汽車改裝觀念

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作者:den0508

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汽門系統                                                                                                                                                                                                            

汽門機構的構成
最基本的汽門機構是由凸輪軸、汽門搖臂、汽門彈簧、汽門導管、汽門本體及汽門座所組成。汽門機構與曲軸的關係汽門機構運作的動力來源是來自引擎的曲軸，由連接於汽缸曲軸上的時規齒盤以時規鍊條來帶動連接於凸輪軸末端的另一個時規齒盤，兩個齒盤的齒比是1:2，也就是說經過四個行程後曲軸轉了720 ，而凸輪軸只轉了360。有了這些驅動裝置，凸輪軸便能隨著引擎運轉而轉動，平時因為汽門彈簧的彈力作用而關著的汽門，當凸輪軸上的凸輪轉到凸面時，由凸輪推動汽門搖臂，汽門便被打開，之後再隨著凸面的離開及汽門彈簧的作用而關閉。凸輪軸轉速是引擎轉速的1/2，而進排氣門也就因固定的凸輪角度而呆板的工作著。# n* s  B1 r, g9 H5 ?
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引擎運轉的基礎典型
在談汽門機構的工作特性之前，我們必須再確認一次四行程引擎的四個行程：進氣、壓縮、爆發、排氣周而復始。進氣時進汽門打開，活塞由上往下，有如針筒作用一般將空氣吸入氣缸。壓縮時進汽門關閉，此時汽缸形成一密閉的空間，活塞由下往上壓縮油氣，而壓縮比就是活塞在下死點和上死點時汽缸容積比例。油氣壓縮後，火星塞點火引燃油氣產生爆發，由爆發後產生的大量氣體將活塞往下推到下死點。爆發也是引擎四個行程中唯一的動力產生行程，其他三個行程都是需要消耗動力的，這也就是為什麼四行程引擎比二行程引擎”反應慢”的原因，因為二行程引擎每兩個行程就有一次是動力產生行程，而四行程則四次才有一次。爆發過後，排汽門打開，活塞由下往上推將汽缸內燃燒後的癈氣排出，活塞到上死點後關閉排氣門，並打開進氣門，準備下一次的進氣。$ N1 X& @; C2 `! Q& W2 p8 b) j
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汽門正時
引擎運轉時活塞與汽門運動之間相對關係的基礎典型在現實的引擎運轉時卻會遇到幾個問題：首先進汽門從打開到進氣之前會有延遲，因為進汽是由於活塞向下先形成真空，進而由於汽缸內外壓力不同才使油氣被吸入汽缸內。（各位若有使用針筒吸過墨水，你便可清楚這一過程。）此汽門從開始動作到完全打開也需要時間，而基於上述原因，若能讓進氣門在活塞向下之前先打開，則將可充分利用這整個的進氣行程。如果排汽門在排氣行程尚未開始時先打開，可以減少活塞上升時的阻力，此外活塞由下而上到達上死點時，汽缸內的癈氣並未能完全的排出，這時若將排氣門關閉的時間延後，便可利用由進汽門引入的新鮮油氣，將殘餘的癈氣”擠”出去，儘量減少癈氣的殘留影響引擎的動力輸出。以上汽門與活塞間的相對關係若以具體的圖形來表示，就稱為『汽門正時圖』。而早開的進汽門和晚關的排汽門會造成有進排汽門同時打開的重疊情況，稱為『汽門重疊（Valveoverlap）。引擎高轉速運轉時若能增加汽門重疊角度，將可抵消因高速運轉而凸顯的進氣延遲現象（其實高、低轉速時進汽延遲的時間是大約相同的，只不過高轉速時進氣時間縮短，則進汽延遲所佔的時間比例便相對提高）。但汽門重疊角度大的『高轉速型凸輪』，雖然具有較佳的高轉速動力表現，但在低轉速運轉時，將因為汽缸真空度不足及吸入油氣的流失而造成容積效率降低，導致低轉速動力不足、怠速運轉不穩的後遺症。

凸輪的特性
汽門機構的設計目標就是要讓進氣愈多，排氣愈乾淨。除了汽門正時外，汽門尺寸、揚程、加速曲線都會影響進排汽效率。這些因素乃是由凸輪軸（CamShift）的凸輪形狀及凸輪軸與曲軸的相對位置所控制。凸輪的形狀是以一圓為基礎，稱為『基圓』，並由汽門的開啟角度及關閉角度的1/2決定開啟點及關閉點（凸輪的轉速是引擎曲軸轉速的1/2），在決定揚程之後，凸輪的基本雛形就已出現，最後還要根據汽門加速曲線的需求修正凸輪的輪廓。汽門全開時與關閉時的高度差就稱為『揚程』（Lift），也可說是凸輪的基圓的中心到凸峰的距離減掉基圓的半徑所得的值。而汽門開始動作到完全打開或關閉所需的時間長短與凸輪軸角度的關係稱為『汽門啟閉加速度』，以圖形表現就成為『汽門啟閉加速曲線』。而引擎的容積效率正可由汽門揚程與凸輪角度所構成的曲線圖形來判斷。曲線下所圍成的面積越大則容積效率越高。當汽門尺寸及汽門正時不變時，汽門急開急閉可得到最佳的容積效率（也就是提高汽門加速度），當然最好是瞬間打開或關閉，但這在考慮對汽門座的衝擊力及受到傳統凸輪系統的先天限制（必須以圓弧面接觸以維持機構運轉之順暢），並不可能達成。此外適度的提高汽門揚程也可提高容積效率。

