[Modi-ctionary]源自於WRC賽事的改裝技術:
Anti-Lag System 偏時點火系統
「偏時點火系統」是渦輪車用來克服渦輪延遲的一種系統,最早起源於WRC賽事,在這競爭激烈的世界越野拉力賽中,講求的除車手本身的能力外,車輛的設定更是攸關勝負的重要條件,雖然一般認為這些Rally Car注重的是底盤系統與車體選擇方面,但這其實是 FIA 對動力單元 的限制給人的誤導。
在過去,賽制規定最高等級的A8組僅能使用市售 2000c.c.引擎(2011年開始為符合環保趨勢更改為1600c.c.引擎),並需是 2500 台以上年產量之市售量產車,馬力調校更以 300 匹馬力為上限、渦輪本身則規定安裝限制進氣量的限流器,更別說在安全方面的要求簡直可用吹毛求疵來形容。
在這嚴苛限制下,各廠隊無不大動腦筋到沒有規定的扭力表現上,而最直接的方法就是針對渦輪進行改造,這也成為Rally Car致勝的關鍵之一。
而在渦輪改造上,除其所追求的強大扭力外,渦輪反應更是相當重要的一點,渦輪反應愈快,自然有更好的加速性,雖說馬力上限有限制,但扭力累積的速率變快,等於讓動力輸出更快到達峰值區域,自然就能讓有限的性能更加發揮。
開發Rally Car的團隊針對提昇渦輪反應方面,認定克服渦輪車最大的敵人“Turbo Lag”,就是加強這部分的不二法門,偏時點火系統也因此而生,事實證明,Rally Car使用的偏時點火系統,讓這些賽車在極刁鑽的連續彎道中,能夠在減速進彎後,以最迅捷的速度在出彎同時立刻發揮強大的加速力,要說偏時點火系統是為了因應彎道而生其實也不為過。
【偏時點火的原理與作動】
正常引擎的點火時機是在活塞到達上死點時點火,現今的電子噴射引擎之點火系統多由ECU所控制,通常點火正時是完全不可調的,其點火時間只會隨車輛的負載而改變,ECU更會隨時偵測真空值、節氣門開度、車速及轉速等參數,進行度數的改變。
由於點火提前過多時,引擎可能會產生爆震現象,對引擎產生傷害,因此爆震感知器測得此 一狀況,就會通知 ECU 將點火時間延後,使爆震狀況解除後再將點火角度恢復提前,其實此工作狀況是一直循環發生的,亦是一般車輛點火時機的標準反應。
但偏時點火系統則是利用改裝的電腦,在收油的同時將點火時機退後,讓應該在燃燒室內壓縮、爆炸的混和氣,在空氣燃燒殆盡後、殘留大量的油料排放至排氣頭段中,再藉由追加的進氣管路再次形成混和氣,由於渦輪本身的高溫引燃混和氣,利用燃燒室外之二次爆炸所形成的壓力推動渦輪葉片,使渦輪增壓值維持在持續增壓的狀態,如此在再次補下油門時就不需要等待渦輪蓄壓,能夠在短時間內使渦輪再度全開。
單靠電腦調校其實仍不足以完成偏時點火系統,包含二次進氣的管路配置,排氣系統等周邊亦需有所更動,一般市售車要改裝都需自行設計進氣管,其位置大致分為歧管端或頭段處,前者需小心爆壓對氣門的傷害,後者則要注意較高的溫度對電磁閥耐用度之影響。另外排氣系統則是要選擇全直通排氣管,讓爆壓順利釋放,亦才能附帶偏時點火系統最吸引人的強大爆音與熊熊火焰。
雖然偏時點火有減少渦輪遲滯、提昇加速性的優點,但改裝的人卻不多,原因是其產生的強大爆炸力與高溫,會使排氣頭段、渦輪排氣端葉片與氣門周圍等部分之負荷加重,相對使渦輪本體壽命減少,加上較高的排氣溫度(功能開啟跑 一趟山路排溫通常破千),其實都對引擎耐久度有所影響,亦有可能造成一定程度之傷害。
