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| 增壓值的意義為何? |
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| 在閉迴路的增壓控制中, 要達到系統所要求的設定值, 又要兼顧其執行的效率時, 就一定要容許些微的振盪反應產生. |
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| 以冷氣的恆溫控制原理為例. 如果想讓氣溫快速從30度降為26度, 可能會出現一個短暫的時間在控制的環境出現低於26度的狀況. 另一方面, 當控制單元試著將低於26度的環境溫度重新拉回26度時, 高於26度的狀況可能就會產生. 在幾次來回的狀態擺蕩下, 環境溫度才會穩妥的停置於26度整. |
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| 狀態的擺盪 (Damping) 在回授控制是粉難避免的. 如果刻意的減緩擺動, 雖然可以降低誤差, 但控制效率就會變的很差, 甚至沒有效率可言. 也就是說, 在一個有效率的增壓控制迴路理, 瞬壓的產生是很難避免的. |
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| 大家口頭上常在說的 “你的晶片打到幾 bar”, 這裡所指的 bar 值其實我們應該稱之為無效增壓. 也就是我們按下增壓表的 Peak Hold 時所紀錄下的最高值. 無效增壓可以分為兩種, 一種是增壓控制組件的迴授控制所產生的擺盪, 另一種則是洩壓時壓力不及釋放 / 吸收所產生的 Spike. 如果增壓控制元件夠精密 (boost Sensor, N75), 洩壓裝置正常裝置(, BPV, 廢氣洩壓筒), 掌司的 Bosch System 就可以不被這些無效增壓所干擾. |
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| 真正影響一顆引擎的增壓值其實是發生在 Peak boost 後的 steady boost. 之前已經提過, 引擎的功率輸出幾乎是取決於一定比例油氣注入燃燒室的多寡. 當引擎高速運轉時, 單位時間內所要提供的進氣量就會較低速運轉時來的多. 也就是說如果要維持以 1.5 bar 的強制進氣壓力送入油氣, 小渦輪所要運轉的速度就會較大渦輪快. 每種渦輪所能提供的出風量都與運轉的轉速, 增壓力以及效率有著密不可分的關係. 也就是說每種渦輪的運轉特性皆不相同, 如果考慮升級渦輪, 可以參考各廠家對旗下產品所測試出的 Turbo Maps. 以 Audi 車種常用的 K03 及 K04 渦輪為例, 當 K03 增壓至 1.3 ~ 1.4 bar 時, 渦輪葉片的空氣壓縮效率就會明顯下降. 所以當有 1.4 bar 左右的增壓及額定出風量的需求時 (steady boost), K04 就有其必要. 之前提到, 每種渦輪的運轉特性皆不相同, 所以當渦輪被更換時, 多多少少都會在引擎的表現上有些許的不同. |
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| 就變速箱壽命的角度而言, 經 VAG-COM 量測變速箱換時的引擎扭力變化, 並沒有發現在檔位變化時, 引擎輸出扭力會因換檔時的瞬壓出現, 而有任何額外扭力的產生. 相反的, 引擎扭力反而有一大幅的減退. 換言之, 瞬壓並不會, 也沒有對引擎的換檔產生任何額外的負擔. |
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| 其實只要渦輪選擇得宜, 增壓側的洩壓系統作動無誤, 在鬆油門時就很難將渦輪葉片搞到Surge Line, 也就是說, 即使有瞬壓的產生, 對渦輪也沒什傷害… |
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| 進氣溫度與引擎的扭力輸出有什麼關係? |
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| 當增壓值提高的同時, 激烈的空氣分子磨擦也會帶隨著進氣溫度的大幅提升. |
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| 當進氣溫度提高的同時, 單位體積的含氧量也會隨之減少. 相對於進入引擎燃燒後所能產生的能也相對減低, 造成扭力喪失的情形發生. |
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| 更重要的是, 高溫的燃氣在活塞加壓的過程中, 更容易在汽缸內產生高溫的熱點, 造成不正常的自燃爆震, 危及引擎的運轉及使用壽命. |
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| 如何有效降低進氣溫度? |
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進氣溫度的降低可以從多方面著手：
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加大 Intercooler 的撞風面積。 |
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增加 Intercooler 的數量。 |
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改變 Intercooler 的熱交換方式或增加 Intercooler 的散熱效率。 |
| 4. |
噴灑吸熱物質予進氣系統 (請參考 Vic-GmbH 所代理的產品, ERL Aquamist) |
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| Audi 對 1.8T 增壓引擎也因為不同的馬力輸出設定而對進氣降溫有著不同的做法.