汽門機構的改裝
１．進、排氣道的拋光
進排氣道的拋光可減少氣道表面之粗糙度，其效果可分為二方面：一是拋光後，平滑的表面可有效降低進排氣阻力、減少空氣流經氣道時在氣道表面產生停滯的現象；一是拋光後可適度的加大氣道口徑，這加大的幅度並不算很大，可視為拋光後所帶來的附加效益，因為強度的考量無法大幅的加大。拋光後可加快進氣或排氣的流速，也就是加快進氣時的填充速度，在有限的氣開啟時間內，進量及迅速排氣將殘餘癈氣排得更乾淨，提高引擎的進氣效率及減少殘留癈氣所帶來的沖淡效果。
２．汽門打磨
汽門的打磨可分為兩個部分，一是進汽門頭的打磨；一是排汽門頭背面的打磨。進汽門頭的打磨使汽門頭的部份，凹的弧度更大，讓進汽門打開空氣進入汽缸時，由於汽門頭的弧度使其產生渦流，加速油汽的混合。而汽門頭背面的適度打磨則可造成在排汽時在排汽門附近產生渦流，造成排汽的回壓，如此一來就可再進一步加大排氣管的口徑，因為一部份回壓的問題已交由汽門負責。
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３．凸輪軸
凸輪軸可視為汽門機構的靈魂，因為汽門運作的一切性能舉凡：啟閉的正時角度、汽門重疊、揚程都是由凸輪的形狀所決定。為了方便說明我們就以兩支不同角度的Lancer 1.6的4G92SOHC引擎改裝用凸輪軸的數據來比較。首先是『揚程』：A凸輪是進氣0.373吋、排氣0.377吋，B凸輪則進、排氣都是0.432吋。開啟時間（Duration）：A凸輪是進氣258 、排氣262 ，B凸輪則是進氣275 、排氣270。而最重要的開啟時機（Timing）：A凸輪是進氣提前20 開、延後58 關，排氣提前62 開、延後20 關，B凸輪則是進氣提前32開、延後63 關，排氣提前63 開、延後27 關。把這提前和延後的角度再加上一個行程固定的180，就會得到前面所提的開啟時間。而汽門重疊角度則可由進氣提前和排氣延後的角度相加得到：A凸輪40 ，B凸輪：59。由這些數據再與原廠的凸輪角度數據相比較，就可大致判斷出一支CAM的基本性能。另一項關係汽門工作特性的因素是：汽門啟閉加速曲線。雖然一般的CAM製造廠並不會提供此一資料，但我們仍可以從凸輪的外形輪廓來做個概略的判斷。依其外形及性能特性大致上可分為下列幾種典型：A：基圓大、揚程短的，其特性是低速扭力良好，出力平順，但高速運轉則較差，適合需要平順扭力的RALLY賽車。B：基圓小、揚程長的，其特性是高轉速表現良好但低轉速其則軟弱無力，動力銜接性不良，尤其怠速可能抖動嚴重，動力要到高轉速才會『突然』湧現。一般來說場地車賽都會採用此種CAM，尤其是在大型跑道上比賽的賽車，力道在5000rpm後才出現的設計是常有的。C：基圓大、揚程長和基圓小、揚程短的設計，一般量產型車量大多屬於這一種，性能表現是較中庸的。這時你或許會問：道路用的改裝CAM是屬於那一種？我們給你的答案是：中庸但『稍微』偏高轉速型的。至於偏多少則視原車供油電腦及汽門彈簧的設計餘欲及匹配程度而定。當然車主能忍受的抖動程度也是必須考慮的。

汽門、彈簧及其它配件
汽門的重量及啟閉時加速度對汽門彈簧及整個汽門機構所造成的負荷，對動力表現及穩定度、耐用度有極大的影響，若能換上輕量化的汽門，則對汽門機構運轉的反應將有相當大的助益。汽門彈簧之所以要改裝，最主要目的是為了配合改了CAM後所造成的揚程及汽門加速曲線的改變，如此才能充份發揮其所欲達到的性能要求。若是CAM改變不大或彈簧仍足敷所需，則改彈簧的這筆預算就可省了。有一項不能省的就是可微調的汽門時規齒盤，如此才可做到準確的汽門正時調整（歸零）。普通的時規齒盤一齒是7 ~10，調整時只能以一齒為單位，無法做更精確的微調，造成汽門無法在最適當的時機啟閉，如此一來將失去改裝CAM的原意。其它如搖臂，汽門套筒等配件若有需要則也要配合改用強度高、輕量化的改裝部品，應付高轉速之所需和減輕機構之負荷。最後，如果你對汽門機構做了大幅度的改裝，你得去考慮供油系統配合的問題，必要的話也得一併改裝，但如此一來花費將是可觀的！

傳統的汽門機構的運作是呆板的，無法同時滿足高、低轉速之需求，可變汽門正時系統便因應而生，如HONDA的VTEC，NISSAN的NVCS，BMW的VACC都是這一類的設計，其中NVCS及VCSS系統改變的是凸輪軸的相位（正時），VTEC則是同時有高、低兩種凸輪供切換，尤其到了６代Civic更已發展到有３種凸輪在切換，充份應付高、中、低不同轉速之需求。

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作者:den0508
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進氣系統   
                                                                                                                                                                             
進氣系統包含了空氣濾清器、進氣歧管、進汽門機構。空氣經空氣濾清器過濾掉雜質後，流過空氣流量計，經由進氣道進入進氣歧管，與噴油嘴噴出的汽油混合後形成市適當比例的油氣，由進汽門送入汽缸內點火燃燒，產生動力。

一、容積效率
引擎運轉時，每一循環所能獲得的空氣量多寡，是決定引擎動力大小的基本因素，而引擎的進氣能力乃是藉由引擎的『容積效率』及『充填效率』來衡量。『容積效率』的定義是每一個進氣行程中，汽缸所吸入的空氣在大氣壓力下所佔的體積和汽缸活塞行程容積的比值。之所以要用在所吸入空氣在大氣壓力下所佔的體積為標準，是因為空氣進入汽缸時，汽缸內的壓力比外在的大氣壓力為低，而且壓力值會有所變化，所以採用一大氣壓的狀態下的體積作為共通的標準。並且由於在進行吸氣行程時，會遭受各種的進氣阻力，加上汽缸內的高溫作用，因此將吸入汽缸內的空氣體積換算成一大氣壓下的狀態時，一定小於汽缸的體積，也就是說自然吸氣引擎的容積效率一定小於１。進氣阻力的降低、汽缸內壓力的提高、溫度降低、排氣回壓降低、進汽門面積加大都可提高引擎的容積效率，而引擎在高轉速運轉時則會降低容積效率。

