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[改装知识] MOTORS 改装升级

本主题由 机驱人 于 2008-4-28 08:33 加入精华
增加轮胎的垂直荷重

轮胎的垂直荷重是车辆本身施予轮胎的重量加上空气动力学效应所产生的下压力的总和。轮胎的橡皮会因为垂直荷重的增加而与地面更紧密的接触,轮胎的抓地性能也得以更充分的发挥。


有别於大家所认知的,增加轮胎的垂直荷重并不会增加轮胎的接地面积,至少在现代的高性能胎和赛车用轮胎几乎都是如此,增加垂直荷重所提高的是轮胎接地面积内,每一单位面积内橡胶分子和地面的附着力。

在接地面积不变的情况下,轮胎循迹性的增加是由於对橡胶分子所施的压力增加。

我们可以做个小实验:在一个光滑平面上移动橡皮擦,在橡皮擦上方没有施加压力的情况下我们可以很轻易的自由移动橡皮擦,当我们压着橡皮擦时,要移动它就变得比较不容易,压的力量越大橡皮所产生的附着力就越强,也就是循迹性越好。

轮胎的垂直荷重似乎可由增加车重来达成,虽然这可增加轮胎的循迹性,但是由於轮胎承受来自车重的负荷也增加,所以过弯速度、刹车距离、加速表现都不会有所改善。事实上整体的性能表现反而会因为车重的增加而变坏。

要在不破坏整体性能表现的情况下提高轮胎的垂直荷重,唯一的途径就是经由车身空气动学的设计来达成。

空气动力学的下压力(Aerodynamic Downforce)

空气动力学对车身所产生的下压力(Downforce)也会增加轮胎接地面积的垂直负荷。

对一般的道路用车来说并不需要很在意空气动力学所产生的下压力,但是对於任何比赛车种而言这却是必须去仔细考虑的问题。

空力下压力的好处是只会增加轮胎接地面积的垂直负荷却不会增加车重。由於车重不变轮胎不用负担额外的惯性和离心力,加上轮胎循迹性的提高,所以过弯速度得以提高。

同时刹车和加速时的循迹性也会获得提升。这也是为什麽这二十几年来赛车工程师对於尾翼、车身空力组件和地面效应持续不断的进行研究、发展与改进。

空力效应包含了车身下压力、车身扬升力和行进阻力,这三个力量是伴随发生的,而且所产生的力量是和车速成平方正比,也就是速度提高为2倍时空力效应会增为4倍。这也说明了为什麽空力效应只有在高速时才会变得明显。

对一部针对比赛而生产的厂车来说,改善操控性的重要关键除了底盘悬吊的改良调校以外,其次就是就是空力特性的改良。

要改良车身的空力特性,最重要的就是要减少高速流动的空气对车身产生的扬升力,因为扬力会减筛胎的垂直荷重,破坏循迹性。目前的ITC、BTCC、JTCC等房车赛叁赛车种车尾都有扰流尾翼的设计,最主要的的作用就是在减少车身的扬力并产生些许的下压力。

此外前扰流和车侧裙角也可减少进入车底的气流,减少车底气流对车尾产生的扬力。由於产生下压力和改变气流的同时都会伴随产生行车阻力,所以改善车身空力特性的另一个重要课题就是要在伴随发生的压力、扬力、阻力三种力量间取的协调、均衡与折冲。

胎压对循迹性的影响

胎压对循迹性的影响可能远超乎你的想像,胎压并不会直接影响橡胶分子和地面的附着力,但却会影响轮胎接地面内有多少橡胶分子实际与地面接触。

对一部有的定轮胎、车重的车来说正确的胎压只有一种。

事实上这个正确的胎压是被局限在一个很小的范围,大概只有+-1.5psi。假如胎压超出这个范围,轮胎的接地面会变形,以致无法完全紧贴路面。

也就是说轮胎接地面内的实际接地的橡胶分子数目会比较少。如果胎压太高,会造成轮胎边缘两侧无法完全贴地,接地面积自然跟着变小,接地面较小的情况下却有同样的负荷,当然性能表现要打折扣。

假如胎压不足,表面上看来轮胎接地面积似乎并没有减少,甚至有人认为是增加了,实际上虽然轮胎两侧依然紧密的贴地,但由於胎压的不足使得胎面中间的橡胶分子无法紧贴路面,造成的结果就和胎压过高一样。

这也可说明有人的轮胎使用了一段时间以後,出现中间或两侧磨耗比较严重的情况,就是长期胎压过高或不足所造成的。

扁平比对循迹性的影响

轮胎的扁平比就是胎壁高度与轮胎宽度的比例。
扁平比对循迹性的直接影响并不大,但是对轮胎的滑移角(Slip Angle)有影响《滑移角我们留待下期再谈》,扁平比较低的轮胎在相同的负荷情况下会有较小的滑移角,在轮胎宽度不改变的情况下,只改变前两轮或後两轮的扁平比,会因为前後轮滑移角的不同使操控的平衡产生变化。

轮圈尺寸和轮胎的循迹性

轮圈的直径大小和轮胎的循迹性并无直接的关系,但是如果配合轮胎扁平比的降低而加大轮圈的直径却可增加轮胎的接地面积,同时也影响了行路舒适性和轮胎的转向反应。

对一条轮胎来说,太宽的轮圈会让胎唇无法与轮圈紧密的结合,同理用了太窄的轮圈也会有同样的结果。轮胎制造商都会为每一条胎设定一个所适用轮圈宽度的范围,超出了这个范围将会对行车安全造成莫大的威胁。