如 Audi 僅配置單一顆 Intercooler 予增壓值 0.5~0.6 bar 的 1.8T engine.但在手排 1.8T 的某些車款上,為了取得更大的引擎輸出而將增壓調升近 1 bar, 對應這種大幅度的增壓提昇的解決方式就是安裝第二顆相同尺寸的 Intercooler.
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| Aquamist 對引擎的動力提升有甚麼幫助? |
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| 在物質三態裡，如果熱量增減不會產生物質溫度上的變化, 但卻改變物質的基本形態，這種物質的熱吸收或熱釋放，我們稱之為潛熱. 如同0℃ 的冰轉化成0℃ 的水, 或100℃ 的水變成100℃ 的水蒸汽，雖然其溫度並未改變，物質形態完全不同. |
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| 在多數情況下, 水分子都是處在液體的狀態. 但當我們給予一定的能量時, 水分子就會澎脹. 在這過程中, 水分子會由液態轉變為氣態. 在這個情況下, 大量的熱就會被其吸收. 水的潛熱是汽油的六倍, 也就是說, 氣化 6 公克的汽油所須的熱只足夠讓1 公克的水氣化為水蒸氣. 換句話說, 如果引擎因為某種原因必須加噴單位時間 6 公克的汽油降溫時, 我們僅須使用單位時間 1 公克的水就可以有效代替. |
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| 我們知道, 在不同的情況與要求下, 燃氣各有其最佳的空氣與燃油比例, 也就是所謂的空燃比 (Air/Fuel Ratio, or A/F ratio). 而燃油… 顧名思義就是燃料. 但當引擎溫度過高而產生異常運轉狀態時, 燃油就會被用來當成降溫劑. 這些過多的燃料不僅無法幫助燃燒, 反而會成為引擎燃燒室內火焰傳導速度的殺手. 這時候, 引擎的燃溫雖然可以降低, 但扭力的輸出卻大為損失. |
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| 許多外在條件影響強制進氣引擎的扭力輸出, 進氣溫度是其中非常重要的因素之一. 過高的進氣溫度不僅限制了單位體積內氧分子的數目, 更增加了引擎因過高的進氣溫度與壓縮比所產生的爆震問題. 相信多數的增壓引擎車主都有過大熱天引擎扭力輸出不佳的困擾. |
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| 汽缸內的不正常燃燒及爆震會引發引擎控制單元的安全機制. 當引擎控制單元延遲點火或增加噴油量時, 引擎扭力就會直接的受到影響. 善用水的吸熱能力,增押後的高溫燃氣可以在點火前大幅降溫, 液態的霧化水分子更可以在燃燒室內氣化吸收大量的熱. 此舉不僅可以大幅降低引擎壓縮行程時的不正常爆震, 延長引擎的壽命, 更可以在每一個引擎的運轉行程利用氣化的高溫水蒸氣為汽缸做一次清潔 SPA. 汽缸的積碳也可以有效的得以改善. |
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| Aquamist 的應用範圍十分廣泛, 原本設計於進氣歧館內的水霧噴射當然也可以用於進氣冷卻器的鰭板直接噴射, 提高進氣冷卻器的散熱效率. |
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| Aquamist 的安裝十分容易, 但如何固定不停震動的加壓馬達卻是一大麻煩事. 不良的馬達固定不僅影響整體的美觀與完整度, 更有可能在馬達動作時影響車體的寧靜度. Vic-GmbH 為許多不同的車型以 CNC量身訂做不同的馬達固定座, 雖然價格較高, 但卻能保有原廠級的完工品質. (請參考 Vic-GmbH 所代理的產品, ERL Aquamist) |
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| 辛皖值與爆震的關係為何? |
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| 汽油對壓力而產生的爆震問題, 嚴格來說應該歸類為化學反應, 也就是說不論引擎的科技如何的精進, 油氣自燃的條件一發生, 就會引發爆炸... |
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| F1 racing fuel, Drag car racing fuel, NASCAR racing fuel, 92, 95, 98... 其爆震程度各有不同(有些根本不是汽油...). 一顆引擎的扭力限制在於兩點... 1. 引擎的機械極限. 2. 燃料的爆震抑制係數. |