二、充填效率
由於空氣的密度是因進氣系統入口的大氣狀態（溫度、壓力）而有所不同，因此容積效率並不能表現實際上進入汽缸內空氣的質量，於是我們必須靠〞充填效率〞來說明。〞充填效率〞的定義是每一個進氣行程中所吸入的空氣質量與標準狀態下（1大氣壓、20℃、密度：1.187Kg/㎡）佔有汽缸活塞行程容積的乾燥空氣質量的比值。在大氣壓力高、溫度低、密度高時，引擎的充填效率也將隨之提高。由此也可看出，容積效率所表現的是引擎構造及運轉狀態所造成引擎性能的差異，充填效率表現的則是運轉當時大氣狀態所引起引擎性能的變化。

進氣岐管與容積效率
另一項影響容積效率的重要因素是進氣歧管的長度，由此也引發了與容積效率有關的『脈動』及『慣性』兩種效應。

一、脈動效應
引擎除了在極低的轉速外，進汽門前的壓力在進汽期間會不斷的產生變動，這是由於進汽閥門的開、閉動作，使得進氣歧管內產生一股壓縮波（CompressionWave）以音速的大小前後波動。假如進汽歧管的長度設計正確，能讓壓縮波將在適當的時間到達進汽閥門，則油氣可藉由本身的波動進入汽缸，提高引擎的容積效率，反之則會導致容積效率下降，此現象稱為進氣歧管的脈動效應，又稱『共震效應』。
二、慣性效應
進汽閥門打開，空氣流入汽缸內時，由於慣性的作用，即使活塞已經到達下死點，空氣仍將繼續流入汽缸內，若在汽缸內壓力達最大時，關閉進汽閥門的話，容積效率將成最大，此效應稱為慣性效應。若想得到最佳的容積效率必須同時考律脈動效應及慣性效應，也就是說在汽缸壓力達到最大，關閉進汽閥門的同時，前方進氣歧管內的壓縮波也同時達到最高的位置（波峰）。較長的進氣歧管在引擎低轉速時的容積效率較高，最大扭力值會較高，但隨轉速的提高，容積效率及扭力都會急劇降低，不利高速運轉。較短的進氣歧管則可提高引擎高轉速運轉時的容積效率，但會降低引擎的最大扭力及其出現時機。因此若要兼顧引擎高低轉速的動力輸出，維持任何轉速下的容積效率，唯有採用可變長度的進氣歧管。

進氣系統的改裝
進氣系統的改裝基礎就是要提高引擎『容積效率』，要達到此一目的通常可由以下的方式著手：
一、空氣濾清器
進氣系統改裝的入門工作就是換用高效率、高流量的空氣濾清器濾芯，市場上常見的品牌有K&N、HKS、ARC等。換裝高流量的空氣濾芯可降低引擎進氣的阻力，同時提高引擎運轉時單位時間的進氣量及容積效率，而由供油系統中的空氣流量計量測出進氣量的增加，將訊號送至供油電腦（ECU），ECU便會控制噴油嘴噴出較多的汽油與之配合，讓較多的油氣（並不是較濃）進入汽缸，達成增大馬力輸出的目的。若換了濾芯仍不能滿足你的需求，可將整個空氣濾清器總承換成俗稱〞香菇頭〞的濾芯外露式濾清器，進一步的降低進氣阻礙，增強引擎的〞肺活量〞。目前市場上知名度最高的當屬HKS的POWER FLOW。
二、進氣道
進氣道的改裝可分成形狀及材質兩方面來談。改變進氣道的形狀目的在於進氣蓄壓（以供急加速時節氣閥突然全開之需）及增加進氣的流速，但這類產品通常有特殊性的限制，也就是說Ａ型車所用的若裝在Ｂ型車上並不一定能發揮其最大的效果，如前一陣子所流行的『進氣肥腸』，形狀便是仿造ＭＵＧＥＮ廠車上所用的，也就是喜美專用，裝在其它車種則效果可能會打折扣。改變進氣道材質乃是著眼於不吸熱及重量輕，目前最常用的就是碳纖維的材質，其不吸熱的特性，能讓進氣的溫度完不受引擎室的高溫所影響，讓進氣的密度較高，即單位體積的含氧量增加，提高引擎出力，唯一缺點是價格高不可攀。進氣道的改裝常是形狀及材質同時改變以收最大效果，同時將空氣濾清器一併拆除，並將進氣口延伸至車外，直接對準前方，以便隨車速提高增加進氣壓力，提高進氣量。
三、直噴式歧管
在賽車引擎上所需要的是高轉速的動力表現，可犧牲低轉速時的馬力輸出，因此都將進氣歧管盡量縮短並取消空氣濾清器，充份消除進氣阻力，以求得最佳的高速表現。傳統式後方進氣前方排氣的引擎型式，在換裝直噴式進氣歧管後，所面臨的最大問題是如何由車外導入足夠的新鮮空氣。直噴式的進氣歧管與經過空氣動力學設計的碳纖維進氣道是最佳的組合，也是目前比賽廠車的不二選擇。尤其在將引擎降低後，利用引擎上方所空出的空間，安裝一大型進氣導管，開口並與車頭水箱護罩充份密合，讓空氣能有效的送達後方的進氣歧管。目前的CLASS-Π廠車則直接將汽缸頭反置（Reverse-Head），如此一來進氣歧管便直接對準車頭，進氣又變得更直接了。
四、二次進氣
目前市面上有許多利用二次進氣原理所製成的產品，使用的人不少，價格也都不便宜。之所以稱它為〞二次進氣〞乃是因為除了原有從空氣濾清器吸入的空氣外，另外再利用進氣歧管的真空壓力差，從引擎PCV（曲軸箱強制通風）管路外接另一進氣裝置，導入適量的新鮮空氣來達到提高容積效率的目的。二次進氣所能得到的動力提升效果最主要的是在前段（低轉速），因為在節氣閥全開，空氣大量進入真空度降低時，二次進氣裝置所能導入的空氣量相形就變得微不足道了。二次進氣裝置最重要的就是要維持『適量』的進氣，目前市面上產品的差異，就在於控制導入空氣的進氣量的方法各家不同。若進氣的量太少，則效果不佳，太多則會降低真空度，影響煞車真空動力輔助器（Air-Tank）的輔助力，使煞車所需力道變得較重，而所謂的『適量』則是廠家研究、實驗所得的結果。進行大幅度的進氣系統改裝時，必須考慮與供油系統的配合問題。若只是大幅的增強進氣能力，而供油系統無法提供足夠的供油量與之配合，則勢必無法達到提高馬力的目的，因為引擎所需的是比例適當的油氣而不只是大量的空氣。此外在實用上必須考慮噪音的問題。以往談到噪音大家通常只想到排氣管所產生的聲浪，而忽略了進氣也會產生噪音。您也許不知道，在裝了觸媒轉化器的ITC賽車，進氣的噪音幾乎大過排氣的聲浪。因此若您是『實用性能型』的車主，換個高流量的濾芯或許就能符合您的需求，是否再往上換可能需要再三思。

