性能提升的必經之路 汽車改裝進氣系統

2021-01-09 AceGear車志

對於許多改裝車迷來說,原廠的動力總還有那麼一點可提升的空間,因此多數人往往會選擇先把進、排氣系統進行升級,而進氣系統更是多數人在進行改裝的首要選擇,但進氣系統該怎麼改才有效,尤其是自排、自吸車車更是需要注意強化步驟,有時過於順暢的吸氣阻力,反而不利低轉速的扭力發揮,到底改怎麼改?

一般來說,進氣系統所涵蓋的零件範圍,從新鮮空氣最開始經過的集氣箱丶空氣濾芯,到之後的進氣管路丶節氣門與進氣歧管等,全部都屬進氣系統的範圍,而強化進氣系統的目的,在於提高進氣效率,使引擎獲得充足的空氣與密度更高的含氧量,配合足夠的燃油來壓榨出更高的動力輸出,而這也是不變的進氣系統改造方向,不過同樣的改造手法應用在新舊車上卻有不同的效果,關鍵原因在於最近10年內的新款車型,採用運算速度更快且管理方式更嚴謹的ECU,使得進氣系統改裝有了不同的方式。

原廠交換式與冬菇頭的取捨

許多人進氣系統的強化都是從換裝「原廠型高流量空氣濾芯」開始,這也是最適合不常拉轉速開車的改裝方式,對於低速扭力的流失影響較小,偶爾用到的高轉速有能提升些許馬力。

冬菇頭是讓進氣最順暢的一種空氣濾芯,非常適合經常跑山路或下賽道的車輛使用,街車要用的話可能要三思,尤其是自排NA車更是不要輕易嘗試。

十多年前的老車由於引擎系統簡單,少了許多電子控制系統,因此只要想辦法給引擎多吸一點空氣,就能多出一些動力,而如何讓引擎多吸空氣,最簡單的方法更換高流量空濾,或是直接採用冬菇頭,搭配鋁製進氣管路,就能大幅減少吸氣阻力,不過過低的吸氣阻力,就像用大吸管吸飲料一樣,如果肺活量不夠的話,有時反而不容易將飲料吸起來,或是吸得起來流速卻變慢,也就是流量大、但流速慢的概念。

過去老車的進氣歧管都是鋁製砂模製成,因此內部管璧並不平滑,所以才會有人換裝改裝品來對應,這些改裝歧管內部不只光滑,有時連進氣口都採喇叭狀設計,有助氣體流動。

如果引擎沒有經過高壓縮比丶Hi-Cam改造或外掛增壓系統,過於通暢的吸氣管路,在引擎低轉速真空吸力不足下,全油門時進氣管路內的氣流速度反而比較慢,而使引擎吸到的空氣量比原廠狀態更少,進而不利扭力反應,也就是油門踩起來反應變得更笨,需等到引擎轉速拉高,才能真正發揮香菇頭的改裝效果,這也是為何過去曾聽過改完進氣,車反而變難開的緣故,尤其是自排車更是明顯。

因此如果您的愛車只是街道使用,很少拉高轉速開的話,是不需強化進氣系統,不過如果常跑山路,或拉高轉速超車,甚至進到賽車場比賽的話,那就有必要換裝香菇頭,對於高轉速的馬力表現絕對有幫助。

加大節氣門也是過去老車常進行的進氣強化方式,加工時要注意蝴蝶閥的密合度與啟閉順暢性,弄不好怠速會很不穩,現在的車都採用電子節氣門,除非是大改的增壓車,不然鮮少人會加大節氣門。

進氣歧管改裝方式加大與拋光皆可行

而除了空氣濾芯的改造外,同屬進氣系統的進氣歧管也有可強化方式,正統加工法是好比搪缸一樣加大直徑,增加之直徑因為原廠本身之厚度不一樣,有的只能3mm,大則可至5.6mm。另外,由於老車原廠進氣歧管,都是採用鑄造翻模而成,內壁自然粗糙而直接影響到氣流之經過,所以內孔拋光也是一個改裝的途徑,通過不斷磨擦管壁內粗糙表面,使其逐漸光滑平順。在歧管和空氣濾芯下功夫後,千萬還是要注意混合比的調校,多增加的進氣量,如果沒有適量的供油來配合,依然無法使引擎發揮應有的完美演出!

過去不少高性能自吸氣引擎幾乎都採用類「多喉直噴」進氣歧管設計,可讓每缸的進氣量均等,有助於高轉速的表現,而這樣的設計已是屬於賽車等級,成本是傳統單喉節氣門的數倍,因此並不常見。

電腦監控廣且嚴謹改裝效果並不明顯

如果您的愛車是近幾年的新車,在改裝進排氣系統時,是否曾經遇到改裝完後前段無力,就連高轉速時的加速力道也無法完全發揮出來的情況?這是目前所有新車面臨到的改裝瓶頸,主因在於原廠ECU對於進氣量的掌握更為精準的緣故。