轮圈的宽度会对轮胎接地面的轮廓会有直接的影响,如果轮圈太窄,轮胎就会变得『鼓鼓的』,会减筛胎边缘的贴地性。反之如果轮圈太宽,则轮胎中间部份的贴地性就会减低。从实际的测试结果告诉我们,采用轮胎公司所建议宽度上限的轮圈,可让轮胎的性能充分的发挥。

假如你是因为预算、比赛规则或是其他原因的限制限制了轮圈的宽度,那麽我们建议你使用这个轮圈宽度所能使用的最小尺寸的轮胎,如此所获得的实际轮胎接地面积会是最大。

不但可增加过弯速度、减筛胎的磨耗,更可容许采用对整体性能表现更佳的悬吊设定。虽然有很多市售胎由於采用较硬的胎壁设计,所以丧失了对於不适用轮圈的敏感度,但是对於高性能的轮胎来说,对轮圈宽度的敏感性依然存在。

轮胎的材质和循迹性

轮胎所使用的橡胶材质对轮胎的循迹性有着决定性的影响。

胶质软的摩擦系数就高,橡胶分子也对地面有更佳的附着力,整体的循迹性将会提升。但这只有在轮胎还没有过热时才成立,因为不同的轮胎都有不同的工作温度范围,和最佳的工作温度。

软质的轮胎虽有较佳的循迹性但是磨耗也比较快,因此在赛车场上轮胎材质的选用真可说是一门艺术,不但要考虑抓地力还要考虑轮胎的过热临界点,更要考虑磨耗。对越野赛来说,在泥沙路面使用越软的材质通常可得到最快的速度,但是在柏油、水泥这种硬质路面来说,磨耗又是个令人头痛的问题。

材质的选择必须考虑轮胎的荷重、工作温度以及磨耗。对一般道路用胎来说,通常会选用较硬的材质是必须的,一方面是为了高速公路上的需要一方面是为了轮胎寿命的考量。

轮胎与行路性的关系
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轮胎与行路性的关系

轮胎对行路性有着重要的影响。


他和弹簧的任务有许多相同之处,轮胎扮演着吸收小振动的角色。太高的胎压或是较硬的胎壁设计都会使行路舒适性变得粗糙。

要改善低扁平比轮胎舒适性不佳的唯一方法就是降低胎压,在一般街道和路面较差的道路将胎压降到适当胎压的下限,要上高速公路时再把胎压提高,虽然效果有限但也是没有办法中的办法。

轮胎的保养

性能轮胎对操控性和安全性来说都是一项很值得投资的项目,如果能够好好照顾你的轮胎将会使轮胎的性能得以持续维持在最佳状态,并且增加轮胎的寿命。

因此特别提出几点有关轮胎保养的注意事项:

在胎压不足的情况下不要开车上路或长时间泊车,必须立刻处置,因为这会造成胎壁和胎面的损伤、变形,尤其这些损伤与变形有时肉眼并不易察觉,但会造成安全上严重的潜在危机,如果只发生在某一轮或某一边还会破坏操控的平衡。

即使是轻微的胎压不足都至少会造成轮胎磨耗的增加,因此笔者和车狂都一再重申一支准确的胎压计是开车的基本配备。

胎压过高会使轮胎的接地面积减少,造成行路性粗糙、胎面变形和循迹性的降低,并且会造成胎面中间的磨损大於两边的不正常状态。所以即使在一般的道路行车都要时常检查你的胎压,更别说在赛车场上。

过大的外倾角(Camber)和束角(Toe-in或Toe-out)设定,在一般道路上跑会增加胎面的磨耗并会造成行驶上的不安定性,所以定位角度务必要『因地制宜』,更不要只为了美观而把其他一切置之不理。

轮胎的平衡也是另一个重要的问题,平衡不良的轮胎会造成行驶时的抖动,这抖动会经由方向盘传至驾驶人的手上,不但降低行车稳定性,并会把胎面变得凹凸不平。

所以当你突然感觉到来自轮胎的新的抖动,应该马上检查轮胎的平衡,很可能是轮胎的平衡配重铅块脱落了,务必在伤害造成之前即时补救。

定期的检查轮胎的磨耗情况。除了胎纹的厚度更要留意轮胎的中央和两侧是否有不正常的磨损出现。如果中间胎纹的磨耗大於两侧,那麽是胎压过高所造成的;若是两侧磨损大於中间那肯定是胎压不足。

如果圆周出现凹凸不平的情况那麽是轮胎本身的平衡度不佳。如果胎壁出现凸起的现象,那可能是胎压严重不足又持续行驶或长时间泊车所导致胎壁钢丝变形、受损所造成的。如果出现外侧或内侧单边的不正常磨损,那麽你的四轮定位角度肯定有问题。

轮胎的性能会因为胎质的变硬而退化,而胎质的变硬最主要的因素是时间

紫外线和新鲜空气都会加速橡胶的老化,所以如果你要收藏堪用或备用的轮胎(尤其是高性能的赛车胎),那麽建议你先用不透明的塑胶袋把它包起来,如此一来可隔绝紫外线和新鲜空气,有效的延长轮胎的寿命。

