調校引擎最基本的就是獲得更多的動力,但如何確保改裝的可靠性,這就是發(fā)揮強化引擎內部作用的地方。
引擎輸出質量的強度和剛性是引擎能夠持續(xù)產生動力的關鍵,標準活塞、連桿和曲軸可能能夠經(jīng)受住高功率和高轉速的考驗,但是如果讓標準引擎部件持續(xù)經(jīng)受嚴酷的使用環(huán)境,絕大多數(shù)引擎都會最終爆掉。
而升級的部件將會更加堅固,通常也會更輕,組合在一起,可以使得你車輛的引擎在產生大功率時能夠更加穩(wěn)定,下面是一些可以做到的必要措施。
整理:酷樂汽車
在尋找引擎內部部件極限的方面存在許多變量,因此這個問題不太容易回答,即使是有很大預算的專業(yè)賽車隊也無法準確確定標準零件的真正極限。
也許可以根據(jù)經(jīng)驗做出合理猜測,但往往這些猜測可能完全錯誤,只有當零件損壞或出現(xiàn)可察覺的問題時,才能確切知道零部件的極限在哪里。
為了安全起見,改裝引擎部件往往會一起更換不必要的零件,然而如果你一直壓迫引擎極限輸出,損壞的零部件往往不止一個。
任何一個引擎中的所有零件都不可能同時達到極限,許多引擎的活塞或連桿可能遠低于其他部件能承受的安全極限。此外,有相當多的引擎曲軸可以承受三倍以上的標準功率輸出。
在少數(shù)情況下,有些引擎缸體會先于內部零件之前發(fā)生故障,如果發(fā)生這種情況,對內部零件進行升級就是無效的做法。
曲軸是引擎中最大的旋轉部件。
它是將氣缸產生的動力通過變速箱傳輸?shù)杰囕喌牟考?,你可能會認為由于它承受了氣缸所有的綜合動力輸出,因此它需要最大的強化,但是在追求大功率時,曲軸通常是最后一個更換的零件。
這并不是說不需要升級曲軸,其實升級曲軸很有必要,升級曲軸最常見的原因是通過增加引擎的沖程來增加引擎容量,這會提供更好的駕駛性能,同時也可能提供更多的動力。
大多改裝曲軸都由高品質的鍛造或整體加工技術制成,這意味著它們可以承受更多動力而不會斷裂,整體加工鋼制曲軸的另一個重要優(yōu)勢是可以更輕,且在具有相同強度的情況下平衡更好。
這反過來意味著改裝曲軸可以安全地以更高的轉速旋轉,從而在做功過程中對軸承和其他引擎部件施加更少的壓力。
連桿,準確地說是將活塞連接到曲軸上的部件。連桿承受著巨大的壓力,因為不僅氣缸中爆炸的空燃混合物以極大的力量將其向下推動,同時還有旋轉的曲軸以同樣猛烈的方式將其向上推動。
隨著功率和轉速的增加,這種壓力會大大增加。
所以哪怕是標準連桿,通常都相當堅固,能夠很好地應對功率增加。然而隨著轉速的增加,功率也會同時增加,標準連桿的失效概率就會加大。當連桿失效時,情況就非常嚴重了。
通常這會導致發(fā)動機缸體的損壞,并且?guī)缀鯖]有任何挽救的機會。
升級渦輪增壓引擎的連桿失效另一個常見原因是爆震。當曲軸將連桿向上拉回氣缸的同時,燃燒室中發(fā)生爆炸,那么會迫使活塞向下移動。兩者同時發(fā)生時,連桿從兩個方向都將接受到極大的力量。
除非其他部件,比如墊片或活塞,首先發(fā)生故障,否則連桿可能就會彎曲甚至折斷。與曲軸類似,升級連桿通常是由高品質的鍛造或整體加工鋼制成。它們通常也比標準件更輕,平衡性更好,但對于連桿來說,最重要的因素是強度。
在談論升級連桿時,你經(jīng)常聽到的兩個術語是I型和H型。H和I代表了在側面觀察時它們的形狀。H型一般更堅固,然而I型通常尺寸會更小。
這是最常見的升級部件,尤其是渦輪增壓汽車。
這是因為活塞處于燃燒的最前線,即這是氣缸中空燃物爆炸直接接觸的部分,隨著功率的增加,爆炸力量會變得更大。最終將全部讓活塞承載,但這并不是更換更強大活塞的唯一原因。
另一方面是調整壓縮比,要么將其提高以增加引擎的功率,要么將其降低以使車輛能更安全地運行高增壓模式。具有特殊凸輪的引擎需要具有特殊形狀的活塞頂以匹配凸輪。