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| 引擎所建議所加的油品 (FOR EXAMPLE... 92 ~95), 主要是針對引擎控制系統對爆震抑制的最高/最低容許調整值. 舉例而言, 如果您所加的汽油辛皖值低於控制系統對爆震抑制的最低容許調整值,控制系統會眼睜睜的看著引擎的爆震發生而坐視不管. |
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| 在油品的穩定性一致的前提下, 汽油辛皖值的高低並不會影響引擎點火爆炸後的扭力輸出. |
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| 也就是說, 如果你的車加了 92 後, 在引擎全載 (100% ENGINE LOAD) 的狀態下完全沒有爆震的產生, 那麼... 就算你加了 98, 甚至 100 的 RACING FUEL 也沒有任何馬力上的加分. 超高辛皖值汽油必需重設 BOSCH 控制系統對爆震抑制的最高容許調整值, 將整個 ADJUSTMENT WINDOW 往上提高. 但因為 ADJUSTMENT WINDOW 的寬度一定, 所以往上調高的同時, 最低容許調整值也會跟著上升. 這就是為什麼用了 RACING PROGRAM, 就要記得用高辛皖值汽油的原因. |
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For a forced induction engine, Lambda 0.8~0.85 is not that rich...especially on high rpm range. Tuner run rich A/F for the best Torque and Power output.
| 6.0:1 |
Rich run limit |
| 9.0:1 |
Low power, black smoke |
| 11.5:1 |
Rich best torque at WOT |
| 12.5:1 |
Safe best power at WOT |
| 13.2:1 |
Lean best torque at WOT |
| 14.7:1 |
Chemically ideal |
| 15.5:1 |
Lean light load, part throttle |
| 16.2:1 |
Best economy, part throttle |
| 18-22:1 |
Lean run limit |
As for 14.7:1 (Chemically ideal), this is where Lambda value definded as "1". Therefore, lambda 0.8 ~ 0.85 is the best T/P output. |
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| 還有,壓縮比一詞所指的是一固定的數值,該參數必須要有另一個重要的變數才有實質上的意義,那就是所謂的容積效率. |
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| 壓縮比 9.5:1 一點都不低...NA 車壓縮比高過 9.5:1 的比比皆是...但容積效率呢? 將自然進氣引擎的壓縮比與扭力/馬力的關係與增壓引擎相比較是十分不恰當的.爆震並非單純壓力過高使然,多數的爆震問題也同時牽扯到燃燒室的材料,幾何形狀及噴油方式.當氣缸壓縮時並非缸內的每一點都有相同的溫度.當缸內的任何一點產生足以自燃的狀況發生時(so called "Hot Spot"), 爆震就會發生.
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| 也因為如此,並非壓縮比多少就會產生爆震,也不是容積效率多過多少就會產生爆震.以 1.8T vs. 2.0T FSI 這兩顆引擎而言,因為 FSI 的漸層噴油方式,平均了氣缸內油氣的分佈,extreme hot spot 的溫度產生也相對降低.所以...壓縮比的固定值就可以向上在提昇至 10.5:1. |
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| 最後,不論如何...油氣自燃的發生原因還是不變, 改變的是如何改善引擎室燃燒的環境, 降低油氣自燃的發生機會. |
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| 如何暖車? |
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| 就現實面而言,以現今的材料科學及缸壁研磨技術而言,所謂的熱車確實是不必要的.以十年前的保時捷引擎科技, 依當初一位德國原廠高階主管所言,引擎一發動, 就可以直接上極速. 現今的 VAG 的引擎應該不比老保差.
