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渦輪增壓 Boost UP全套完整剖析

資料來源:Goo 車訊網     2016/10/11
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文/蘇祺文 圖/顧宗濤
    
約20年前在台灣,對於動力的改裝就不外乎是香菇頭、排氣管、上半座拋光或是搭配簡易型+-供油電腦,除了動力的提升幅度有限外,動力輸出的精緻度也無法與現在相比。不過到了1997年大量的渦輪車進口,EVC、前置中冷器、汽油泵浦及高檔的可程式電腦成了主流,到了2016年的今天,放眼望去就算非性能車輛也搭配上渦輪增壓引擎,店家對於渦輪增壓的改裝也都有著獨特的步驟,這樣如此讓人著迷的渦輪增壓的魅力到底在哪?

最低廉的投資獲得最大限的動力提升 Boost UP的魅力!!

渦輪增壓是一種利用引擎運作時所產生的廢氣,來驅動的空氣壓縮機,也就是我們常說的渦輪增壓機,與機械增壓器功能相似,兩者都可提升進入引擎燃燒室內的空氣流量,大家都知道空氣及汽油就是提供引擎動力的主要因素,若能提升空氣的進氣量相對的動力的提升也會有正面的回應。



透過引擎排出的廢氣來推動渦輪增壓機葉片,空氣透過渦輪增壓器壓縮後,將大量的空氣壓縮至節氣門可塞入的大小,而這些被壓縮的空氣就像是上班時間在捷運內擠成沙丁魚的人群,彼此互相的摩擦碰撞,因此特別容易冒出火氣,這些經過壓縮的空氣也是如此,不斷的碰撞下容易產生極高的溫度,因此渦輪增壓引擎都會配置中冷器,替這些經過壓縮的空氣進行冷卻,提升空氣內的含氧量使得引擎效能得以提升。



Boost UP首推 電子式渦輪控制器

一般的人對於首度接觸到渦輪引擎都會有個基本的疑問?那就是這台車的增壓值多少?這表示了大家也都對於基本的渦輪增壓引擎有概念,在相同的條件下,透過增壓值的提升可輕鬆帶來更多的動力。不過這個提升方式卻是左右了引擎耐用度及油門反應,在台灣一般來說有兩種玩法,如果預算有限的車主都會選擇上俗成水龍頭的機械式調壓閥,這種渦輪壓力調整器構造相當簡易,主要就是利用漏氣的原理提升增壓值,優點就是價格相當親民,不過缺點就是調整不易,建議車主要搭配渦輪增壓錶來進行調校,而另一個致命的問題就是純機械式的東西沒有變通管道,很容易因為渦輪高轉速時的排氣效率太好導致超壓,當下或許會覺得很爽快,但這也是引擎損害的主要關鍵。

另一種玩法就是電子式的渦輪壓力控制器,主要構成是以專屬的步進馬達搭配一具可細部微調的小型電腦(含螢幕),其優點就是可藉由這台小型電腦,針對轉速、車速、檔位甚至節氣門開度進行設定,並且可針對每具引擎狀況來施以增壓值補正,或是可儲存多組增壓值自由切換,因此不會有機械式渦控容易超壓的問題,並且主機上都會液晶螢幕來顯示壓力值,無論在調整上或是辨識度上都具有相當高的水準,有些電子渦控更可與高檔的可程式電腦做連結,直接以Notebook做設定,主要的缺點就是價格相當昂貴,隨便一台電子式渦控都是水龍頭的好幾倍費用。



電子渦輪增壓控制器擁有可細部微調的優勢,相較於機械式的水龍頭,除了更加穩定外,並且透過各式補正使得增壓的值提升更加銳利,不過以一般原廠渦輪而言,建議小幅提升個0.2?0.3bar小玩一下即可。


不過在日本對於渦輪增壓的初學者來說,並不建議第一步就更換渦輪控制器,無論是機械式或是電子式,而是會建議初學者先從最基本的更換強化Actuator開始,主要就是以強化內部彈簧為主,最大的目的並非是提升增壓值,而是以安定增壓值及抵抗高速壓降為目的,提供更安定的動力輸出及更持續的動力表現,之後再來搭配電子式渦控後就能更輕鬆玩樂增壓值,以目前市面最大宗的1.6?2.0L渦輪車來說,原廠渦輪沒有更換下,建議將增壓值提升個0.2?0.3bar左右最為安全,動力可小幅提升個30hp上下,算是相當高C/P值的改裝。



