现在市面上的车型可以大致分为三类,混动和新能源车型、增压车型(涡轮、机械)以及自然吸气车型。混动和新能源车型不在今天的讨论范围内。今天要说的主题是自然进气发动机如何超越增压车型,国内搭载机械增压的车型还是比较少,所以暂且不讨论,单从改装的角度去谈同等排量的情况下,自然吸气发动机在动力上能否全面超越涡轮增压车型?如何实现?
引言:
再说这个话题之前请容许我向大家介绍两款自然吸气佳作。可以说在这个涡轮增压横行的时代,已经很少人会去顾及自然吸气发动机了,或许我是个例外。
在汽车界的上个世纪八九十年代可以说是属于本田的黄金年代,本田S2000!F20C这台能令每个本田粉为之高潮的高转引擎,曾经的自然吸气的巅峰之作!排量2.0L可输出250匹马力,升功率达到了125匹,在如今的涡轮时代,升功率能达到F20C的125匹每升的数不胜数,对于自然吸气发动机来说这意味着机械碰撞的最顶尖的结晶。8800rpm的红线转速,直到9000rpm的断油转速。
同样的法拉利是每个车迷的梦想,包括我。法拉利对超级跑车的造诣,称得上是完美,在发动机的造诣更是登峰造极。在法拉利最为畅销的中置后驱V8引擎的458Speciale,搭载了一台4.5L自然吸气发动机,605匹的马力,升功率直达134.4马力每升。这台引擎能一路高歌到9000rpm才会断油,并且至今为止458Speciale仍然是升功率最强的自然吸气车型!
这两台发动机毫无疑问非常的强悍,性能非常优秀,但是同样的他们存在着同一个特点,都拥有着高达9000rpm的断油转速,也就是说这两台发动机的转速极限非常高!汽车改装可以有很多不同的方案,一千个师傅就可以给出一千种不同的改装方案,但是有个事实是不会变的,在同等排量下转速极限越高所输出的功率也就越高。
正文:
自然吸气发动机想要通过改装来增加功率的输出,最简单最具效率的办法一定是通过加装涡轮实现,但是前文有说过不加涡轮的前提下如何提升并超越涡轮车型呢?办法有很多,但是无论什么方法都是围绕着两个点,第一加大进气量、第二提高压缩比提高燃烧效率。第一种是目前车企和改装店上用得最多的方法,通过优化进气歧管、单顶凸轮轴改双顶凸轮轴、扩缸、加大气缸的口径、增大凸轮轴行程和气门升程和气门持续开启角度等等,从而进一步提升进气量。
传统提升进气的方法有很多,也非常常见,下面就向大家介绍一下比较高端的方法,提高压缩比。压缩比这个词在每一台汽车的配置表上都有,那么这个压缩比到底是什么?其实压缩比表示了气体压缩的程度,(这个气体指的是从汽车进气口吸入的空气,空气进入发动机后会先来到一个存储空气的气缸)它是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比,即气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。为了让大家更好的理解,可以先看下面的图示:
也就是这两个容积直接决定了压缩比,换个说法就是“发动机一个气缸分别活塞处于止点和下止点的气缸体积。”从上图公式中可以清楚的得知,能够改变的变量只有:工作容积、和燃烧室容积。若是需要改变工作容积的话:工作容积=π/4*D^2*2*r (π是圆周率、D是气缸直径、r是曲柄轴线离曲轴轴线的距离、)也就是说改变工作容积要从新设计曲轴或者扩缸,但是作为汽车改装这个是不现实的,毕竟不是车企,所以不会采用这个。如果觉得太复杂看不懂,只需要理解,提高压缩比的目的就是让空气进入气缸后压缩成体积更小的气体,压缩比越高气体的体积越小,也就是通过压缩让更多的空气进入燃烧室。
前面说了作为改装店是不具备条件改变工作容积的,只能通过改变燃烧室的容积以此提高压缩比。一般改装店是不会用提高压缩比这种说辞来向客户解释的,为了让客户更加好的理解一般会用强化发动机或者腹内锻造这种说法。如何去实现呢?在我个人看来有以下几种办法:
一.改变连杆的长度,通过改装升级更长的连杆,连杆的上下两个止点也会相应的提高,所谓的燃烧室也就会变得更小,从而压缩比上升。
二.通过更换缸盖上燃烧室的形状,以此改变燃烧室的大小,目的同样是为了提高压缩比。
三.更换强度更高并且更轻薄的缸垫或者铣缸体,这样的做法等于变相增加连杆的长度,道理和第一点一致,好处在于更经济实惠操作更简便,但是会容易引起密封不当的问题。
四.改变活塞表面的形状,运用比较广泛的有四种,平顶活塞、凸顶活塞、凹顶活塞和成型顶活塞,为了更直观的展示请看下图:
除此以外作为改装店在不加装涡轮的前提下自然吸气车型还能如何提升呢?可能上面的内容过于复杂难以理解,下面就来点容易理解的,自然吸气发动机,无论怎么提升都离不开进气和排气,即使提高压缩比也是同理。一般需求不高的客户,作为改装店最先推荐的改动一定是进气方面,通过更大流量的进气系统以此提升发动机的功率。进气大了下一个需要考虑的问题必然是排气系统,一套好的排气和合理的排气布局是对提升发动机功率有非常大的帮助的,下面我说的也可以完美解释为什么需要改装排气?改排气其实并不仅仅能让排气更为通畅和听个响而已,其实改装排气也是与压缩比息息相关的。
为什么这样说?以马自达创驰蓝天发动机为例,SKYACTIV-G发动机以14:1的高压缩比而闻名(普通量产车一般在11:1或者以下),为了能实现如此高的压缩比,与燃烧室的设计离不开关系,与它得天独厚的排气布局也有很大的功劳!这台发动机采用了4-2-1的排气布局,并且采用了较长的排气支管,四并二的布局也极大的延长了整个排气的路径,也就是说能够减少燃烧室残余废弃的同时也降低了止点的温度,从而抑制高压缩比带来的爆震。
可能到这里很多人会产生疑问,我一个做汽车改装的在这里大谈车企的先进发动机技术,与改装有合关联之处,好像要将这种技术实现在改装领域并不现实,的确对于一般的改装师傅和顾客来说没必要去了解那么多,但是作为一个爱学习有上进心的改装师傅来说(捂脸),我觉得是很有必要的,我很多的改装灵感和方案都是从这些先进的发动机技术上学习借鉴而来的,例如创驰蓝天发动机的长排气支管四并二布局,阿特金森循环/米勒循环上的通过连杆实现气门晚闭实现的膨胀比大于压缩比,以及短进气歧管实现的减小进气阻力等等。
还是那句话,一千个改装师傅可以给出一千种不同的改装方案,但是原理都是大致相同的,想要在同等排量下动力超越涡轮增压发动机并没有想象中的难,当然我今天给出的答案并不是全面的,还有很多种方法可以提升!
相信我和你的引擎;
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