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    汽车升级Step 6:进气

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    車誌2023-10-17

    伴随新的一周结束,車誌Carsmaga的汽车升级Step栏目又和大家见面了!随着上一期Step的排气升级话题展开,我们逐渐能看到一些涉及发动机的知识和原理。排气尚算容易弄懂,毕竟废气是高温高流速的气体,要将它顺利排出发动机的难度相对较小。但来到进气升级,由于进气相对排气是低温、低速气体,要将它顺利送入发动机,将涉及到许多流体力学的知识。因此,要玩转进气升级,难度不小!


    图:进气系统中都有什么?小编做了一张图,将这些部件按顺序罗列出来。进气系统按进气形式可以分为自然吸气和强制进气两种;其中强制进气里最常见的会是涡轮增压和机械增压两种,尽管机械结构会有所不同,但本质上都是为进气加压的装置而已。


    升级进气,无论NA还是Charger,最核心的要义就是提升进气填充率。何为进气填充率呢?可以将其简单理解为进气的缓存。只有缓存进来的空气足够多,发动机才能在需要用气的时候及时从进气系统中取到足够空气使用,若发动机得不到足够空气,将导致喷油量减少而性能下降。这个储存空气的空间又在哪呢?这就要提到负压管的概念了。无论是自吸车,还是涡轮车,其进气系统都存在负压管。自吸车进气的负压来自活塞下行时产生的吸力,因此节气门前的管道均为负压管。而涡轮车进气的负压来自涡轮运转时的吸力,因此涡轮前的管道也是负压管。如何让这部份空间能填充进更多空气之余,加快内部空气流速,是升级排气的核心要务。接下来我们不妨按部位一样一样说,看看进气系统都有哪些方面可以玩!


    风箱


    要和大家明确一下风箱的三个用途。首当其冲,当然是用来固定风隔的。其次,是通过谐振减少进气噪音。最重要的,是增加进气负压管的空气填充率。


    图:若移除原厂风箱,直接让进气冬菇(锥形或半球形高流量风格)暴露在发动机舱,等于把风箱这一容积巨大的空气缓存空间给抹杀掉,使负压管中的空气填充率大打折扣。这也是坊间所说“移除风箱会损失低扭”的根本原因。不过与此同时,没有风箱以及管道变粗变短也让进气效率大幅增加,结果就是发动机的高转性能提升。这样的升级有利有弊,需要各位权衡自身需求再决定要不要采用这类型方案。


    家用车的原厂风箱出于成本、拆装难易度等考虑,形状一般不会设计得太复杂。所以其进气口只要能满足基础的进风需求,就会尽可能一切从简,这也为玩家后期升级留有余地。其次,是风箱集气的能力。如前文所说,负压管的空气填充率是影响发动机动力输出的重要因素,除了加粗管道直径以外,在风箱作文章也是一种有效手段。最后是隔热,原厂风箱大家都见过,就是一层塑料箱子而已,隔热效果能好到哪去呢?市面上较常见的升级风箱隔热处理,是在风箱外部贴上隔热材料。一些高端的升级风箱,还会直接使用碳纤维打造,要知道碳纤维布可是性能极佳的隔热材料。


    图:升级风箱还有一个作用,某些风箱能适配进气冬菇,以增大进气流量。不过这种升级思路就变成让风箱迁就风隔了,而非单纯从风箱的实用角度出发。


    风隔


    风隔(空气滤清器)可以简单理解为发动机的口罩。要知道空气中的粉尘、颗粒物非常多;尤其是在马路上,由于其他车辆也会排出废气,这里的空气有多浑浊可想而知。若这些空气中的废物不受过滤直接被吸入发动机,由于它们不一定能被燃烧掉,久而久之会让发动机产生不必要的磨损,影响发动机寿命。于是风隔的出现,为发动机的健康呼吸提供保障。但与此同时,风隔对空气流通的阻碍也影响了发动机的进气效率。


    图:绝大多数原厂风隔都是“一次性口罩”,需要定期更换。反正都是到时到候就要换的用品,在下一次更换的时候,为什么不换一个高流量风隔,让发动机呼吸更顺畅呢?而且大多数升级用的高流量风隔都支持清洗以反复利用,谁的后期使用成本更低,高下立判!


