么多,最能说明 super4 是垃圾的一条 理由,就是:bosch platinum 无论从 放电强度还是寿命都数倍于它,而价格之高出 1/3 。 注:我配买的 super4 是 30/ 支,同样地点的 platinum 是 40/ 支。 说实在的, 我本来是打算换 platinum 的, 不过上全城断货, 所以我才选择了性能 更强但寿命短些的 denso iw16 。不知道现在博世白金到货了没有。 结论 对性能有特殊要求的 dx , 当以铱金火花塞为 首选。 另外我估计这类 dx 通常开车 都比较猛, 地板油, 红线转速出现得都会比较频繁, 因此也推荐使用冷一度的火 花塞。 (至于我自己仍 然用了原厂的度数,主要是因为我的 alto 我老 妈开得比较 多的缘故) 依金火花塞一般寿命是 5 万公里。 有一种 denso vk/vw 系列 (名字叫 denso iridium tough ) 是目前全世界 民用车火花 塞里寿命最长的 (当然同时也是性能最高的) , 因为它负极也采用了白金材料 (其 他贵金属火花塞也只有正极是稀有材料, 负极都是普通材料) , 因此寿命达到 10 公里以上(denso 吹说能用到 13 万英里,我 觉得有点悬,但至少用 10 万多是完 全不成问题的) 。 不过这种火花塞也是能买到的产品里最贵的了 (2-3 百一支吧) 。 对于追求 性价比,平时也不是很飚的 dx 来说,白金火花塞绝对是首选。性能也 不错(比原车的普通火花塞强得多) ,寿命还很长(基本都能达到 10 万公里) , 而且都不贵。 如果不换铱金和白金,那还不如不换。 至于牌子,现在市场上比较好的基本上就是三个:denso bosch ngk 各有所长,我就不引导大家倾向于哪一个牌子了。 不过有两个特别出色的产品还是要说一下的: 一个就是刚才我说过的民用车火花塞之最:denso vk/vw 铱白金,另一个就是同 样享有盛名的 bosch platinum4 (简单介绍一下 : 采用了仿沿面设计 , 点火能量高, 寿命同样超长) 。 对了, denso 还有一种比上面说的 vk/vw 系列还厉害的 (性能超高, 但寿命很短) 的铱金火花塞,叫做 denso iridium racing ,编 号是 denso ik01/vk01 。这种火花塞 也是访沿面设计的。 不过应该不是给我们汽车用的, 至少民用车肯定不能用, 因 为它的系列里热值最热的也超过民用车最冷的极限了 (可能适用于高性能摩托或 超跑) 。 在两款高性能火花塞上大家都看到了一个新词: 访沿面。 也就是说, 沿面技术是 超高性能火花塞的标准。 防倾杆的工作原理与改装 对很多人来说防倾 杆只是一支不起眼的铁杆子, 但这铁杆子将对车产生重大的影 响。 Anti-Roll Bar 通 常翻译成防倾杆, 若要通俗一点则可叫它 『下拉杆』 (上拉 杆是指「 引擎室 拉杆」 ,又有人 称为「 平衡杆 」 ) 。改 装前后 两支防倾 杆虽然要花 上您超过万元的预算( 这里指的是台币) , 但 是它所获得对操控改善的经济效益可 说是所有改装项目中最高的。一般的量产车都会装上防倾杆但大多只限于前轮, 目的是用来达成操控与舒适的妥协。 防倾杆通常是固定在左右悬吊的下臂, 车子 在过弯时离心力会作用在车的滚动中心造成车身的侧倾, 导致弯内轮和弯外轮的 悬吊拉伸和压缩, 造 成防倾杆的杆伸扭转, 利用杆身被扭转产生的反弹力来抑制 车身侧倾。