高性能胎在剧烈操驾後会产生热,胎质越软的胎越容易蓄热,造成胎面的高温,所以如果轮胎的材质软到行驶後会产生胎面的热溶现象我们就称为热溶胎。

热溶的胎面会黏起路面的小砂石,在剧烈操驾或是比赛结束後必须将胎面的异物清除乾净,否则日後会有戳破胎面的危险。

抓地力和耐磨性就如同操控性和舒适性间的相互冲突,轮胎的磨耗系数(Tread Wear)越低表示胎质越软,轮胎的胎抓地力也越强,但也表示磨损越快。

选购高性能轮胎之前应有的认识

有人用『厂胎』在一万公里磨合後把轮胎对调,但如果你用热溶胎而且常在无人的路上探索驾驶的乐趣,那麽一万公里後可能已经变成光头胎了。

悬吊系统存在的意义有二:隔离路面的不平使行驶更舒适;行经不平路面时保持轮胎与路面接触。而改良悬吊对『车狂人』来说只有一个目的就是改善操控性。

滑移角(Tire Slip Angle)

充气轮胎实在是一项不可思议的发明。它扮演着传递汽车动力性能的角色。

任何有关操控的讨论都要先从轮胎开始谈起,轮胎胎印上的橡胶分子是车子和地面唯一的接触点,他们的表现决定了车子的操控。

一个底盘的专家必须去了解轮胎发生了什麽事并且要在必要时改变设定

轮胎是个弹性体,任何方向的受力都会使它产生变形,它的特性之一就是转弯时会造成轮胎本身的扭曲,当转动方向盘时,转向拉杆先转动轮圈,轮圈再扭曲轮胎,被扭曲的轮胎由於橡皮的弹性会有恢复原来形状的趋势,这个趋势会驱驶胎面转向,但是胎面和轮圈所转的角度并不会完全相同,而是会有一个小角度的差异。

所谓滑移角是机械学名词,用来表示车子行进方向和轮圈所指的方向两者间所成的这个角度。也就是这个角度可使驾驶人感觉到车子过弯时的反应。

一部车若没有滑移角而要高速过弯几乎是不可能的,因为驾驶人将感受不到滑胎的任何警告。鸡和鸡蛋的问题也出现在滑移角和转向力的问题上,转向力会导致滑移角,滑移角导致转向力。

基本上滑移角是轮胎的抓地力用来抵抗轮圈对轮胎所施的侧向力,由於轮胎具有弹性所以当它抓附在地面时若施给它一个侧向的力它会产生一个力量来使轮胎恢复原来的形状,转向力由於轮胎的扭曲而存在於路面和胎面之间,这个力量和转向力是大小相等方向相反的。

转向力是用来衡量轮胎的抗侧滑能力,但是在没有轮胎扭曲和滑移角的情况下,转向力是不存在的。滑移角和转向力会随着弯道半径的缩小而增加,但是当增加到一个限度时轮胎会产生打滑,这就时就叫最大滑移角。

由於滑移角只被定义在轮胎未打滑之前的情况,所以当车子行驶在滑溜的路面时滑移角是没有意义的。

轮胎打滑後车轮的方向和车身行进的方向并不会有直接的关系,除非减速或是回方向盘加大行进的半径,让轮胎重新获得抓地力,试着想像在冰上开车时就算你任意转动方向盘也不易对行进方向产生影响。

滑移角和转向力(Cornering Force)
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滑移角和转向力(Cornering Force)

当驾驶人转动方向盘时,首先转动的是轮圈。接着转向力会传送到前轮的胎壁,转向例会使胎壁产生扭曲,接着改变胎印的方向使车辆转向。当转向力传到轮圈时胎壁立刻跟着扭曲。


转向力小滑移角就小,转向力增加时滑移角就会跟着增加。最大的转向力(轮胎的极限),会产生一个最大的滑移角。超过这个值转向力会减小,轮胎会产生打滑。转向不足和转向过度

假如有某一个轮胎比其他三个轮胎提早出现了滑胎的情况那就表示这部车的操控平衡上出现了分配不良的问题。

一般来说前轮和後轮的滑移角并不一样,它们会各自循着不同的路径轨迹在路面上行进,当前轮的滑移角大於後轮时会呈现转向不足,当後轮的滑移角大於前轮时就变成了转向过度,如果前後轮的滑移角相同时,那麽转向就成了中性,也就是达到了操控平衡的最佳境界。

换句话说,当一不车转向不足时那麽前轮橡胶分子所画出的轨迹半径会大於後轮,转向过度则情况相反。

一部转向过度的车,在达到轮胎附着力的极限後,後轮会先滑出;而一部转向不足的车则会有抵抗转向的趋势。

滑移率

最大的循迹性表示所能承受最大的刹车力和加速力,而滑移比例是指轮胎直进时刹车或加速时轮胎胎印和路面间所产生的滑移。

0滑移就表示车子行进的距离和轮胎胎面所转过的距离相等。100%滑移就表示任何轮胎的转动并部会造成车身的移动,当然也可说是车身的行进不须靠轮胎的转动(这种情形出现在行进中的车辆四伦锁死时)。

要达到零滑移几乎是不可能,即使在循迹性最佳的状况都会有5~10%的滑移率,也就是轮胎转了100m时车子只移动了90~95m,如果滑移率超过了10%,那就表示循迹性不佳且加速和刹车表现都会恶化。

操控马力(Handling Horsepower)

操控马力指的是轮胎所能负荷

大家都知道越多的马力表示车子的性能越好,当引擎的马力越大时,加速也就越快。轮胎的操控马力也是如此,对操控性来说,增大轮胎的胎印就像增加引擎的马力,使用胶质较软的轮胎就像换了高角度凸轮轴,空气力学所产生的下压力就像加了涡轮增压器或机械增压器。