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| 暖車一詞, 在車測及引擎零件的運作角度而言, 主要是環保方面的考量, 而非考量機件是否有足夠的潤滑. 打從引擎運轉的那一秒算起(就算沒點火, 沒噴油都無所謂), 引擎早已被機油所潤滑保護. 但觸媒轉換器則不是. 觸媒轉換器有其工作溫度, 在沒有觸媒轉換器的幫助, 廢氣肯定高出額定值. 所以 SAAB 在多年前研究出一套廢氣儲存袋系統, 用以儲存冷車啟動後幾秒鐘的廢氣, 等觸媒轉換器溫度上昇後再行排出. |
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| 近幾年的二次空氣注入幫浦(Secondary air injection pump)則是在冷車啟動時,從排氣側注入額外新鮮空氣的方式,提高氧氣的含量, 加速觸媒轉換器溫度的上昇. |
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| 以德國當地為例,車子如果靜止發動超過一分鐘,警察先生就有開單告發的權力.SPORTEC Carrera GT 也是發動後直接7000rpm....但說了那麼多, 就心理層面而言,我也是等個十來秒才上路. 多愛一下自己的車是無罪的...不過暖太久就有點過頭了.... |
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| 一般所謂的 "等機油打上來 or 等冷卻水開始循環..." 等的說詞, 其實是非常困擾一般汽車使用者. 機油幫浦或水幫浦都是直接由引擎或皮帶直接帶動, 也就是說, 幾秒中 (或更短...) 的時間內, 潤滑及冷卻的準備工作早已結束. 機油的號數所指為其不同溫度上的黏啻度, 而非其對引擎的保護程度. 引擎的活塞及活塞環, 也決不是直接與缸壁做直接接觸, 而是藉由一片薄油膜滑行. 缸壁上的細紋是一門超深的學問, 新一代的缸璧研磨技術, 能有效的將一層極薄的油膜抓住, 保護兩衝擊面. 兩精密衝擊面的潤滑介質越薄, 潤滑效果越佳. 牛油之所以好用, 就在於有鐵捲門這種東西存在.
如果說平均溫度 20~30 C 的台灣須要做所謂的溫車, 那氣溫低於十度的環境就很麻煩了.
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| 事實是,偏低的溫度會增加引擎磨耗.但倒底是要減少引擎的高磨耗時間 (一發動就跑, 提高引擎的昇溫速度, 以求降低磨耗), 或是採用慢慢磨, 降低單位時間內的磨擦次數 (相對的引擎也會較常期處於高磨耗狀態). 我想... 兩者各有優劣. |
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| 如何使用 VAG COM 的量測讀值推算引擎的輸出功率? |
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| 馬力資料是由引擎的扭力表現換算得知.如果您的引擎在 2000rpm 時能產生 250Nm/m 的扭力, 則您的引擎於 3000rpm 時所對應的馬力輸出則可由以下公式導出… Power output (HP) = Torque * rpm / 5252. Where 1 Nm is about 0.74 ft/lb. 所以我們可以得知該引擎於 3000 rpm 時的 HP = (250 * 0.74) * 3000 / 5252, HP = 105.67….所以引擎在該轉速下能輸出多少馬力完全是由該轉速下引擎所能產生的扭力所決定.
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| 另一種更快速的推算方式是先量測出 MAF (mass air flow sensor) 讀值 (單位為 g/s), 再將該值除以 0.78 即可準確的推算出引擎的曲軸馬力, 其單位為 PS. |
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| 必須注意的是, 如果噴油或進氣系統的感知器, 汽油調壓閥(FPR) 或噴油嘴已經不是原廠型式, 上述的馬力量測方式就不再適用.(請參考 Vic-GmbH 所代理的產品,Ross Tech VAG-COM) |
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| 煞車改裝有其必要嗎? |
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| 到底煞車組件是拿來幹什用的…比較科學的說法應該是… 將動能轉為熱能的器具.常見對煞車改裝的誤解有以下數種… |
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| 1. |
原廠煞車系統一定爛… |
| 2. |
煞車碟盤越大,煞車距離越短。 |
| 3. |
煞車卡鉗越大,煞車距離越短。 |
| 4. |
卡鉗活塞數越多,煞車效果越好。 |
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在我們開始探討煞車效能前, 首先要先了解煞車的作用原理…
當煞車碟盤跟著輪胎轉動時…. 我們將右腳踩在煞車踏板上… 我們感覺到煞車卡鉗推動來另片夾煞碟盤活動… 越夾越緊… 緊到將碟盤完全咬死…… 嘰……..的一聲… 輪胎整個停住了….. ….相信我, 以上的動作不管泥是開法拉利還是開加黏滑…. 不管你速度是 300Km/h 還是 30Km/h, 不管卡鉗是 8 活塞還是單活塞, 不管碟盤是 380mm 還是 280mm, 只要輪胎不是 Formula 1 的 Racing tire compounds, 結果都會是一樣….. 輪胎整個停住了….. 為什麼呢? 因為輪胎停住並不等於車子停住…. 要讓車子停住…. 還有更多事要做.