这里所 说的 『侧倾』和我们以 前所 提的『车身滚动』 (Roll )是相同 的; 所谓 『滚动』 从车头方向看去就如同把车子架在一根纵向从车头穿过车尾的 轴, 然后做旋转。 当然这种旋转是小幅度的, 若旋转的角度太大就会翻车, 那就 是真的滚动了。 防倾杆的作用 当左右两轮行经相同的路面凸起或窟窿时, 防倾杆并不会产生作用。 但是如果左 右轮分别通过不同路面凸起或窟窿时, 也就是左右两轮的水平高度不同时, 会造 成杆身 的扭转 ,产生 防 倾阻力 (Roll Resistance ) 抑制车 身 滚动 。也 就是说 当左 右两边的悬吊上下同步动作时防倾杆就不会发生作用, 只有在左右两边悬吊因为 路面起伏或转向过弯造成的不同步动作时防倾杆才产生作用。 防倾杆只有在作用 时才会使 行路性 变硬, 不像硬的 弹簧会 全面的 使行路性 变硬。 如果要 完全*弹簧 来减少车身的侧倾那可能需要非常硬的弹簧, 更要用阻尼系数很高的避震器来抑 制弹簧的弹跳,这样一来我们就必须去承受硬的弹簧和避震器所造成诸如行路 性、 行经不平路面时循迹性不良的后遗症。 但是如果配合适当的防倾杆不但可以 减少侧倾, 更不必牺牲应有的舒适性和循迹性。 因此, 防倾杆和弹簧的搭配是达 成行路 性和操控性妥协的最可行方法。 防倾杆的特性 防倾杆和弹簧所提供的的防倾阻力是相辅相成的,而且防倾阻力是成对发生的, 也就是说车头的防倾阻力是和车尾的防倾阻力伴随发生, 但是由于车身配重比例 以及其它外力的作用的关系会使得前后的防倾阻力并不平衡, 如此一来便会直接 影响车身重量的转移和操控的平衡。假如后轮的防倾阻力太大会造成转向过度 (Oversteer ) , 反 之 如 果 前 轮 的 防 倾 阻 力 太 大 会 造 成 转 向 不 足 (Understeer ) 。 为 了改善操控我们不但可利用防倾杆来控制车身的滚动更可以用来控制车身防倾 阻力的前 后比例 分配。 防倾杆 最 重要 的功能 就是达成 操控的 平衡和 限制过弯时 的车身侧倾以改善轮胎的贴地性。 过弯时弯内轮的悬吊伸长而弯外轮的悬吊被压 缩, 这时防倾杆就会产生扭转抑制这种情况。 它会对弯外轮的悬吊施一个向下压 的力量, 而对弯内轮的悬吊施一个抬起的力量, 施予左右悬吊的作用力是大小相 等方向相反相互牵制的。 太软的防倾杆在独立悬吊的车会造成过弯时过多的外倾 角, 减少轮胎的接地面积, 太硬则是会造成轮胎无法紧贴地面, 影响操控性。 对弯内轮来说, 防倾杆对车轮施的力和弹簧对车轮施的力是方向相反的, 弹簧产生 的力可把车轮压回地面, 而防倾杆却会使它离开地面。 假如 防倾杆太硬会减少把 车轮压回地面的力, 如果这种情况发生在驱动轮, 可能会使得出弯加油时弯内轮 的抓地力变小,造成轮胎的空转。这对拥有大马力却没有 LSD 的车 来说是相当 危险的,最理想的状态是把防倾杆所提供的防倾阻力控制在占总防倾阻力的 20%~50% 之 间 。 假 如 总 防 倾 阻 力 太 强 的 话 可 能 会 造 成 过 弯 时 弯 内 轮 的 离 地 , 如 此会造成 100% 的重量转移,这种情况通常发生在弯内的非驱动轮。我们常可看 到 Porsche 911 过弯时 前弯内轮离地的情况,同样的情况也会发生在前驱车的后 弯内轮。 车轮离地并不是好现象, 但有时为了整体悬吊设定上的需要却 也无法避 免 (如 Lupo 的 「举脚」 就很厉害) 。 