新車款為了達到更高的省油性與高效率的引擎出力反應,對於油料與點火時間的控制需更加精確,必須在不同的氣溫丶大氣壓力丶引擎負荷與檔位變化間,皆能提供非常正確的供油量與點火時間,如此才能讓每一滴汽油發揮出最大效應,以獲得「馬兒會跑又不太會吃草」的環保訴求。

為達成此目的,新車特別「強化」進氣溫度感應與大氣壓力感知功能,讓行車電腦對於進氣量的掌握,除透過Air Flow/Map的電壓變化進行判讀外,還可藉由大氣壓力感知器的補正,以提供較為正確的供油量,也就因為對於溫度與壓力差異變得更加敏感,因此如果改裝設計錯誤的進氣套件,例如直接朝引擎室高溫吸氣的話,那產生的效果絕對是有限的,因為原廠ECU為了保護引擎,減少高溫產生的爆震,通常會降低引擎輸出。

此外,如果改裝套件的流量計擺設位置沒有在管內的正中央,就會影響ECU判讀準確度,動力輸出自然出現不順暢的情況,甚至一踩油門就熄火的問題,這些都是大家在改裝進排氣系統時常遇到的問題。專業的改裝廠都會想辦法讓冬菇頭轉到引擎室的角落,不要引擎吸到熱氣,以降低進氣溫度,增加空氣中的含氧量,如此才能提升燃燒與爆炸效率。

進氣改裝關鍵降溫提高進氣量

引擎進氣強化方式,不外乎是「提高進氣量」丶「強化隔熱材質」與「控制進氣管徑」。「自然吸氣」引擎與「增壓」引擎在進氣過程的差別在於,前者是靠引擎本身活塞下行時的真空吸力,被動地將新鮮空氣導引至燃燒室內,後者則可透過增壓器本身的主動推送,將空氣灌注到燃燒室內,兩者單位時間內的進氣量與密度差異頗大,也造就不同的出力效率,進氣量大者配合較多的油料,自然可壓榨出更大的馬力,而這樣的原理其實也可運用在自然進氣引擎上,重點就在於提高進氣系統的「撞風效應」。

不少專業的店家會替冬菇頭打造放置的碳纖維集氣箱,目地也是在隔絕引擎熱氣,並且將車頭較冷的新鮮空氣導引至集氣箱內,如此改法會比冬菇頭直接裸露在引擎室內吸熱氣來得有效許多。

大家應該都曾在電視上看過F1賽車,其進氣口就設在駕駛艙的正上方,目的就是希望透過高速所形成的強大風壓,將大量的空氣「擠入」進氣管路內,引擎一開口就有一堆空氣等著它使用,甚至在極高速時還可達到正壓狀態,空氣簡直就是「硬塞」進燃燒室內,這就是提高撞風效應的優點,而這樣的進氣系統改造原理其實也可實現於一般房車上,只不過受限於房車先天上形狀設計,加上必須顧慮到下雨天避免吸到水等,全天候的用車環境,打造起來頗有難度。

此外,除注意到吸氣口的位置需朝向車頭方向,以避免吸到高熱的氣體外,管路本身的材質是否具有「隔熱效果」也是不可忽視的問題,最好的材質是碳纖維或塑膠製品,應該避免採用金屬制管路(渦輪引擎高壓進氣條件不得已可使用),因為金屬管路很容易吸收引擎室內的高溫,尤其是夏季動輒35丶36度以上的溫度,如果又剛好開在市區環境的話,進氣溫度可是會高得離譜的,一旦超過70度,空氣內過度膨脹的氧分子,將會減少可用來燃燒的條件,引擎出力自然就會下降,且進氣高溫連帶也會導致水溫油溫偏高,如此惡性循環下,車只會愈開愈耗油丶無力,因此進氣管路的隔熱材質要求也是強化進氣套件時,不可忽略的一項重要環節。

空氣流量計是ECU用來偵測進氣量,以提供引擎正確噴油量,如果改變管路口徑,或流量計固定後的位置未在管路中間,將會影響流量計偵測準度,輕則引擎不順,重則一踩油門就熄火,因此改裝管路在此處的口徑都會比照原廠規格。

值得一提,許多人都會問:進氣管路可以在改裝時一併加粗嗎?答案是可以,但在其他周邊套件沒有強化的條件下,進氣管路加大的尺寸,最好不要超過3mm。過粗的管路容易使引擎低速時進氣量不足,反倒容易減緩低速時的進氣速度,且有些採Air Flow設計的引擎,是無法加粗進氣管路,因此除非是真的希望能強化高轉速時的動力表現,否則透過上述提到兩項改造原則,即使不加粗進氣管徑也可獲得不錯的馬力提升效果。

希望看完這篇進氣的攻略,可以讓車友們在選擇進氣改裝套件的時候,有更深一層的認識。另外很多人在選擇進氣套件品牌的時候,往往會困惑到底該選擇什麼品牌,除了最常見的K&N之外,另外還有itg、Gruppe M、BMC、Ramair、AEM、CDA、Simota等等,還有專供應給不少品牌的專用套件品牌,如VWR、Nismo、Mugen、Alpha等等,其實只要找到靠譜的改裝店,不貪便宜買山寨貨,基本上都能對提升性能有一定的助益。

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