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引擎燃燒與爆震
汽車的動力來自引擎，而引擎動力的產生是利用汽缸內油氣的燃燒所產生的爆發力推動活塞而來，因此要獲得良好的引擎性能就要從提高引擎的燃燒效率著手，從汽缸內油氣燃燒的基本理論找出提高引擎燃燒效率和熱效率的方法來提高引擎性能。

但是在工程師們想進辦法來提高引擎性能的同時，卻因為爆震(Knocking)的發生而受到種種的限制，而一具最高性能的引擎就是在燃燒與爆震的交互作用和互相牽制下得出的妥協。

『燃燒與爆震』不但是研究引擎的基礎，也是判斷引擎優劣的依據，更是引擎改裝的基礎，因此燃稍與爆震可說是一切討論有關引擎性能的入門，更是談引擎改裝時的立論依據。

燃燒
因為引擎的燃燒循環是在汽缸這各小容器中進行，而且有溫度、壓力、熱傳導、殘留廢氣等變因，所以比起一般的燃燒來得複雜許多。目前有很多有關引擎的理論都是由實驗得來的，就因為是由實驗得來的所以有很多因素都有不同的解釋，甚至可能尚未被發現，因此讀者或可從本文中獲得啟發，找到其他有利引擎燃燒的好方法。在進入主題之前我們必須先介紹兩個名詞：空燃比(Air-Fuel Ratio)和空氣過剩率λ(Excess AirRatio)。
空燃比A/F是進行引擎燃燒反應時所需的空氣重量和燃料重量的比例，空然比小表示油氣比較濃，反之則比較稀。如果根據汽油燃燒的化學反應方程式，我們可以算出汽油完全燃燒的理論空燃比為15.1:1，但是在實際的燃燒情況中，如果要達到完全燃燒，所需的空氣量往往比理論上所需的更多而實際上所需的空氣和理論上所需的空氣量的比值就稱為空氣過剩率λ，λ越大表示所供給引擎的空氣量越大。A/F和λ在談到有關引擎的工作原理和廢氣汙染控制上都會再出現，所以比必須先在此提出。引擎每完成一次進氣、壓縮、爆發、排氣四個行程的循環，曲軸轉了2圈也就是720°，在引擎轉速為3000rpm時，曲軸轉速為每分鐘3000轉，也就是說引擎每分鐘要進行1500次的循環，完成每一次油氣燃燒的時間遠小於0.01秒。要去討論這0.01秒內快速進行的燃燒過程有相當的困難，[因此我們必須想像成用很慢很慢的慢動作來看引擎的燃燒過程。若用這樣的方式來看引擎的燃燒過程，我們可以將它概分為點火、燃燒、淬熄三個步驟：
一、點火
當供油系統將混合好的油氣送入汽缸內，經由活塞壓縮後，點火系統的高壓線圈便會傳送一電流至火星塞，利用火星塞兩極之間的高電壓引燃油氣，（亦可說是高電壓使汽油分子產生游離作用，進而和氧離子結合，造成氧化作用）。為了引燃油氣，必須對油氣提供一相當的能量，這個能量我們稱為『最小點火能』（Minimum IgnitionEnergy）。最小點火能越小，點火越容易。這一油氣引燃的過程相對於接下來的油氣燃燒速度來說，速度是比較緩慢的，而這一緩慢的氧化過程稱為『點火』。『點火』所耗去的時間約佔整個燃燒行程的10 %，而這段時間所耗去的油氣也少得為不足道。
二、燃燒
點火階段可視為油氣燃燒前能量的累積，當點火完成後，火焰便開始以燃燒壓力波的形式向外傳播，其傳播的方式是以火星塞為中心，一層一層依序向外燃燒，就如同將石頭丟入水中，在水面形成漣漪一般。在火焰向外傳播時，在已燃燒和未燃燒的油氣之間，有一進行燃燒氧化反應的反應帶，我們稱為『火焰波前』。火燄波前的範圍大小會影響燃燒的反應速率和汽缸內壓力上升的速率。油氣燃燒的速度對引擎的性能有決定性的影響，燃燒的速度越快，引擎的性能越好，爆震發生的趨勢也越低。
三、淬熄
對引擎的燃燒來說，汽缸壁是燃燒波所能到達最遠的邊界，汽缸壁由於有冷卻系統的作用，溫度大都維持在 200℃左右，這相對於700℃以上的火燄溫度來說是很低的溫度，所以當燃燒波傳到汽缸壁時，火焰的溫度便立刻下降，使得汽缸壁附近燃燒波的氧化作用因而減緩甚至中斷，而這趨緩的氧化反應便產生了不完全氧化的產物HC及CO。這一氧化反應較緩和的區域我們稱為『淬熄層』，淬熄層越小，表示汽缸的熱傳損失量越少，引擎的熱效率較高、出力較大。