车身的滚 动会降低循迹性或转向的灵敏度。 一部有最佳悬吊几何设定的车就是有低的滚动中心、 同时由弹簧所提供的防倾阻 力可将车身的滚动限制在合理的范围内。 弹簧会影响轮胎的贴地性, 同样的弹簧 所提供的防倾阻力对轮胎的贴地性也有很大的影响。对一部有既定的悬吊几何、 重心高度和车重的车来说,改变防倾阻力会改变极限过弯时车身的侧倾程度。 防倾杆的设定 假如一部 车过弯 时最极 限的车身 滚动会 导致悬 吊系统产 生超过 2 度 以上的外倾 角(Camber ) 变 化 , 那 么 表 示 部 车 需 要 较 多 的 防 倾 阻 力 。 车 身 滚 动 时 有 超 过 2 度的外倾角变化, 就表示至少需要增加负 2 度的外倾角, 以便使轮胎在极限过弯 时维持充分的轮胎贴地性。 但是超过 2 度以上的外倾角设定会减少车子直进时轮 胎的接地面积(Tire Contact Patch ) ,并且会 破坏所谓『瞬间循迹性』 (Transient Traction ) , 也就是从车子直线到弯道或从平路到倾斜路面的瞬间的循迹性。 这对 操控平衡、 过弯速度、 进弯和出弯的的转向灵敏度都会有负面的影响, 更会影响 弯中的刹车和加速 表现 。 限 制 车 身 滚 动 的 另 一 个 理 由 是 要 限 制 滚 动 中 心 (Roll Center ) 的纵向和侧向 的位移变 化, 这对任何型式的悬吊系统都是很重要的, 尤 其是对麦花臣支柱氏悬吊系统而言更是如此。 滚动中心的位移会导致突然的车身 重量转移变化, 造成车身操控平衡的破坏。 对赛车来说把车身滚动限制在 1.5 到 2 度内就可以把滚动中心的位移变化限制在可控制的范围内, 但是对一般道路用 车来说把车身滚动限制在 4 度以内就算是非常 理想的。 对防倾杆的设定来说调 整车身滚动的前后比例分配是很重要的, 假如我们要完全*弹簧来抑制车身滚动, 那么必须使用很硬的弹簧, 如此一来便会减低行经不平路面的循迹性, 如果使用 防倾杆则可轻易的调整车身的操控平衡而不影响循迹 性。 因此在赛车所用的前后 防倾杆通常都是可调式的, 以便调校出最佳操控平衡, 而一般道路用的往往是不 可调的。 一般后驱车都将防倾杆装在前悬吊, 如此可增加前悬吊的抗侧倾能力, 减少过弯时后悬吊的车身重量转移, 这会延缓或消除过弯时驱动轮 (弯内轮) 的 离地现象并增加转向弯外轮的负荷, 增强转向不足的趋势。 而加粗后防倾杆会增 强转向过度的趋势, 对前驱车来说因为驱动轮在前轮所以需要增加后防倾杆的硬 度, 如此一来可增加驱动轮的循迹性并减少前驱车固有的转向不足特性。 但如果 后轮过弯时会离地或是车身的侧倾太严重, 就应该考虑在前驱车的前轮加粗 防倾 杆以避免这种现象。 但是对一部严重转向不足的车来说, 通常只要加粗前防倾杆 就可大幅改善转向不足的现象。 防倾杆的改装 防倾杆的硬度是由制作的材质、 杆身、 杆径、 杆臂的长度以及和杆身所成的角度 所决定。 杆身的长度越长则硬度越软, 反之杆臂的长度越长却会增加其硬度。 受 限于车宽所以杆身的长度几乎不太能改变, 但杆径和杆臂的长度却是比较容易调整。 一般来说防倾杆的材质都大同小异, 所以要改变防倾杆的硬度都是由改变杆 径来达成。 此外由于杠杆原理的作用, 改变悬吊臂与防倾杆臂的的连接点就可改 变杆臂的 力矩, 而可调 式防倾杆 就是由 这里着 手。 