    原厂的风隔,通常都是纸质制成的,材料比较厚,透风性能较低,也就意味着对发动机的进气效率影响也同样较大。若想对进气系统升级,更换更高流量的风隔势在必行。进气效率更高的空滤常见的有两种,一种是匹配原厂风箱的替换型高流量风隔,另一种就是锥形或半球形的高流量风隔,也就是俗称的进气冬菇。但若升级进气冬菇,就意味着你要么像前文所说的一样,让冬菇在机舱里“裸奔”,要么更换一个能与之匹配的风箱。


    图:进气冬菇由于奇特的造型,与空气的接触面更大,进气效率自然更高。


    进气管


    进气管的最主要作用就是输送空气,但由于它也是负压管上的一员,因此它的粗细、长短、曲折程度、内壁的光滑程度都会影响着进气的效率或填充率。要提升进气管的进气填充率并不困难,最简单的方式便是更换大管径和更直的负压管。越直的管道便能使得空气填充得更快,对发动机、涡轮的吸气也就是空气填充率更有帮助。为了让空气在管中受到的阻力更小,市面上会有内壁更加光滑的硅管和铝管供大家选择。众所周知,发动机对进气温度极其敏感,所以一些更高端的进气管会采用钛合金或碳纤维打造,这两种材料都是隔热性能极佳的材料,当然,造价也就更加高。


    中冷器


    上文也有提到过,发动机对进气温度十分敏感,如何保持较低的进气温度是升级进气系统时必须考虑的事情。涡轮通过压缩空气增加氧含量,提高了发动机的燃烧效率,奈何也因压缩空气让进气温度上升。而中冷器就是为了冷却压缩后的空气而生的。然而原厂中冷器迫于成本原因,不可能做得太大,但我们后期可以更换更大的中冷以加强涡轮车进气的冷却能力。


    图:升级中冷器最麻烦的还数连接其一前一后的两条中冷器管。为了迁就发动机舱有限的空间,中冷器管往往被设计得蜿蜒盘旋,若设计不当容易与车架干涉,影响正常安装使用。而且管道要匹配出因车型不同而不同的直径也不是容易事,不是随便一家厂家一上来就能开发制造的。因此,在选购中冷器的同时,更重要的是要确认能否找到符合自己车辆要求的管道配套。


    同时,中冷器与两头的中冷器管属于正压管。升级正压管、中冷器能够让更多的高压空气传输节气门,增加进入气缸燃烧的空气填充率更佳,避免出现因为正压管、中冷器尺寸受限导致增压空气的流速、流量受限。


    节气门


    节气门又名蝴蝶掩、但最为人熟悉的名字便是“油门”。而节气门开多少,直接决定了发动机的进气量和喷油量,这和发动机空燃比有着莫大的关系。为啥要升级节气门,从根本原因上来说是要通过更大直径的节气门体,增加负压管、进气歧管的空气填充率,让更多的空气能够被吸入到气缸内燃烧。气缸能更快的充满空气且与雾化燃油混合地更加充分(有利于发动机空燃比),自然对动力也会有一定程度的提升。


    图:现在大多数新车都改用电控的电子油门,而非传统的拉线油门。后市场的节气门升级零件不一定能覆盖到每一款车型,因此,这一项升级会有一定门槛。


    以上就是市面上常见的进气升级方法。若谈资论辈,进气升级应该排在排气升级前面;但考虑到进气系统的复杂性,我们还是决定将其后延到本期。虽然本文已经尽可能概括出进气升级的一些基本操作,但显然还是未能覆盖到其中一些细枝末节。我们也就上述升级项目,书写了更多拓展性的专题文章,若大家希望对进气升级有更深入的了解,欢迎到【車誌】CarsMaga.com上阅读更多内容!

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