筆者相信動力的提升絕對是循序漸進。而台灣人則都會忘記了Actuator所扮演的重要地位,藉由強化內部彈簧來有效抑制超壓及壓降的問題,以HKS的強化Actuator來說,出廠時增壓值的設定約落在1.0?1.3bar,也就是說只要更換強化Actuator就能提升增壓值,而如果搭配電子式渦輪壓力控制器的補正效能,則是能強化到達最大增壓值的速度。


基本中的基本 空氣芯&排氣管

Boost UP基本上就是為了提升引擎的輸出效率,因此首先我們必須先將原廠的進排氣系統做更換,如此一來才有辦法引導出更多的增壓值以發揮其威力。與原廠的空氣芯相比,市面上有提供原廠強化型及香菇兩種款式,基本上都能提供大量的空氣及提升空氣流速,車主可依照提升幅度或是希望的效果來選擇使用何種款式,以原廠交換型來說,將原廠集氣箱保留下來有兩個好處,第一就是警務人員沒辦法利用改裝香菇頭來請你驗車,第二就是能保持較大的回壓達到維持類似原廠般的油門反應。不過相對的與運動取向的香菇頭相比,香菇頭能提供更快的流速及更大量的空氣,因此也能提供更大的動力提升幅度,並且香菇頭特殊的聲浪更是令人著迷,不過香菇頭外露的特性也很容易因為吸入引擎內的高溫導致動力軟腳,因此無論日系或是歐美系的進氣套件,也都提供了能有效隔絕熱源的碳纖維集氣箱給車主選擇。



排氣管更換大多數都分為兩個派別,一個就是吵死人不償命的競技派,另一派則是安靜又要求性能的堅持派。當然排氣管的聲浪與材質、管徑、回壓及消音棉都息息相關,為了符合大多數人對於噪音的敏感度,絕大多數的進口排氣管都有特殊回壓的設計,並且塞入大量的消音棉來抑制排氣噪音。而純競技派的話多半就沒有這個問題,反正我就是熱愛高轉速時的爆音,因此在設計上就沒有將回壓納入考量,多半是以如何縮短管徑及材質上的輕量化下手,如果性能取向的直通管及香菇頭來說,再搭配Boost UP的小幅提升下,以1.6?2.0L渦輪車而言約可提升40hp的實力上下,首度接觸渦輪車的車主不妨可以先朝向這幾個簡單的小東西開始玩起吧!



目標+40hp以上!


大人的嗜好 Sports觸媒

以現行車輛來說捨棄觸媒容易亮燈(Chech引擎)是基本常識,不過以效率面來看排氣系統當然能夠盡量降底阻抗會是最好。因此國內外各大車廠都會推出命名為Sports觸媒的改裝套件。簡單來說就是減低阻抗提升排氣順暢的觸媒,但並不會因為減低排氣阻抗後導致廢氣中的有害物質就會隨著大氣排出。



主要原因就是因為觸媒內部有著密密麻麻蜂巢狀的設計,這些細小的格子就是關鍵,可有效將引擎廢氣中的重金屬由物質轉換成水氣再由排氣管排出,Sports觸媒對於這些物質的過濾性能已經做到優於原廠觸媒,並且在低阻抗的設計下也能達到輔助動力提升的效果,不過因為優良的過濾效率,Sports觸媒必須每隔一段時間就進行清洗將內部阻塞物清潔乾淨才可以。



中央冷卻器 填充效率向上

渦輪機將空氣壓縮後,空氣密度的提升也間接使得空氣不斷摩擦導致高溫。說個例子來參考,以HKS的GT-3037S渦輪機為例,當增壓值設定在1.2bar時,經過壓縮的空氣傳達至出口處時已經超越了100度關卡水準。雖然一般車輛在Boost UP後並不會達到如此高溫,不過卻也是有著相當程度的高溫了。因此中冷器就佔了相當重要的角色,雖然多半的原廠渦輪車都會配有中冷器,不過尺寸、容量似乎都無法對應到太大量的壓縮空氣,有些車輛就算只是小小提升增壓值就已經達到原廠中冷器的界限。

Boost UP後的高溫空氣,如果無法有效冷卻就直接送入引擎內。高溫空氣會導致空氣中的酸素密度降低,會使得引擎內部燃燒效率減低,無法達到預期的動力提升效果。本來進入燃燒室內的空氣就必須維持在低溫的狀態下,如果因為無法有效冷卻就進入燃燒室內,就會容易造成爆震的異常狀況。這樣的狀況通常都會發生在氣溫飆高的夏季、長時間的高速走行或是賽道的嚴苛歷練時,引擎溫度就會比通常還要來的高,如果沒有預防爆震的意識,就這樣放任愛車持續奔馳下去就會容易造成引擎本體的損傷。