此 外,把 固定防 倾杆的橡皮 榇垫换成硬的材质会有您意想不到的效果,在实际的测试中,使用一支直径 0.8 英寸的防倾杆配上硬质的衬垫和使用直径 1.0 英寸的防倾杆配上橡皮衬垫具有同 的效果。 防倾 杆的效 果就表现 在过弯 时的侧 倾,要了 解侧倾 的程度 最好的方法 就是利用照相机拍下极限过弯时的照片, 然后在照片上量出侧倾角度, 更换较硬 的防倾杆后在依同样的方式再拍一次, 比较两次的角度就可判断出不同。 要去计 算所需防倾杆的硬度是很复杂的,不但要考虑自身的硬度更要考虑和弹簧的搭 配, 因此唯有不断的测试再测试, 这是底盘设定上的不二法门。 当你决定 改装你 的底盘时, 除了弹簧和避震器的搭配外, 你更应该要好好考虑你的防倾杆, 这种 学问是建立在科学理论基础、 丰富的经验和不断的尝试上, 而改装 (失血) 的真 正乐趣就在这里。 发动机动 力改装 是一项 真正的改 装大手 术,下 面我们来 谈谈这 个问题 。 (本文章 内数据摘自 《改装与四驱》 ) 在众多 的改装 项目中, 发动 机的动 力 改装是工 艺最 复杂同 时 也是最昂贵 的一项改装, 而且也是唯一能使车子有脱胎换骨般动力提升效果的改装项目, 以 一台 VW 的 STN 为例 ,如果改装得宜的话,这台老款发动机的动力可以从原装 的 86hp(1.6L )提升 到 134hp 以上(扩大 排量,改配高压缩活塞和高角度凸轮 轴等) 如果动用到增压进气系统更可以有超过原装一倍以上的功率增长, 由此可 见,改装发动机可能不是性价比最高的改装项目,但绝对是最有效的动力改装。 发动机 是整台 车子的心 脏, 有一个 非 常复杂的 工作 环境 —— 既有超高温 的燃烧室 (温度接近 1000°C ) 也有运转速度非常高的精密机械结构 (原装 STN 发动机可达到每分钟 6500rpm, 改装后更可超过 8000rpm ) ,因此改装发动机要求 相关仪器与人员经验上要能配合, 并要求有较高的工艺和理论水平, 因为除了技 术上的复杂性外, 发动机内部更换了一些高性能部件后原厂的数据便全不合用, 而改装品制造商提供的数据并不一定能配合其他部件, 因此在装配的过程中一些 设定数据要求技师自行计算, 稍有不慎便会导致爆缸等严重损毁后果, 因此一定 要确定施工人员的技术水平后才可以动手。 接下去 就是如 何提升发 动机 功率了 , 简单来说 ,一 台发动 机 在同一时间 内能燃烧越多的汽油, 它便能发出越大的马力, 但和所有的燃烧现象一样, 被注 入汽缸内的汽油是需要有氧气才能燃烧的, 所以发动机必须同时吸入大量的空气 才能有效地发挥功能。 事实上发动机在产生动力的过程中燃烧的每一份 汽油都必 须有 12—15 份空气来 助燃 (在更改 ECU 的时 候出现的空燃比 AFR 就是指这个) , 而这些空气在大部分情形下都是被汽缸内的多个活塞在上下运动时所产生负压 吸 进 汽 缸 , 由 于 整 个 过 程 并 没 有 外 力 帮 助 , 所 以 称 之 为 “ 自 然 进 气 —Normally Aspirated) 简称 NA 。 说到这里大家应该都清楚了吧, 如果要燃烧更多的汽油” (来产生更多的 马力) ,那发动机便要吸入更多的空气,当 NA 无法满足人们的需要时,增压进 气方式就出现了,即用涡轮增压(Turbo charge) 和机械增压(Super charge) 等装 置来增加进入汽缸的空气量。 有了更多的空气便可以有效地燃烧更多的燃油, 相 当于有了更多的马力。 