对轮胎上的橡胶分子来说一定的垂直负荷下所能承受的负荷是一定的,当一部车以它所能最快的速度过弯时,轮胎胎印的橡胶分子也达到了负荷的极限,这个极限我们就称为操控马力。

如果还想增加过弯速度,可以减轻车身的重量以减少车身的惯性力和轮胎的侧向负荷,或是加大轮胎的尺寸,选用胎质较软的胎,并改善空力特性。

前後胎印比

假如一部车有完美的50-50的前後配重,那麽在稳定的过弯(过弯速度不变)时,前後轮所承受的离心力负荷应该是一样的。在减速或刹车的情况下,因为部份车身重量会由後往前移所以前轮的负荷是比较重的。

反之在直线加速时前轮的部份重量也会转移到後轮。如果驱动轮在後轮那麽加速时的抓地表现会比较好,滑移率会比较低。

所以对一部马力不大且配重比为50-50的後驱车来说,前後轮的整体负荷(过弯、加速、减速)是几乎相等的。假如你因此推测这不车所需的前後轮胎印是相同的,那麽你就答对了。

前後车轮所需的胎印比例和前後轮所受的负荷比例是相同的,也就是说对一部前後轮负荷比例为60-40的车来说,它所需的前後轮胎印比例亦为60-40。

你或许会问:目前的车几乎都是配置四轮尺寸相等的轮胎(胎印相同),但为何车身配重大多不是50-50?事实上大部分的车都是前轮配重较重。

此外前驱的的前轮荷重较重为何不见采用较大的前轮设计。这有两个原因,第一是便利性,一方面是为了制造厂一方面是为了使用者的缘故。毕竟准钡慕种尺寸的备胎任谁都会觉得不方便。

第二个原因是使用了比所需要的更大的後轮会有转向不足的倾向,对大多数驾驶人来说可改善行车的稳定性和安全性。

再从技术的角度来看,前轮荷重较重过弯时的负荷也会比较大,再相同的过弯速度下会有比较大的滑移角,也就是前轮的滑移角会大过後轮的,转向不足的情况就会发生。

外倾角和循迹性

悬吊的设定中最重要的大概就是外倾角,外倾角决定了车子静态时的轮胎贴地性。

0度时轮胎胎印的橡胶分子的贴地性最平均也最佳,当刹车时我们希望四个轮子的胎印是平贴地面,加速时我们希望驱动轮是平贴路面,而过弯时我们也希望轮胎能平贴於地面,尤其是两个弯外轮。

在刹车和加速时最佳的外倾角是0度,在过弯时负0.125~0.25度的外倾角可增加转向力。在直线和弯道上所需的外倾角设定是完全不同的,事实上还需要配合悬调整体的设定并考虑车身滚动的问题,才能得到正确的设定角度。

轮胎和轮圈的选择

什麽是选择最适用轮胎和轮圈最重要的因素?尤其在众多品牌和型式中选择尤其困难,在这里提供一些方法供你叁考。

首先,考虑你的车的用途,严格来说就是考虑你轮胎的用途,假如这不车式你每天的代步车,那麽轮胎的耐磨性可能式你最重要的考量,高性能轮胎有很好的抓地力,但磨耗也是一流。

同时由於胎纹也会尽量的减少所以湿地上的表现也不理想,更别提泥地或是雪地上的表现了。(在一般道路上用D98J的朋友一定有这样的感觉)如果住在多雨潮湿的地区,那麽一套以湿地抓地表现见长的雨胎可能是不错的选择。

在湿地上以正常的方式行车,胎温提升不易,也就不容易达到高性能胎的最佳工作温度,会有英雄无用武之地之叹。

其次要考虑宽度和扁平比,随着引擎技术的进步,单位容积输出的马力不断的提升,配合整体性能的提升,轮胎也不可避免的加大尺寸,扁平比也有持续降低的趋势,以1600c.c.的车来说10年前的马力基准是90匹,而现在的标准订在125匹应该是比较合理,以前配175/70-13的胎,一般车主通常升级到185/60-14,发烧级的则是用195/50-15,这已是上限。

目前的趋势则是搭配185/65-14,而195/55-15,205/45-16则是升级的目标。轮胎宽度的升级要配合马力做适当的搭配,除了美观之外其他机件的负荷也是要一并考虑的。若马力和悬吊没有做大幅度的提升,那麽比原厂设定高一级的轮胎尺寸就已足够。

汽车行车电脑(ECU)为什么需要改装
     
今天的汽车在每个环节上都应用了计算机,光是驾驶席上的微型计算机便可把座椅、后视镜和方向盘等设定记忆下来,不同的驾驶者要使用时可以很快地切换到自己先前设定的理想驾驶位置。


但在改装发烧友眼中,计算机只有一个芯片,那就是控制整车动力的 Engine Control Unit(ECU 发动机控制单元 ) 。今年以来,国外的汽车芯片改装品牌相继进入中国市场,现在让我们先来了解一下 ECU 的功能是什么,然后再看它的改装方法。

电脑控制基本原理
   
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电脑控制基本原理
   
要让一台发动机产生动力,我们首先要按一定的比例把空气和燃料供应到汽缸内(一般空燃比 AFR 值设定在 1 ﹕ 14.7 ,即一份燃料, 14.7 份空气,这比例最符合环保要求),然后在一个适合的时机把这空燃混合体点燃,在燃烧过程中产生的膨胀气体会把刚好到达汽缸冲程顶点的活塞入下推以产生动力。