影響引擎燃燒的因素：
一、影響點火的因素：
點火的難易乃由『最小點火能』所決定，最小點火能則是受燃料的分子量、混合氣的濃度、火星塞電極的形狀與間隙、汽缸溫度、混合氣氣體流動的影響而產生變化。燃料的分子量越小、汽缸的溫度越高，其最小點火能越小，點火越容易。混合氣的濃度稍濃於理想空燃比（14.7:1），並能在汽缸內快速的流動使油氣更均勻，皆有助於點火。而火星塞對點火的難易更有決定性的影響，火星塞的電極間隙若減小則最小點火能將增大，不過間隙也不是越大越好，因為間隙大則跳火時間縮短，不利於點火，所以間隙直必須取兩者的折衝。火星塞中央電極的直徑越大，點火所需的電壓必須升高，若將電擊形狀改為尖型，將有利於點火。此外，火星塞的熱度等級越高，表示中央電極不易散熱，因此對點火越有利。但是當火星塞熱值過高或汽缸過熱時，將使油氣在火星塞未點火前及自行點燃，稱為〞預燃〞（Preignition）是異常燃燒的一種，有別於爆震，但同樣對引擎將產生不利的影響。有人會改用電極為針型、且導電性較好的火星塞，為的就是加速完成點火。0 Y"
二、影響燃燒的因素：
１、空燃比
燃燒速度會因為混合氣的組成、壓力、溫度而變化，影響最顯著的是空燃比，稍濃於理想空燃比（14.7:1）時可得到最大的燃燒速度，若空燃比低或高達到某一界限以上時，火燄便不再前進，此界限稱為『燃燒界限』。汽油的燃燒界限是空燃比２２：１～８：１可安定運轉的極限是１８：１。所謂『稀薄燃燒引擎系統』技術（Lean BurnCombustion System） 就是讓引擎在盡量接近燃燒界限的下限且不產生爆震的情況下運轉。
２、火星塞的位置
火星塞的位置雖對燃燒的速度沒有影響，但是它決定了相同燃燒速度下完成燃燒所需的時間。火星塞和汽缸必的距離越近，則完成燃燒的時間越短。因為油氣燃燒的過程也是引擎最主要的加熱、加壓過程，這段時間的長短，直接影響到引擎的熱效率，也影響到爆震的趨勢。火星塞的最佳位置就是在燃燒室的中央，而為了達成此一設計，多氣門和雙凸輪軸的設計是必然的趨勢。
３、進、排氣壓力與進氣溫度
進氣壓力的提高可促使油氣燃燒的速度增加，而進氣溫度升高卻會使容積效率和混合氣密度降低，導致火燄傳播速度下降。當排氣壓力越高時，則每循環殘留在汽缸內的廢氣越多，使能吸入的新鮮混合氣減少，而隨著殘留廢氣比例的增加，燃燒時的阻礙亦增大，火燄傳播的速度因而降低。要提高進氣壓力最常用的方法就是利用Turbo-charger 或Super-Charger，而賽車引擎通常用碳纖維來作為進氣道的材料，除了重量輕外，最重要的就是取碳纖維不易吸熱，本身的溫度不會因為引擎室的溫度升高而升高，可大幅降低進氣溫度。至於要如何降低排氣壓力，當然是從排氣管著手，而又以頭段的影響最大。
４、進氣速度
進氣速度影響了進入汽缸內油氣的流動，油氣的流動除了可以讓油氣的混合更均勻，更可產生攪動的作用使燃燒火燄和未燃燒的油氣容易混在一起，增加火波前的範圍，加快燃燒的速度。進氣速度與燃燒速度成近乎正比的關係，進氣速度越快，燃燒的速度越快。而進氣的速度與進氣歧管的口徑與長度、汽門設計、燃燒室幾何形狀有關。
５、壓縮比
壓縮比的增加會同時影響燃燒時的溫度與壓力，並讓油氣分子間的距離變小，而油氣的燃燒速度也隨著壓縮比的增高而增大。高性能引擎都想辦法在不發生爆震的前提下盡量的提高壓縮比，不但自然吸氣引擎是如此，就連增壓引擎的壓縮比都已提高到超過9.0:1以上的水準。要提高壓縮比最簡單的方法就是改用較薄的汽缸墊片。
６、點火正時
引擎的最大功率輸出是取決於油氣燃燒產生最大氣體壓力時活塞的位置，而這個位置的改變可經由點火正時的改變來達成，最理想的點火正時角度就是要讓燃燒過程完成一半時，活塞位置恰抵達上死點，此時活塞正好完成壓縮行程準備往下運動，因此燃燒所產生的最高壓力可完全用來把活塞往下推，這就是產生最大燃燒速度點火正時。

三、影響淬熄的因素
淬熄主要受到燃燒室的形狀、汽缸壁的溫度與粗糙度的影響。淬熄的發生是主要是由於火燄接觸到燃燒室的壁面，因此要在相同的燃燒室容積下使燃燒室的表面積越小，減少淬熄量，一般而言燃燒是的形狀越規則越能達到此目的。而淬熄也是熱導傳的結果，所以燃燒室的溫度越高，則熱傳量越少，火燄也就越能接近壁面，淬熄層就越薄，被淬熄的氣體容積就越少。但是汽缸壁的溫度卻被材料所能承受的熱應力及爆震的發生所限制，所以只能維持在一相當的低溫下。此外，降低燃燒室的粗糙度也可減少淬熄量及熱傳量，提高熱效率。

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四、爆震
『爆震』是引擎燃燒過程中所產生的異常燃燒現象，它除了使引擎震動加劇外，並產生敲擊聲、降低引擎出力、損傷引擎結構。爆震可說是引擎設計者的天敵，許多提昇馬力、降低油耗、減少汙染的設計，如高壓縮比、增壓裝置、提高汽缸壁工作溫度（材料科技的進步使得強度上無虞）等，都因為爆震的產生而受到限制。

爆震的特性是開始時點火及燃燒波的傳播都正常，但是最後應該燃燒的一部份油氣，我們稱為『尾氣』（EndGas），因為受了燃燒後氣體膨脹所造成的壓縮作用，使其體積縮小、溫度和壓力升高，在燃燒波尚未傳到該處之前，一部份油氣的溫度已經達到『自燃點』，到達自燃點後在經過一段時間的『自燃點火延遲』後就會自行引燃，並且以300m/s～200m/s的速度迅速向外傳播，而當正常燃燒和爆震兩個方向相反的燃燒壓力波相遇時，會產生劇烈的氣體震動，並發出特有的金屬撞擊聲，所以稱為『爆震』。輕微的爆震無法被人的感官所察覺，在此我們稱它為『無感爆震』，因此當你能感覺得到引擎爆震所產生的噪音和震動時，這時的爆震情況已經嚴重得超乎你的想像，我們稱它為『有感爆震』。有感爆震持續一段時間後，將使得活塞、汽缸頭、汽門、活塞環等，產生嚴重的損壞。