另一方 面,相 对进气量 在很 大程度 上 受制于发 动机 排量大 小 的这一情况 来说,供油部分是比较简单的,因为:一、油的需求量只是空气的十多份之一,二、供油系统的控制权在我们手上(可通过改变 ECU 的供油指令来 完成,当原 油咀不够用的时候还可以换装更大油咀或汽油泵来解决问题) 因此针对发动机的 动力性能的高深的改装如加大缸径与冲程, 更换高角度凸轮轴、 大口径节气门甚 至加装 TURBO 的目的 与作用, 都是要令更多的空气进入汽缸内帮助燃 烧更多的 燃油,从而产生更大的动力。 引擎内部组件的改装主要是利用轻量化、 高强度的材料制成的高精密度组件以减 少内部动 力的损 耗,除 了达到动 力提升 的目的 更要兼顾 可*度 及平衡 性提升。要 兼顾轻量化和高强度则有赖材料科技的进步, 由于高科技合金或复合材料的应用 配合上精密加工技术, 使得现代的高性能引擎不但单位容积所能产生的马力大幅 提升, 可*度及经济性也能同时获得改善。 笔者在此必须再次强调: 引擎内部组 件改装并 不全然 是为了 马力的提 升,更 重要的 是为了引 擎的可*度及 平衡性。因 为拥有强大爆发力的高性能引擎和炸掉的引擎只在一线之隔 , 差别就只是在精密 度要求的 不同, ‘洋枪 ’与‘土 炮’最 大的不 同就在此 而已, 或许两 者之间仅是 千分之几寸的差异, 但在引擎的改装规则里是没有妥协的, ‘失之毫厘差之千里’ 、 ‘吹毛求疵’用在这里是最适当不过了。 汽门的改装 汽门的科技在过去几年有很大的进步, 主要的改变在于材质的进步及精密度的提 高。 高效率的进、 排气, 环保法规的要求, 均有赖材质精良的汽门。 而汽门改装 的原则是 :在不 影响强 度的情况 下尽可 能的减 轻汽门的 重量。 动作 精确的汽门 是高性能引擎的基本要件,专业改装厂通常会提供不同的汽门组合供消费者选 择, 引擎 的装项目越多汽门机构的精确度的要求就越吹毛求疵, 所以设定汽门时 必须要同时考虑与凸轮轴及汽门摇臂的配合。 原厂的汽门通常都有适当的材质和 大小, 但是如果有需要的话可适度的换上较大或较小尺寸的。 汽门的材质是很重 要的,目前的改装用汽门通常用钛合金作为材料以求强度的提升及轻量化的要 求, 但是一套钛合金的汽门价格并不低。 而有的是将汽门的背部切削或用中空的 设计以达到轻量化的目的, 又有时会把汽门表面做成漩涡状, 以利在汽门开启时 能气体的流动。 汽门的热度可经由与汽门座接触时经由汽门座传出达到散热的目 的,是汽 门最重 要的散 热途径。 因此 , 汽门座 的配置必 须非常 谨慎, 假如太*近 汽门的边缘或是汽门边缘太薄了就可能造成密合度不良。 此外汽门套筒和汽门间 的精密度及表面 平滑度 ,汽门摇臂与汽门 固定 座(Keeper) 间的表面 精 度都必须严 格要求否 则在高 转速时 将会导致 严重的 损害。 汽门弹 簧的强 度设定 必须恰到好 处, 要兼顾汽门的密合度又不能造成开启时的困难, 如果弹簧强度大过以致凸轮 轴开启汽门时负荷过重对马力输出是非常不利的。 汽门的固定座也是个潜在的问 题, 这个装置是用夹子把弹簧固定在汽门杆上, 这在急加速及扬程大的的引擎上 会造成扭 曲或断 裂,因 此也必须 配合做 改变。 原厂的 汽门摇 臂在引 擎转速上限 提高及气门正时改变时就会变得不敷需求, 对改装过的引擎来说强化的汽门摇臂 是必须的, 扬程太大的凸轮轴会造成汽门摇臂的扭曲, 因此强度的提升及轻量化 都是必须的。 