尤其是高轉引擎通常需要加固某些零件,因為涉及到轉速和功率很高。例如,在88毫米行程的引擎中,每分鐘6,000轉的轉速可以讓活塞在短短0.005秒內下降并再次上升。
大多數(shù)標準活塞都是鑄造件。
然而,用于制造活塞的鋁合金的厚度、樣式和類型對活塞的功率和轉速限制的影響比其是否是鑄造更大,并且一些鑄造活塞往往也會被用于高功率的引擎。盡管鑄造活塞優(yōu)點很好,但高性能以及賽用引擎幾乎還是會使用鍛造或整體加工活塞。
這些部件由高強度鋁合金制成,而不是鋼材質。
大多數(shù)標準部件都是鑄造件。盡管一些性能車具有鍛造內部零件,但它們很少有改裝市場的鍛造內部零件那樣強大。當涉及到內部零件時,會經(jīng)常聽到的一個常用詞是“整體加工”。
這個詞都描述了打造它們的過程,這對零件強度有很大影響。
最便宜但也最脆弱的是鑄造件。
鐵、鋼或合金被加熱至熔化液體,然后在模具內在大氣壓或低壓下凝固。雖然鑄造其實也沒那么脆弱,但如果其他條件相同,鍛造或整體加工的零件往往具有更高的潛力。
鍛造部件是考慮加強引擎內部時最常見的部件,通常是將鋁或鋼加熱到軟化狀態(tài),而不是熔化,然后在高壓下在模具中擠壓以制造,可以想象的到,整個過程可以使零部件變得非常密實,因此非常堅固。
最后一種類型是整體加工。
這意味著該零件由一整塊高品質鋁合金或鋼制成,為了制造整體加工部件,通常會使用機器將整體材質一體化加工成需要的形狀,這可能很耗時,同時也會浪費大部分金屬材質。出于這些原因,整體加工部件可能非常昂貴。
另一方面,對于專門的一次性內部零件,與制作鍛造模具相比,整體加工部件的機械加工量較少。因此,整體加工內部零件通常被保留用于賽車應用。
在制造一個部件之后,甚至為了改善標準零件,有一些加固方法可供選擇。
最常見的方法是噴丸和氮化。
噴丸處理
一種工廠廣泛采用的表面強化工藝,即使用丸粒轟擊工件表面并植入殘余壓應力,提升工件疲勞強度的冷加工工藝。廣泛用于提高零件機械強度以及耐磨性、抗疲勞和耐腐蝕性等。
噴丸處理的優(yōu)點是設備簡單、成本低廉,不受工件形狀和位置限制,操作方便,缺點是工作環(huán)境較差,單位產量低,效率比拋丸低。噴丸的種類有鋼丸、鑄鐵丸、玻璃丸、陶瓷丸等,還可用于表面消光、去氧化皮和消除鑄、鍛、焊件的殘余應力等。
大多數(shù)情況下用于連桿,涉及使用鋼丸對連桿進行噴射,這可以使金屬變硬并去除連桿的薄弱點如任何突起的鑄造點。據(jù)說,這個過程可以將連桿的強度提高30%。
氮化處理
一種在一定溫度下一定介質中使氮原子滲入工件表層的化學熱處理工藝。經(jīng)氮化處理的制品具有優(yōu)異的耐磨性、耐疲勞性、耐蝕性及耐高溫的特性。
氮化處理可以應用于多種金屬材料,如鋼鐵、鋁合金、鈦合金等。常用的氮化處理方法包括氣體氮化和鹽浴氮化。由于氮化處理能夠提高金屬材料表面的硬度和耐磨性,因此它被廣泛應用于機械、模具、汽車等領域的零部件加工。
例如,合金鋼零件氮化是為了提高工件的耐磨性和疲勞極限,而碳鋼和鑄鐵工件氮化則是為了提高其抗蝕能力。
如果你希望車輛引擎能夠長時間使用,那旋轉質量必須平衡。
關鍵點就是引擎的轉速,例如在7,500rpm時,曲軸每秒旋轉125次,即使在怠速轉速下,曲軸也以大約16次/秒的速度旋轉。你可以想象,如果引擎零件在這個速度下失去平衡產生振動,這種壓力足以磨損軸承,甚至在短時間內將零件撕成兩半。
曲軸沿著其旋轉方向進行平衡是可以預料到的,活塞平衡以保持相同的旋轉重量,連桿平衡以確保兩端的平衡。
除此之外,曲軸末端可以安裝一個平衡器來幫助吸收振動。當涉及到升級引擎內部時,專業(yè)的平衡技術可以遠遠超過原廠平衡的水平,同時還可提供升級曲軸減振器,其性能比標準零件好得多。
所有這些的組合,再加上更強大更輕的零件,可以幫助車輛安全地超出標準轉速的限制。
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