这个基本要领看上去甚为简单,应该用不上什么高超的电子讲述,但现实往往是比想象中复杂很多,首先是汽车的行车速度并不是固定的,行车速度越高,发动机便需获取越多的空气。


为了保持稳定的空燃比例,车子的供油系统必须相应地修正燃料的供应量。能够在每个时刻和工况下都使最适量的空燃混合体进入发动机内并在最佳时机完全燃烧,是自汽车发明后工程师一直追求的最理想境界,但机械式的化油器和点火系统始终达不到这样全面而完美的效果,直至计算机化的电子ECU出现才把这种情形完全改观。
   
电子ECU是一个微型计算机,内有集成电路以及其它精密的电子组件,作用相当于一个 “ 中枢神经 ” ,里面储存了大量对应不同天气环境与发动机工况下理想的燃油供应值和点火正时值组合。 “ 中枢神经 ” 通过对来自众多传感器的进气管空气流量、温度、节气门的开启角度、删节轴转速等数据进行汇集、分析和计算,在千分之几秒内高速油量来配合实时的环境和工况,再在形成理想比例的混合气进入气缸后发出点火值念,保证气缸内的燃料完全燃烧,减少了废气排放物和燃油消耗之余亦提高了进气效率,增强了发动机的功率和扭矩。


经计算机监控的发动机,基本上在全时间都能控制发挥最佳效率的空燃比和点火时间,达到了在化油器和机械点火系统时代不可想象的省油+大功率的梦幻效果。以国内车迷都很熟悉的上海大众桑塔纳为例,老款的化油器1 . 8升发动机只有88 . 5 hp(66kw) 功率,但转用了由电子ECU监控的电喷发动机后,韵肱量和基本设计不变的情况下,最大功率竟提升超过12% —— 达到99 hp( 74 kw) !而耗油量更从每百公里 7 . 9升 下降至5 . 7升 ,另外同系的 1 . 6升 发动机在电子化后最大功率也有86 hp ,几乎追上了老款 1 . 8升的功率。最后在计算机优化整个燃烧过程和在三元催化器的帮助下,这款二十多拭上前设计的汽车尾气排放也达到了欧2标准,由此可见电子ECU的威力。

为何要改
   
引擎喷射计算机简称 ECU(ENGINE CONTROL UNIT) 例如: BOSCH 、 SIEMENS 、 MM ……。生产厂商均为国际跨国企业,生产产品均销售至全世界使用。因每个国家汽油品质、温度、大气压力、湿度、引擎形式上的差异 ECU 程序软件设定上须符合各国的条件来使用,才不致水土不服,故在设定上保留很多的空间可供改装。
   
另外,汽车品牌厂商在调校发动机参数时一般是要考虑发动机在最恶劣的环境或者是长时间不保养状态下也能正常使用,也就是说整车厂商总是按最保守的方式来设置发动机输出,所以,车主只要能保证定期给汽车做保养,就完全可以通过重新调校发动机参数来获得更大的输出来获得超凡的驾驶快感。
   
因此在大多情形下,原装ECU内的程序是一个符合众多条件的取佳妥协。以空燃比(AFR)为例,原厂编程员可能会把某些行车情况下(如在等速行车时)的AFR调得稀一点(即油少气多)来减低油耗,以便通过一些国家的油耗测试标准,面貌一新其它的时间里原厂ECU的AFR大都会设定在上文提及的 1 ﹕ 14.7 ,因为这是最容易符合尾气标准的比例。


但对大部份发动机来说,能发出最大动力的AFR却是在混合气较浓(即油多气少)的范围内。同样为了拓宽车子的燃油适应性(不同地区的不同标号的燃油),原厂设定的点火提前角一般都可适应较低标号的燃油(发动机在不同的点火提前角点火时输出功率是不一样的),也就是说你现在发动机的点火提前角未必能与你现在使用标号的燃油搭配最佳 ……

如果可以把原装程序向偏向动力表现方面修改一个,便能把马力增大 10 %( turbo 车更可达 30 %),看到这里,你是否心痒痒地想动手改ECU呢?

行车电脑改装分类
   
改装 ECU 有多种方法,其中最简单的是一种已流行十多年的转换储存程序芯片方式,更换不同编程的芯片时,只要把 ECU 的背板拆开,拔掉原来的芯片再换上新的芯片便完事了,由于一些旧款的 E-ROM 芯片仅可写入程序一次,因此每次修改程序后都须用刻录机把程序刻入空白芯片来替换出原来的芯片。


近年很多新车的 ECU 使用了可以多次重复读写的 Flash-Rom ( 快闪记忆 ) 芯片,在修改程序时不用更换空白芯片便可直接加载,较 E-Rom 方便多了。

但不论是哪种形式的芯片,原厂和芯片改装商设计时都会加入保护设计来防止被译码和盗拷,因此在改装时,芯片改装经销商先要把每台车的数据上传到芯片改装商去认证车身号码、 ECU 编号、年份 / 规格。

在数据确定后,相关的程序才下传到经销商的电脑,技师再用刻录机把数据写入空白芯片或经原来用作连接原厂检测电脑的插口,把 ECU 内的 Flash-Rom 芯片程序更新。这种形式的 ECU 改装方法不会给予车迷任何的调整空间,但好处是省心省时,十分适合一些没有或只是轻度改动过发动机 ( 包括进排气系统 ) 的原装车。

(此种改装能保存车上的原装电子功能)

怎么提高引擎的马力??