１、燃料的辛烷值
燃料的抗爆震性是以辛烷值（OctaneNumber）來表示，通常分子構造簡單、碳數多、鍊長者的抗爆震性優秀，而選用辛烷值較高的汽油是減少爆震發生的最直接方法。汽油辛烷值的選用必須與引擎的縮比配合，理論上壓縮比8~9用辛烷值92~95的汽油，壓縮比9~10用辛烷值95~100的汽油，否則壓縮比高的引擎若使用辛烷值低的汽油，將造成爆震連連、引擎無力、過熱、機件損耗。而壓縮比低的引擎若誤用辛烷值較高的汽油，不但不能增大引擎的出力，反而可能因燃燒溫度過高造成引擎過熱。
２、燃燒室的設計
火星塞的的位置影響了完成燃燒所需的時間，這段時間就是尾氣所受的加壓和加熱時間，時間的長短直接影響爆震發生的趨勢。因此燃燒是的形狀若能讓壓縮時油氣的流動性佳、沒有死角，並採用熱傳導效率較高的材料（如鋁合金），讓汽缸內的溫度不易累積，使尾氣保持較低的溫度也可減少爆震的發生。
３、積碳
燃燒室內如果有積碳會影響燃燒室的散熱並造成壓縮比的提高，讓原本不會發生爆震的引擎也發生爆震。積碳發生的原因除了引擎本身所產生的以外，在汽油中添加辛烷值提升劑更會加速積碳的累積。以國內所能買到的95無鉛汽油，對很多高壓縮比引擎來說並不夠用，很多車主都要選擇添加辛烷值提升劑來維持引擎的出力和消除爆震，在爆震與積碳的惡性循環下，添加辛烷值提升劑就有如引鴆止渴一般，還請車主三思。
４、壓縮比
引擎的熱效率是與其壓縮比成正比，壓縮比越高引擎出力越大，但是壓縮比的上限卻因為爆震的發生而受到所限制，壓縮比與爆震的發生有極密切的關係，壓縮比越大，爆震的趨勢和強度越強。因為提高壓縮比會同時增加汽缸內的溫度和壓力，使尾氣的溫度和壓力升高，增強爆震的趨勢。此外壓縮比的提高也會讓汽缸內的殘留廢氣對油氣的沖淡做降低，造成燃燒室的溫度上升，促成爆震的發生。
油氣混合比過稀或混合不均勻都會造成爆震。較濃的油氣將使尾氣的自燃點火延遲時間增加，但也會使燃燒較不完全，產生的熱量較少，使得燃燒最後的溫度降低，減少爆震的發生，但也導致燃料用量增加，熱效率下降，同時降低引擎出力。有些引擎的爆震控制系統就是在爆震感知器偵測出爆震訊號時，供油系統便會適度的提高油氣濃度，直到爆震消除為止。
5、進氣溫度與汽缸溫度
進氣溫度與汽缸溫度的增加會使引擎的容積效率降低，使完成燃燒所需的時間增長，亦即尾氣被加壓及加熱的時間增長，增加尾氣的溫度和壓力，造成爆震。由此我們可以知道當引擎溫度過高時，對引擎所成的損害並不是直接由於高溫所造成（和汽缸內的溫度相比那就稱不上高溫了），而是因為汽缸壁溫度上升導致嚴重的爆震，因為連連的爆震所產生的嚴重破壞。
6、點火正時
若點火過早活塞在壓縮行程抵達上死點前燃燒掉的油氣較多，會使活塞進行壓縮時所需的力量增加，同時也會提高燃燒室內的最高溫度與壓力，而易產生爆震。若點火正時延遲，大部分的油氣都在活塞過了上死點以後燃燒，燃燒時活塞已經往下運動，可以底消掉一部份燃燒後氣體膨脹所導致的壓力升高作用，減輕爆震的趨勢。不過假如點火過於落後，引擎的功率及效率都將降低。雖然點火正時的延遲會造成引擎無力、耗油增加，但是對於爆震控制方式的選擇大多以改變點火正時為主，因未改變點火正時比起其他消除爆震的方法要來得簡單、經濟、可行，尤其在電子技術發展成熟的今天更是如此。
7、進氣壓力
進氣壓力提高可使油氣密度變大，燃燒所產生的總熱量較多，會使燃燒的最後溫度上升，易於產生爆震。這說明了使用增壓進氣裝置時，不論渦輪增壓或機械增壓常要適度的配合降低壓縮比，並結合爆震控制系統以防止爆震的發生。其中渦輪增壓系統（TurboCharger）更因為會同時造成進氣溫度上升，所以有進氣冷卻器（Inter-Cooler）的出現，以降低進氣溫度提高容積效率並減少爆震的發生。

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供油系統作者:den0508
轉自http://bbs.8855.com.tw/redirect.php?tid=41837&goto=lastpost