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| 煞車的動作, 主要是將動能(kinetic energy) 轉化成熱能(thermal energy),而煞車系統, 就是能量形式轉換的媒介.煞車系統之所以能成功且有效率的將兩種能量形式做一轉換,主要靠的就是來令片與碟盤的磨蝕及黏著行為. |
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| 單純利用來令片與碟盤間的硬物磨擦其實效率並不高. 想想… 可曾將金剛石拿來代替一般來令片? 保證你煞一次就磨光光…. 更慘的是…. 還煞不住… |
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| 煞車真正的原理主要是藉由來令片與碟盤因磨蝕磨擦產生的高熱, 融化來令片表面的複合物質, 使的該高黏度物質在碟盤上形成一層薄膜. 因為附著於碟盤上的薄膜物質與融化於來令片表面的複合物質相同, 所以薄膜間可以很容易的在高溫的狀態下融合. 當碟盤轉動時, 該薄膜會被撕裂, 其撕裂的動作會產生高熱. 於是乎便能將大部分的動能成功的轉化成熱能. 當碟盤與來令片拖離的同時, 新的薄膜便再一次的形成, 所以每一次的轉動, 都是該薄膜的毀滅及重生… 也因為如此, 煞車的過程中不斷的重覆使用產生薄膜的物質, 一組來令片才可能在有生之年使用 2 ~ 3 萬公里以上. |
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| 既然如此, 為什麼我們需要大卡鉗或大碟盤? 請試著把碟盤想成是一個水桶, 不同大小的碟盤各是不同尺寸的水桶, 當我們煞車時, 碟盤開始累積熱能, 也就等於水桶開始裝水. 當煞車動作停止時, 熱能開始由各種不同方式快速帶離碟盤時, 溫度也就開始下降. 這時也就等於水桶裏的水被舀到其他地方. 如果水裝入桶子的速度大到無法及時降低水位而溢出來時, 也就是等於碟盤所吸收的熱已經使的來另片與碟盤上的塗覆物的介質與介質相互的融合及撕裂的作用停止 (因溫度過高, 使的介質徹底溶解, 融合及撕裂無法有效產生熱能…). 這時候就會產生我們所常提及的熱衰竭. |
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| 為了改善熱衰竭, 最有效的方法就是升高來另片的耐熱係數 (Racing pad), Racing pad 通常也會添加一些物質直接作用於碟盤來加速工作溫度的上升, 同時對煞車的特性有所改變. 我們知道碟盤越大, 散熱越佳, 越不會熱衰竭, 碗公大的卡鉗到底要拿來做什? 我們知道, 在煞車總幫, 煞車力道分配不變的狀況下, 不管你的卡鉗是幾個活塞, 尺寸多大 其總做工不變, 也就是說, 真正改變的, 是煞車的模式 (Modulation)…. 也就是我們所說的煞車感覺. 當你對煞車踏板施予一定的壓力時, 其壓力會以原廠所預設的煞車力道分配與前後輪, 如果泥的前煞卡鉗活塞尺寸較原廠大, 其活塞下壓之壓力會較原廠為大, 但其活動行程會較短, 反之亦然. 所以說, 如果煞車卡鉗的設定沒有與原廠相似, 很容易產生前輪達到最大咬合力時, 後輪遲遲無法達到煞車的最有效值 (感覺煞車變利, 事實上是造成煞車距離增加), 或者後輪比前輪先鎖死 (造成車尾甩動..). |
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| 也因為如此, 煞車的改裝必須視車型或車重而有不同的設定. 完全不是越大越好這種不正確的觀念. 因為我們知道, 增加接觸面積可以達到分散受熱面積這種道理, 所以煞車來另片當然越大越好. 但大尺寸的煞車來另片不僅昂貴, 重要的是, 一般寡活塞的卡鉗無法提供平均的壓力使其作用但大尺寸的煞車來另片上. 所以我們必須利用多活塞卡鉗的特點, 來達到最佳的煞車效果…. 不管是 8 活塞或單活塞卡鉗, 活塞數與活塞的作用力無絕對的關係…. 事實上, 許多單活塞卡鉗的扭力皆大於多活塞卡鉗. 講到這…. 我所要說的是…. 煞車的處理, 就是工程學對熱的處理…. Formula 1的煞車碟盤一點都不大….但, Formula 1 所著墨的是整體煞車的散熱系統, 而非其尺寸. |