"汽车的动力来自引擎,而引擎动力的产生是利用汽缸内油气的燃烧所产生的爆发力推动活塞而来,因此要获得良好的引擎性能就要从提高引擎的燃烧效率着手,从汽缸内油气燃烧的基本理论找出提高引擎燃烧效率和热效率的方法来提高引擎性能。

但是在工程师们想尽办法来提高引擎性能的同时,却因为爆震(Knocking)的发生而受到种种的限制,而一具最高性能的引擎就是在燃烧与爆震的交互作用和互相牵制下得出的妥协。

『燃烧与爆震』不但是研究引擎的基础,也是判断引擎优劣的依据,更是引擎改装的基础,因此燃烧与爆震可说是一切讨论有关引擎性能的入门,更是谈引擎改装时的立论依据。


一、燃烧

因为引擎的燃烧循环是在汽缸这各小容器中进行,而且有温度、压力、热传导、残留废气等变因,所以比起一般的燃烧来得复杂许多。目前有很多有关引擎的理论都是由实验得来的,就因为是由实验得来的所以有很多因素都有不同的解释,甚至可能尚未被发现,因此读者或可从本文中获得启发,找到其他有利引擎燃烧的好方法。在进入主题之前我们必须先介绍两个名词:空燃比A/F (Air-Fuel Ratio)和空气过剩率λ(Excess Air Ratio)。

空燃比A/F是进行引擎燃烧反应时所需的空气重量和燃料重量的比例,空然比小表示油气比较浓,反之则比较稀。如果根据汽油燃烧的化学反应方程式,我们可以算出汽油完全燃烧的理论空燃比为15.1:1,但是在实际的燃烧情况中,如果要达到完全燃烧,所需的空气量往往比理论上所需的更多而实际上所需的空气和理论上所需的空气量的比值就称为空气过剩率λ,λ越大表示所供给引擎的空气量越大。

A/F和λ在谈到有关引擎的工作原理和废气污染控制上都会再出现,所以比必须先在此提出。引擎每完成一次进气、压缩、爆发、排气四个行程的循环,曲轴转了2圈也就是720°,在引擎转速为 3000rpm时,曲轴转速为每分钟3000转,也就是说引擎每分钟要进行1500次的循环,完成每一次油气燃烧的时间远小于0.01秒。

要去讨论这0.01秒内快速进行的燃烧过程有相当的困难,[ 因此我们必须想像成用很慢很慢的慢动作来看引擎的燃烧过程。若用这样的方式来看引擎的燃烧过程,我们可以将它概分为点火、燃烧、淬熄三个步骤:

点火

当供油系统将混合好的油气送入汽缸内,经由活塞压缩后,点火系统的高压线圈便会传送一电流至火花塞,利用火花塞两极之间的高电压引燃油气,(亦可说是高电压使汽油分子产生游离作用,进而和氧离子结合,造成氧化作用)。

为了引燃油气,必须对油气提供一相当的能量,这个能量我们称为『最小点火能』(Minimum Ignition Energy)。最小点火能越小,点火越容易。这一油气引燃的过程相对于接下来的油气燃烧速度来说,速度是比较缓慢的,而这一缓慢的氧化过程称为『点火』。

『点火』所耗去的时间约占整个燃烧行程的10 %,而这段时间所耗去的油气也少得为不足道。

燃烧

点火阶段可视为油气燃烧前能量的累积,当点火完成后,火焰便开始以燃烧压力波的形式向外传播,其传播的方式是以火花塞为中心,一层一层依序向外燃烧,就如同将石头丢入水中,在水面形成涟漪一般。

在火焰向外传播时,在已燃烧和未燃烧的油气之间,有一进行燃烧氧化反应的反应带,我们称为『火焰波前』。火焰波前的范围大小会影响燃烧的反应速率和汽缸内压力上升的速率。油气燃烧的速度对引擎的性能有决定性的影响,燃烧的速度越快,引擎的性能越好,爆震发生的趋势也越低。

淬熄

对引擎的燃烧来说,汽缸壁是燃烧波所能到达最远的边界,汽缸壁由于有冷却系统的作用,温度大都维持在 200℃左右,这相对於 700℃以上的火焰温度来说是很低的温度,所以当燃烧波传到汽缸壁时,火焰的温度便立刻下降,使得汽缸壁附近燃烧波的氧化作用因而减缓甚至中断,而这趋缓的氧化反应便产生了不完全氧化的产物HC及CO。

这一氧化反应较缓和的区域我们称为『淬熄层』,淬熄层越小,表示汽缸的热传损失量越少,引擎的热效率较高、出力较大。



影响引擎燃烧的因素

* 影响点火的因素:


点火的难易乃由『最小点火能』所决定,最小点火能则是受燃料的分子量、混合气的浓度、火花塞电极的形状与间隙、汽缸温度、混合气气体流动的影响而产生变化。

燃料的分子量越小、汽缸的温度越高,其最小点火能越小,点火越容易。混合气的浓度稍浓于理想空燃比(14.7:1),并能在汽缸内快速的流动使油气更均匀,皆有助于点火。

而火花塞对点火的难易更有决定性的影响,火花塞的电极间隙若减小则最小点火能将增大,不过间隙也不是越大越好,因为间隙大则跳火时间缩短,不利于点火,所以间隙直必须取两者的折冲。

火花塞中央电极的直径越大,点火所需的电压必须升高,若将电击形状改为尖型,将有利于点火。此外,火花塞的热度等级越高,表示中央电极不易散热,因此对点火越有利。

但是当火花塞热值过高或汽缸过热时,将使油气在火花塞未点火前及自行点燃,称为”预燃”(Preignition)是异常燃烧的一种,有别于爆震,但同样对引擎将产生不利的影响。有人会改用电极为针型、且导电性较好的火花塞,为的就是加速完成点火。