供油系統                                                                                                                                                                                                                    
以前談到供油系統時還分為化油器和燃油噴射系統兩種，但是就馬力輸出、燃油效率、廢氣汙染、可靠度．．．．各方面來說，化油器比起燃油噴射系統可說是一無是處，所以我們可以說：化油器的時代已經過去，它已成為歷史名詞，無討論的價值。所以，以後談到引擎供油系統就是單指燃油噴射系統。1 F$ X$ ~6 C5 q: R% W3 R: b
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噴油系統是由燃油輸送系統、感應器系統、電腦控制系統所組成。
它的工作原理簡單來說就是利用汽油幫浦將汽油加壓以後，從油箱送進高壓油路，經過壓力調整器的調節作用，使系統中的供油壓力維持在2.0~2.5 Kg/c㎡，也就是將送到噴油嘴的汽油壓力保持在2.0~2.5Kg/c㎡（30~38psi）。* L9 S4 y; H, C
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同時由各感應器將引擎的進氣量及運轉狀態以電壓訊號的形式傳送到供油電腦（ECU:Electronic ControlUnit），ECU根據這些電壓訊號加以分析，算出所需的噴油量，也就是算出噴油嘴的噴油時間，然後再將噴油訊號傳送到噴油嘴的線圈，噴油嘴接受噴油訊號後，將噴油閥打開，汽油便噴到進汽門前方的進氣岐管內，再隨著進汽門的打開進入汽缸內。9 n  M/ s3 m2 d, w  E
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噴射系統的分類
一、依噴射（噴油嘴）位置分類：
１、節氣閥體噴射式（Throttle Body Injection）又稱為單點噴射（SPI:Single PointInjection），只使用一或二支噴油嘴，裝在節氣閥上方，以較低的壓力噴出汽油，汽油與流經節氣閥的空氣形成混合氣後，必須先通過進氣歧管再由進汽門進入汽缸。但是油氣流經進氣歧管時，部份油氣會在歧管壁附著，並且會因進氣歧管的形狀、長度不同而造成各缸混合氣分配不均。因為油氣從節氣閥到汽缸必然會有的時間延遲，因此引擎加速時的反應會較慢。
２、進氣口噴射式（PortInjection）又稱為多點噴射（MPI:Multi-PointInjection），每一缸的進汽門口之前各有一支噴油嘴，對準進汽門，以2~5Kg/c㎡的高壓將汽油噴出，而與進氣歧管中的空氣一起進入汽缸，形成混合氣。如此一來進入各汽缸油氣的混合比得以平均。

二、依噴油方式分類：
１、連續噴射式（Continuous Injection），又稱機械噴射式，噴油嘴在引擎運轉時不斷的噴油，而噴油量的控制是經由改變供油壓力來達成。
２、程序噴射式（Timed-Manifold Injection），使用電子式噴油嘴，需要噴油時將噴油嘴的線圈通電，使柱塞因為磁力的作用而往上提升，噴油嘴便可噴油。噴油量是由噴油時間的長短來控制，單位是微秒（ms）。

由於機械噴射已經是過時的設計，因此目前市面上的車種幾乎都採用效率及經濟性較佳的程序式噴射。而單點噴射除了價格較低、結構簡單外，也無任何可和多點噴射媲美之處，況且它還有許多和化油器相同的缺點（效率低、各缸油氣分配不均），因此多點噴射（MPI）可說是現代噴射供油系統的主流。舉例來說：OPELCORSA手排和自排車型，同樣１．４升的引擎，就只因為多點和單點這一字之差，馬力相差了２２匹。要知道，若想經由事後改裝讓引擎馬力提高２２匹，花費可能不小於六位數，讀者不可不慎。 l

由此可知多點、程序式噴射系統將是現代引擎的唯一選擇。此外，結合了電腦噴射供油控制系統和自動變速箱控制系統的『集中式引擎管理系統』更是目前汽車設計的趨勢。它將兩者的工作特性充份協調、整合，讓引擎與傳動系統的效率得以充份發揮。$ A9 \6 }" J4 @2 y+ N- K
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三、依空氣流量檢測方式分類： ]
進氣量的檢測方式分為直接和間接兩大類，一種是以進氣歧管絕對壓力感應器（MAP Sensor：ManifoldAbsolute PressureSensor）測出的進氣歧管壓力和引擎轉速間接計算求得。另一種則是以空氣流量計直接測得。較常見的空氣流量計有三種：翼板式、熱線式、卡魯曼渦流式。目前市場上的車種是以MAP及熱線式空氣流量計為大宗。

供油量的計算
供油量的多寡是以噴油嘴燃料噴射時間的長短來計算，供油電腦 （ECU）根據空氣流量、引擎轉速、及各個感應器所提供的補償訊號，利用原先設定的供油程式算出所需的供油時間，這個供油程式我們可以用圖形的方式來表現。8 o( k% h2 F# z" D5 Q0 I3 I2 P9 i8 z
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ECU所算出的燃料噴射時間是『基本噴射時間』、『補償噴射時間』和『無效噴射時間』的總和，單位是微秒（ms），1ms＝0.001秒。其中噴油嘴在單位時間內所噴出的汽油量是由噴油嘴本身口徑的大小及噴油壓力大小所決( A9 J4 w% l" \" @
定。
一、基本噴射時間
基本噴射時間是由進氣量（此處是指重量）和引擎轉速所決定。當你踩下油門踏板時，控制的是節氣閥的開啟角度，開度越大進氣量越大，供油電腦根據空氣流量計測出的進氣量及當時的引擎轉速來和預先所設定的供油程式比較後，算出所需供油量和相對的噴射時間。
二、補償噴射時間
補償噴射也就是一般人所稱的『提速』，它是由各種感應器偵測出引擎當時的工作狀況及負荷，將訊號傳給電腦 （ECU）以後，算出所需額外的供油量，用以維持引擎穩定、順暢的運轉。補償噴射程式的設定是一複雜的工作，也因車而異。

一般來說的補償噴射程式大致有下列幾項：
１、冷車啟動補償
２、暖車補償
３、怠速後啟動補償
４、高溫時補償
５、加速補償
６、高轉速、高負荷補償
7、理論空然比回饋補償
８、斷油控制

三、無效噴射時間
噴油嘴從線圈通電到全量噴油之間會有一段延遲時間，稱為『開啟延遲』，而線圈斷電後到完全停止噴油也有一段延遲時間，稱為『關閉延遲』。

由於開啟延遲時間大於關閉延遲時間，所以實際的供油量將少於所需，而開啟延遲時間減掉關閉延遲時間就稱為『無效噴射時間』。為了得到正確的供油量，必須把無效噴射時間算進去，也就是說在算出供油量以後要再加上無效噴射時間噴出的油量才會和所想要的相同。因此，無效噴射時間也可視為補償噴射的一項。

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供油系統的改裝
引擎的最佳空燃比為14.7:1，但若在高轉速、高負荷時若想要求得較高的引擎出力，通常要將空燃比提高到 12:1~13:1。供油系統的改裝就是要『在適當的時候適量的提高供油量』，讓空燃比適度變大，這『適時』與『適量』也是判斷供油系統的優劣，夠不夠聰明的依據。$ a, l3 @+ R' X5 _: I" E