效率良好的動力提升 中冷器提升不可或缺。


因此依照Boost UP提升的範圍,加大的中冷器也算是替引擎買保險的作法,以某些車輛來說原廠會將中冷器設定在引擎上方,或是保桿的左右方,雖然都能有基本的撞風面積,不過一旦加大中冷器後,就必須移至車頭氣壩內,而除了冷卻性能的考量外,中冷器的選擇還有一個重點,那就是渦輪機的容量大小,中冷器的內部其實就是一條一條的通道,而這些通道就是利用車輛行駛中的撞風來帶走熱能,如果渦輪機不大就算Boost UP也無需使用上太大的中冷器,過大的通道會導致空氣無法塞滿、填充效率下降甚至失壓,導致踏下油門會感覺反應慢半拍,這就是因為空氣無法適時傳達至燃燒室內的結果,因此渦輪的容量攸關著中冷器的選擇。



許多外掛渦輪的輕增壓車輛,套件內也都有搭配一個小型中冷器,就算是小渦輪低增壓也不能忽視壓縮後的高溫空氣帶來的負面效果,尤其這些車輛原本都是自然進氣設定壓縮比較高,因此更不容許爆震帶來的損傷。


特殊的排氣撞擊聲 也是更換芭蕉的誘因之一

一般來說芭蕉的更換已經是屬於老手級玩法,畢竟芭蕉與渦輪是銜接在一起的,除了更換上較費工時外,如何對抗渦輪排氣的高溫及引擎震動所導致的芭蕉龜裂問題,都是一個芭蕉好與壞的關鍵,也因芭蕉的單價幾乎都比相同材質的中尾段來的貴上四成左右。



白鐵等長芭蕉更換 究極的排氣效率完成。


原廠為了考慮到筆者所述兩樣問題,多半都是採用粗糙的鑄鐵芭蕉,雖然很強壯可以對高溫及震動,不過重量上卻是一大問題,另外鑄鐵的顆粒狀表面也對排氣順暢度有不小的影響,再來因為模具的大量生產,要做到每缸等長則是較為困難。因此改裝芭蕉多半都是白鐵及等長的設計,白鐵內光滑的管壁可想而知能夠大幅提升流速,那高溫及震動伴隨著龜裂危機又該如何處理?這個部分就取決於材質的純度與管壁的厚度,白鐵芭蕉多半都會將厚度設定在2mm?3mm,特殊的排氣共鳴聲也讓是鑄鐵芭蕉沒有辦法提供的聽覺享受。



由於每缸到渦輪的位置都不相同,因此大量生廠的鑄鐵芭蕉較無法達到全等長的設計,加上粗糙的管壁都會影響排氣效率,所以許多車主就算是原廠渦輪也都會先將芭蕉做更換,而芭蕉的更換時也能藉由不同形式的設計,特別將渦輪位置做更改,讓引擎室內更具有戰鬥風味。


依據車輛狀態 燃油&點火細部調整

小幅的提升增壓值後,就算沒有經過電腦的調校也都能感受到明顯的動力提升,因此許多人都會認為不需要調整供油及點火,其實當進氣的量改變時,如果沒有搭配著供油及點火的調整,相信引擎的效率絕對沒有達到該有的水準,因此就算只是小幅的零點多bar的改變,重新撰寫程式是絕對必要的。市面上的可程式電腦進化幅度與過去相比真的具有相當成長,還記得早期選鈕式加加減減的供油設定方式嗎?到了後來這樣的電腦更多了液晶螢幕,供油的幅度也大幅增加,因此可在早期許多渦輪車上看到兩個螢幕,一個是調整渦輪壓力,而另一個就是所謂的簡易版供油電腦。



設定的精華 可程式ECU。


直到現在許多原廠渦輪車就擁有相當優異的性能,除了硬體的提升外,軟體的進化絕對是關鍵,到了近期原廠電腦就能達到許多改裝電腦無法達到的境界,也因此原廠電腦撰寫成為了主流,或是車主必須花更多的錢換上更高檔的全取代電腦,而過去看似高檔的外掛式可程式電腦似乎在這個世代的車輛上討不了太多甜頭,不過無論是現代車輛或是老車玩家,經過改裝後的車輛絕對都需要重新設定,原廠電腦會自動微調這套理論請別再相信了,筆者只會問一句:「原廠微調的範圍有您愛車改裝的大嗎?」



這個小小的供油電腦當時可是迷死不少人,藍色的液晶螢幕在當時可說是相當前衛,不過當車輛的改裝幅度越來越大時,這樣的簡易式電腦就已經逐漸被市場所淘汰,取而代之的就是具有更廣幅設定功能的可程式電腦,而現今則是除了全取代電腦外,最火紅的就是原廠電腦撰寫,原因很簡單,快速、完整且價格實惠。

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