* 影响燃烧的因素:

1、空燃比

燃烧速度会因为混合气的组成、压力、温度而变化,影响最显着的是空燃比,稍浓于理想空燃比(14.7:1)时可得到最大的燃烧速度,若空燃比低或高达到某一界限以上时,火焰便不再前进,此界限称为『燃烧界限』。汽油的燃烧界限是空燃比22:1~8:1可安定运转的极限是18:1。

所谓『稀薄燃烧引擎系统』技术(Lean Burn Combustion System) 就是让引擎在尽量接近燃烧界限的下限且不产生爆震的情况下运转。

2、火花塞的位置
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2、火花塞的位置

火花塞的位置虽对燃烧的速度没有影响,但是它决定了相同燃烧速度下完成燃烧所需的时间。火花塞和汽缸必的距离越近,则完成燃烧的时间越短。

因为油气燃烧的过程也是引擎最主要的加热、加压过程,这段时间的长短,直接影响到引擎的热效率,也影响到爆震的趋势。火花塞的最佳位置就是在燃烧室的中央,而为了达成此一设计,多气门和双凸轮轴的设计是必然的趋势。

3、进、排气压力与进气温度

进气压力的提高可促使油气燃烧的速度增加,而进气温度升高却会使容积效率和混合气密度降低,导致火焰传播速度下降。

当排气压力越高时,则每循环残留在汽缸内的废气越多,使能吸入的新鲜混合气减少,而随着残留废气比例的增加,燃烧时的阻碍亦增大,火焰传播的速度因而降低。

要提高进气压力最常用的方法就是利用 Turbo-charger 或Super-Charger ,而赛车引擎通常用碳纤维来作为进气道的材料,除了重量轻外,最重要的就是取碳纤维不易吸热,本身的温度不会因为引擎室的温度升高而升高,可大幅降低进气温度。

至于要如何降低排气压力,当然是从排气管着手,而又以头段的影响最大。

4、进气速度

进气速度影响了进入汽缸内油气的流动,油气的流动除了可以让油气的混合更均匀,更可产生搅动的作用使燃烧火焰和未燃烧的油气容易混在一起,增加火波前的范围,加快燃烧的速度。

进气速度与燃烧速度成近乎正比的关系,进气速度越快,燃烧的速度越快。而进气的速度与进气歧管的口径与长度、汽门设计、燃烧室几何形状有关。

5、压缩比

压缩比的增加会同时影响燃烧时的温度与压力,并让油气分子间的距离变小,而油气的燃烧速度也随着压缩比的增高而增大。

高性能引擎都想办法在不发生爆震的前提下尽量的提高压缩比,不但自然吸气引擎是如此,就连增压引擎的压缩比都已提高到超过9.0:1 以上的水准。

要提高压缩比最简单的方法就是改用较薄的汽缸垫片。

6、点火正时

引擎的最大功率输出是取决于油气燃烧产生最大气体压力时活塞的位置,而这个位置的改变可经由点火正时的改变来达成,最理想的点火正时角度就是要让燃烧过程完成一半时,活塞位置恰抵达上死点,此时活塞正好完成压缩行程准备往下运动,因此燃烧所产生的最高压力可完全用来把活塞往下推,这就是产生最大燃烧速度点火正时。


* 影响淬熄的因素

淬熄主要受到燃烧室的形状、汽缸壁的温度与粗糙度的影响。淬熄的发生是主要是由于火焰接触到燃烧室的壁面,因此要在相同的燃烧室容积下使燃烧室的表面积越小,减少淬熄量,一般而言燃烧是的形状越规则越能达到此目的。

而淬熄也是热导传的结果,所以燃烧室的温度越高,则热传量越少,火焰也就越能接近壁面,淬熄层就越薄,被淬熄的气体容积就越少。

但是汽缸壁的温度却被材料所能承受的热应力及爆震的发生所限制,所以只能维持在一相当的低温下。此外,降低燃烧室的粗糙度也可减少淬熄量及热传量,提高热效率。



二、爆震

『爆震』是引擎燃烧过程中所产生的异常燃烧现象,它除了使引擎震动加剧外,并产生敲击声、降低引擎出力、损伤引擎结构。

爆震可说是引擎设计者的天敌,许多提升马力、降低油耗、减少污染的设计,如高压缩比、增压装置、提高汽缸壁工作温度(材料科技的进步使得强度上无虞)等,都因为爆震的产生而受到限制。

爆震的特性是开始时点火及燃烧波的传播都正常,但是最后应该燃烧的一部份油气,我们称为『尾气』(End Gas),因为受了燃烧后气体膨胀所造成的压缩作用,使其体积缩小、温度和压力升高,在燃烧波尚未传到该处之前,一部份油气的温度已经达到『自燃点』,到达自燃点后在经过一段时间的『自燃点火延迟』后就会自行引燃,并且以300m/s~200m/s的速度迅速向外传播,而当正常燃烧和爆震两个方向相反的燃烧压力波相遇时,会产生剧烈的气体震动,并发出特有的金属撞击声,所以称为『爆震』。

轻微的爆震无法被人的感官所察觉,在此我们称它为『无感爆震』,因此当你能感觉得到引擎爆震所产生的噪音和震动时,这时的爆震情况已经严重得超乎你的想像,我们称它为『有感爆震』。