对一般的汽门来说, 滚筒式的摇臂能减少与汽门座接触表面的压力, 也能承受较高来自推杆的压力。 通常汽门摇臂若有圆滑的表面和滚动的轴承, 会 使运转时得摩擦阻力变小,摩擦阻力越小所消耗的动力就越少。 活塞、活塞环 活塞顶面与汽缸头之间形成燃烧室, 因此活塞必须承受来自引擎燃烧后产生的热 和爆发力。 油气燃烧所产生的热由活塞的顶部所吸收, 并传至汽缸壁, 而燃烧后 气体膨胀所产生的力量也必须经由活塞来吸收, 活塞会把燃烧气体压力及惯性力 经由连杆传到曲轴上, 利用连杆的作用将活塞的线性往复运动转换曲轴的旋转运 动。 在转换的过程中除了在上死点与下死点之外, 活塞会对对汽缸滑移产生一个 侧推力。 活塞 环是曲 轴箱和汽 缸间的 屏障。 以机能来 分,活 塞环分 为气环和油 环两种, 普通引擎每个活塞各有 1~2 个气环及油环。 活塞环能维持汽缸内的气密 性, 使汽缸与曲轴箱隔绝开来, 让燃烧室的气体压力不致流失, 并能避免未完全 燃烧的油气对曲轴箱内的机油造成污染及劣化。 它能经由与汽缸壁的接触把活塞 所受的热传至 汽缸壁、 水套, 更重要的是它能防止过多的机油进入燃烧室, 并让 机油均匀 的涂满 汽缸壁 。 引擎 运转时 产生的 热越多表 示所爆 发的力 量也越大, 这些热量也对高性能引擎造成问题。 现代的活塞设计主要有铸造和锻造两种, 而 铸造又比锻造来得简单便宜, 但却无法如锻造活塞承受较大的热度和压力。 通常 改装厂在设计锻造活塞时, 都会同时利用改变活塞顶部的形状来达到提高压缩比 的目的,但问题是选择锻造活塞时多少的压缩比才是适当的。以汽油引擎来说, 压缩比超过 12.5:1 时燃烧效率就不容易再提升。 利用活塞顶部的形状改变来提 高压缩比时, 随着压缩比的提高 会使汽缸顶部燃烧室的空间变小, 活塞顶部的锐 角和凸出都可能导致爆震的发生。 对高压缩比活塞来说, 由于必须保留汽门做动 所需的空间,因此会在活塞顶部切出汽门边缘形状的凹槽,如果没有这个凹槽, 当活塞到达上死点时可能就会打到汽门, 因此改装了高压缩比活塞后对汽门动作 精确度的要求就必须非常严格。 这凹槽的大小也必须配合凸轮轴及汽门摇臂的改 装而改变。 不锈钢及特殊合金的活塞环已广泛应用在赛车及改装套件市场, 这些 特殊设计的合金活塞环可以在活塞往上行时释放压力, 但在往下爆发行程时却能 保持密闭的状态以维持压力,这种活塞环虽然贵但是却能 有效的提高引擎效率。 由于活塞与活塞环都必须在高温、 高压、 高速及临界润滑的状态下工作, 因此长 久以来改装厂都为了提供最佳设计而努力,但引擎的性能是所有机件整合的结 果, 因此选择活塞套件时必须考量凸轮轴的正时角度、 供由系统的配合才能找出 最佳搭配组合。 活塞连杆 活塞连杆最基本的功能是连结活塞和曲轴, 把直线的活塞运动转换成曲轴的旋转 运动。 在引擎转时连杆会承受油气燃烧产生的爆发力, 这个爆发力会使连杆有扭 曲的趋势 ,连杆 也是所 有引擎组 件中承 受负荷 最大的组 件。 由于连 杆是把活塞 的直线运动转换成曲轴的旋转运动, 因此在活塞上 下运转时连杆会不断的加速及 减速, 尤其在活塞抵达上死点时连杆的动方向会由往上突然减速至停止, 并立刻 改变运动方向, 这是最容易造成连杆
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