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[馬里的科學實驗室]淺談機械增壓-離心式機械增壓器
#3
【強制進氣】
自從引擎誕生之後,工程師們一直想方設法提高引擎的功率。那麼如何提高引擎的功率呢?,有個方法,就是讓引擎氣缸內能充滿更多的空氣,讓更多的氧分子參與燃燒,進而產生出更多的能量,而為了提高引擎充氣量,除了製造更大排量的引擎,增加參與燃燒的空氣體積以外,另一種方法就是提高相同排量下,增加氣缸內的空氣的分子數,也就是讓更多的空氣分子進入到氣缸之中。不過對於依靠氣缸內與氣缸外的氣壓差來為氣缸充氣的自然進氣方式,氣缸的充氣氣壓絕對不可能超過一個大氣壓力,這也是自然進氣引擎的物理極限,那麽要如何提高引擎的充氣效率呢?從自然進氣的原理可以知道,唯一的做法是強制性地向燃燒室吸更多的空氣,而不是依靠活塞下行被動地地吸入空氣,這就是強制進氣(Forced Intake)誕生的基本思維,而強制進氣的方式,被分為機械增壓以及渦輪增壓,目前大多數使用的是渦輪增壓,而機械增壓則是另一種強制進氣的形式,它的總體工作原理,是透過曲軸皮帶輪帶動泵氣機,將空氣壓縮至超過一個大氣壓力,並送入氣缸內參與燃燒。
【機械增壓-離心式機械增壓器】
離心式機械增壓器通過利用葉片的旋轉,將空氣高速吸入狹小的壓縮機殼體,其葉片的形狀與渦輪增壓器壓縮機的轉子非常相似,它的轉速透過輸入軸變速器的放大,可達到每分鐘5萬至6萬轉。空氣在葉片輪轂處被吸入,葉片旋轉時產生的離心力會導致空氣向外擴散,這些空氣會使葉片處於高速且低壓的狀態,而擴壓器是一組環繞的固定葉片,它會將高速低壓的空氣轉換成低速高壓的空氣。當空氣分子碰到這些葉片時,會減慢速度,進而降低氣流速度以及增加壓力。
【相似之處】
和任何離心式增壓器一樣,在引擎低轉速的時候提供很小範圍的增壓來輔助引擎進行工作,並且在引擎減速的時候,空氣會旁通,這個概念和魯氏、雙螺桿一樣的,就是在引擎的任何工作速度下都能提供有效地增壓值。但由於汽油引擎要求燃油和氧氣在相對較小的比例下壓縮成混合氣並進行燃燒,所以在低轉速的工作狀態成為了很多人關注的熱點,而離心式實際上在低轉速區間不能和魯氏、雙螺旋式機械增壓器一樣供給足夠的氧氣去提供燃燒,所以離心式機械增壓器被考慮用在大排量的引擎上,而且在啟動階段不需要過多的強制進氣的引擎進行匹配,這樣也可以避免了輪胎在引擎啟動階段的打滑。
【效率最高與其弊】
離心式機械增壓器的增壓效率是上述三種機械增壓器中最高的,同時增壓後空氣的溫度一般也較前兩種高,常常需要加裝中間冷卻器以降低壓縮空氣的溫度。由於這款增壓器的體積小,重量輕,可以安裝在引擎的前面而不是頂部。與其他幾款機械增壓器一樣,工作時,它也會產生與眾不同的轟鳴聲,如有需要也應加裝降噪裝置。由於這款機械增壓器與渦輪增壓器高度相似,不少人會以為這是一款渦輪增壓器。但從壓縮機的驅動方式上講,它的確是不折不扣的機械增壓器。
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#馬里的科學實驗室 #機械增壓器 #離心式機械增壓器
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