有感爆震持续一段时间后,将使得活塞、汽缸头、汽门、活塞环等,产生严重的损坏。


这些是影响引擎性能的一些因素:

1、燃料的辛烷值

燃料的抗爆震性是以辛烷值(Octane Number)来表示,通常分子构造简单、碳数多、炼长者的抗爆震性优秀,而选用辛烷值较高的汽油是减少爆震发生的最直接方法。

汽油辛烷值的选用必须与引擎的缩比配合,理论上压缩比8~9用辛烷值92~95的汽油,压缩比9~10用辛烷值95~100的汽油,否则压缩比高的引擎若使用辛烷值低的汽油,将造成爆震连连、引擎无力、过热、机件损耗。而压缩比低的引擎若误用辛烷值较高的汽油,不但不能增大引擎的出力,反而可能因燃烧温度过高造成引擎过热。

2、燃烧室的设计

火花塞的的位置影响了完成燃烧所需的时间,这段时间就是尾气所受的加压和加热时间,时间的长短直接影响爆震发生的趋势。因此燃烧是的形状若能让压缩时油气的流动性佳、没有死角,并采用热传导效率较高的材料(如铝合金),让汽缸内的温度不易累积,使尾气保持较低的温度也可减少爆震的发生。

3、积碳

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3、积碳

燃烧室内如果有积碳会影响燃烧室的散热并造成压缩比的提高,让原本不会发生爆震的引擎也发生爆震。积碳发生的原因除了引擎本身所产生的以外,在汽油中添加辛烷值提升剂更会加速积碳的累积。

以国内所能买到的93无铅汽油,对很多高压缩比引擎来说并不够用,很多车主都要选择添加辛烷值提升剂来维持引擎的出力和消除爆震,在爆震与积碳的恶性循环下,添加辛烷值提升剂就有如引鸩止渴一般,还请车主三思。

一般来说,工厂提高汽油辛烷值的途径有


1.是选择良好的原料和改进加工工艺,例如采用催化裂化、重整等二次加工工艺。

2.是向产品中调入抗爆性优良的高辛烷值成分,例如异辛烷、异丙苯、烷基苯等。

3.是加入抗爆剂。

汽车喝什么油??

一般压缩比越大的要求汽油标号越高。

压缩比在7.5-8.0应选用90-93号车用汽油;

压缩比8.0-8.5应选90-93号车用汽油;

压缩比在8.5-9.0应选93-95号车用汽油;

压缩比在9.5-10.0应选用95-97号汽油。

低压缩比加了高辛烷值的汽油不会有问题,只是价格贵点而已,好处是比较清洁。


4、压缩比

引擎的热效率是与其压缩比成正比,压缩比越高引擎出力越大,但是压缩比的上限却因为爆震的发生而受到所限制,压缩比与爆震的发生有极密切的关系,压缩比越大,爆震的趋势和强度越强。

因为提高压缩比会同时增加汽缸内的温度和压力,使尾气的温度和压力升高,增强爆震的趋势。此外压缩比的提高也会让汽缸内的残留废气对油气的冲淡做降低,造成燃烧室的温度上升,促成爆震的发生。

5、空燃比

油气混合比过稀或混合不均匀都会造成爆震。较浓的油气将使尾气的自燃点火延迟时间增加,但也会使燃烧较不完全,产生的热量较少,使得燃烧最后的温度降低,减少爆震的发生,但也导致燃料用量增加,热效率下降,同时降低引擎出力。

有些引擎的爆震控制系统就是在爆震感知器侦测出爆震讯号时,供油系统便会适度的提高油气浓度,直到爆震消除为止。


6、进气温度与汽缸温度

进气温度与汽缸温度的增加会使引擎的容积效率降低,使完成燃烧所需的时间增长,亦即尾气被加压及加热的时间增长,增加尾气的温度和压力,造成爆震。

由此我们可以知道当引擎温度过高时,对引擎所成的损害并不是直接由于高温所造成(和汽缸内的温度相比那就称不上高温了),而是因为汽缸壁温度上升导致严重的爆震,因为连连的爆震所产生的严重破坏。

7、点火正时

若点火过早活塞在压缩行程抵达上死点前燃烧掉的油气较多,会使活塞进行压缩时所需的力量增加,同时也会提高燃烧室内的最高温度与压力,而易产生爆震。

若点火正时延迟,大部分的油气都在活塞过了上死点以后燃烧,燃烧时活塞已经往下运动,可以底消掉一部份燃烧后气体膨胀所导致的压力升高作用,减轻爆震的趋势。

不过假如点火过于落后,引擎的功率及效率都将降低。虽然点火正时的延迟会造成引擎无力、耗油增加,但是对于爆震控制方式的选择大多以改变点火正时为主,因未改变点火正时比起其他消除爆震的方法要来得简单、经济、可行,尤其在电子技术发展成熟的今天更是如此。

8、进气压力

进气压力提高可使油气密度变大,燃烧所产生的总热量较多,会使燃烧的最后温度上升,易于产生爆震。这说明了使用增压进气装置时,不论涡轮增压或机械增压常要适度的配合降低压缩比,并结合爆震控制系统以防止爆震的发生。

其中涡轮增压系统(Turbo Charger)更因为会同时造成进气温度上升,所以有进气冷却器(Inter-Cooler)的出现,以降低进气温度提高容积效率并减少爆震的发生。
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楼主啊楼主

楼主啊楼主 我爱死你了
干得比驴累,吃得比猪差,起得比鸡早,下班比小姐晚,装得比孙子乖,看上去比谁都好,五年后比谁都老

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