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| 說了這麼多, 煞車改裝到底有無必要? 其實每個駕駛或車手都有自己喜歡的煞車感覺, 有人喜歡漸進式, 有人喜歡一點就停的感覺, 只要在安全的前提下, 煞車改裝有時候看起來還蠻嚇唬人的. |
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| 煞車油號數越高越好嗎? |
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| 煞車卡鉗之所以能用來煞車, 主要是以煞車油為一壓力傳輸的媒界, 將煞車的壓力由主煞車幫傳遞至煞車卡鉗, 再由煞車卡鉗對來令片向碟盤做推夾的動作. 每個人都知道液體的共通物理特性就是其不可壓縮性. 任何液態物質只要到達其沸點, 就一定會產生氣體, 而氣體是可壓縮的. 只要是任何可壓縮的物質進入煞車系統, 就會造成煞車壓力無法完全傳輸. |
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| 不論是 DOT 3 or DOT 4, 都是以乙二醇為 base, 糟糕的是, 它有著水溶性與易吸附水氣的特性. 雖然我們認為煞車油是處於密封的狀態... 但事實上卻有點出入. 水氣會藉由煞車系統的油封或其它奇怪的因素進入煞車系統. 雖然 DOT 3 or DOT 4 的沸點高達 200+度, 但水只有很不爭氣的 100 度. 當煞車油因為少量的水氣附著, 其沸點便會往下 down 到只剩 一百那麼多度…. 煞車油的瓶身上都會標示其 dry boiling point 及 wet boiling point. |
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| Dry boiling point… 顧名思意… 也就是該煞車油在新瓶時的 boiling point.. 至於 wet boiling point…. 就是吸附水分子後的 boiling point… 如果我沒記錯, 應該是 3~5 % 的水/煞車油. |
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| DOT 4 的 dry boiling point 與 wet boiling point 都較 DOT 3 為高, 但DOT 4 的水分子吸附能力卻較 DOT 3 來的強. 更重要的是不同的煞車零件材質設計, 適合用DOT 3 的系統有可能因為加了 DOT 4 而產生油封漏油的情況. 這也就是為什麼兩者不可隨意交使用的關係. |
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| 至於DOT 5 呢? 還記的我說過液體的共通物理特性就是其不可壓縮性. 事實上液體並非完全不可壓縮, 每一種不同性質的液體或多或少都能夠有極小程度上的壓縮空間…. 以 DOT 5 的 SiliconeBased 煞車油來說, 其分子結構較 DOT 3 & DOT 4 煞車油來的大, 所以空氣分子也較易附著於其分子結構的空隙中…. 空氣分子一多, 可壓縮的空間也就越大了…. 所以雖然 DOT 5 的dry boiling point 較 DOT 3 及 DOT 4 為高, 且有著水分子不溶於 SiliconeBased煞車油的特性, 但相對於煞車時的海棉感煞車踏板反應, 所以 DOT 5 並不適合一般使用. |
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| 最後, 有沒有人聽過 DOT 5.1…. or so called DOT 4 Plus. 它可以與 DOT 3 或 DOT 4 交叉使用…… DOT 3 & 4 的 缺點它沒有, DOT 5 的優點它一樣也不少, 但價格非常昂貴. 以一般車友, 甚至於超跑的車主而言, DOT 4 就已經非常的足夠. 只要記住每年定期更換煞車油, 煞車失靈這件事跟您就扯不上什麼關係. |
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