噴射供油系統的改裝可分為改硬體和改軟體兩大類，改硬體的目是要提高單位時間的供油量。改軟體主要是改變它的供油程式，由於原車的供油程式是考慮了廢氣控制、油耗經濟性、運轉穩性定、引擎材料耐用性所得的設定，所以在馬力的輸出表現上，往往無法達到注重性能的使用者的需求，例如大家最殷切需求的高轉速、高負荷時的表現，往往呈現供油量不足的窘況，這時就有賴改裝軟體來達成。以下我們就針對供油系統的改裝項目，一一說明。

一、調壓閥
在多點噴射油路系統中的壓力調整器，它負責對噴油嘴提供一固定的壓力，壓力越大那麼相同的噴射時間噴出的汽油量越多。調壓閥是裝置在壓力調整器之後的回油管，經由調整可將噴油嘴的噴油壓力提高（一般約可提高20%），進而達到不更動供油模式的情況下增加噴油量（約可增加5%~10%）。加裝調壓閥可說是供油系統的改裝中最花費最便宜的，其安裝也相當容易，只不過在調整壓力時，需借助汽油壓力表才能量測調出的壓力。

目前市場上，對換排氣管、改進氣裝置、換高壓縮比汽缸墊片、裝MSD點火系統，這類小幅改裝的車，通常用加裝條壓閥來彌補其高轉速時噴油量的不足，效果不錯而且經濟。事實上，調壓閥就是MSD點火系統的附屬配件之一。在此要告訴大家一個小常識，若你的車在靜止起步油門踩下的瞬間會出現短暫的爆震現象，裝個調壓閥也許就可改善。

二、噴油嘴
噴油嘴的大小決定了單位時間的噴油量，改用口徑較大的噴油嘴是提高噴油量的最直接方法，要換到多大則需視引擎的改裝程度而定。改噴油嘴最大的困難是可相容噴油嘴的取得，通常同車系或同系列引擎的噴油嘴才可相容，最常見的就是喜美可換用雅哥的噴油嘴，可增加約25%的噴油量。

改調噴油嘴所獲得噴油量的增加是全面性的，也就是從低轉速到高轉速噴油量都會增加，這可能會造成中、低轉速時的供油過濃，導致耗油量增加和運轉不順。通常”動過大手術”的引擎才會需要大幅的增加供油量，一般車主所需要的通常是高轉速和重負荷時適度的增加噴油量，這就有賴軟體的改裝才能達成。但有個情況就是引擎大幅改裝後，也許高轉速時所需的噴油時間比引擎運轉一個行程的進氣時間還長，造成噴油嘴持續的噴油都無法提供足夠的油量，這時加大噴油嘴已是必然的選擇。?

三、供油電腦晶片
車廠在設計一具引擎時便已將原先設定好的供油程式燒錄在ROM上，這個程式通常是油耗、汙染、運轉平順度等條件妥協下的產物，而且是不可更動的。就因為不可更動，所以若想改變供油程式就必須換用另一種模式的ROM。通常專業改裝廠都會供應種車型的改裝用電腦晶片，改裝時要先把原電腦的晶片取下（通常原廠供油電腦的ROM都直接焊在電路板上），焊上一個IC座（如此一來可方便日後再更換），再插上改裝用的晶片。如此所得的供油程式仍是固定的，它只是對原車的程式做修正，其中很重要的一項是可將補償噴射程式中的斷油控制時間延後甚至取消不再有斷油之限制。

要注意的是每一種改裝用晶片都有它設定的適用條件（也就是改裝的程度），改裝時必須選用和您愛車改裝狀況相近的晶片，才能得到最佳的效果，否則可能適得其反。晶片的選用唯有尋求經驗豐富的改裝廠諮詢。一個晶片一種供油程式，聰明的讀者一定會想到：如果裝上兩個、三個，結果又如何呢？沒錯，國內以前就有改裝廠將兩個或三個不同供油模式的晶片，同時裝在同一片電路板上，駕駛人可由一個外接到車內切換開關，隨意選擇所需的供油模式，就有如切換自動變速箱的Ｐ檔、Ｅ檔、Ｓ檔一般，以應付不同車主的需求。

四、可變程式供油電腦
這是供油系統改裝中最貴也最有效的一項，在國內改裝界最為大家所熟悉的就是HALTEC電腦。經由這個電腦車主可依照愛車引擎的改裝程度，配合空燃比計的測量，設定出最佳的供油程式，也就是前文所提的基本噴射程式以及各個補償噴射程式都可利用外接手提電腦任意更改。它與改晶片最大的不同，也是它最大的優點是日後引擎再作更動、改裝時，若出現原有供油程式不合用情況，可經由程式的修正立刻獲得解決。改裝可變程式電腦後，原車的供由電腦便廢棄不用，但較高等級的電腦能將原車的所有感應器功能悉數保留，也就是說各種供油補償程式都可正常運作，也可更改，不因獲得高性能而將運轉順暢度與實用性犧牲。" Q2 `. `0 [3 D! Z4 H

改裝可變程式供油電腦的最大困難並不在於安裝，而是供油程式的設定與最佳化修正。這往往需要借助經驗和儀器，經由不斷的測試才能達成。目前改裝廠的作法是先選定一個基本模式為基礎，再經由實際的運轉和測試逐步的修正，直到滿意為止。; a3 S. N2 x* c# ~0 i3 g0 c9 {

供油系統的改裝最大的Know-How在於軟體的設定，但隨著電腦科技的進步，體積越來越小、記憶體容量越來越大、功能越來越強，未來的引擎供油系統也許已經沒有改裝的必要，因為具備多重模式和自我學習功能的供油系統在不久的將來將會出現。也許以後你車上的供油系統，行駛在市區、山路、高速公路、鄉間小路將各有不同的供油模式。到那時談供油系統的改裝就沒有意義了

fissa

待续....学习勒！

kong

学习!!!!!!!!!!!!!!!

双刃剑

COPY到手机里了，单双号可以在地铁里学习......

maxfree_gz

精彩，学习学习。
单单改ECU，能否做到增加动力，而且节省燃油呢？