解封最后的封印

Text/鄧旭鑫 Design/

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引文：想讓車(chē)子釋放出潛力，第一步就是將廠家原本保守的調(diào)教解封。然后根據(jù)車(chē)子的特性，針對(duì)性地將排氣系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、ECU調(diào)校、配氣正時(shí)等進(jìn)行升級(jí)改裝。接著是當(dāng)馬力提升到了瓶頸，可能受到變速箱、傳動(dòng)系統(tǒng)的限制，顯然只有突破這道限制才能沖破瓶頸。而本文想聊的是，在你盡可能低升級(jí)改裝了發(fā)動(dòng)機(jī)以外的部件后，最終回歸的，是動(dòng)力產(chǎn)生的源泉——發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部。這里封印著一臺(tái)汽車(chē)最后的潛力，而想要解除這部分的封印，需要操刀者具備極高的技藝、全面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，以及質(zhì)優(yōu)的改裝部品。而這期我們就先聊聊發(fā)動(dòng)機(jī)缸體內(nèi)的強(qiáng)化。

鐵與鋁的是非

需要到解除發(fā)動(dòng)機(jī)最后的這道封印，想必汽車(chē)的改動(dòng)也已經(jīng)動(dòng)輒全身。但經(jīng)過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部強(qiáng)化的車(chē)子，并非都能釋放出較高的潛力。這取決于操刀者的技藝、強(qiáng)化部品的質(zhì)量等多方面的因素，這其中就包括了發(fā)動(dòng)機(jī)材質(zhì)的不同。在發(fā)動(dòng)機(jī)材質(zhì)方面，目前主要?dú)w結(jié)于缸體和缸蓋，而主要又歸結(jié)于缸體。因?yàn)楦咨w幾乎都是鋁制的，主要為了散熱，鋁比鐵的散熱效率高，這也是音響功放等也用鋁散熱的原因。

鑄鋁與鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)，孰優(yōu)孰劣？其實(shí)，大家糾結(jié)的不是缸蓋，而是缸體，缸體分成了所謂兩大系列，即鋁制和鐵制，當(dāng)然有些還不是全鋁，包括一些合金，如鋁鎂合金等等。而鋁與鐵有何不同？簡(jiǎn)單舉例一下，十代EVO的4B11T全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)比九代EVO的4G63鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)減負(fù)了12公斤，可見(jiàn)鋁比鐵擁有更輕的質(zhì)量。而由于鋁比重輕，同質(zhì)量的鋁制缸體的體積通常就會(huì)比鐵制缸體的體積要大些。而最重點(diǎn)的是，鋁耐腐蝕性不及鑄鐵缸體，尤其對(duì)溫度壓強(qiáng)都更高的增壓引擎。也就是說(shuō)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)體積要求比較小時(shí)，使用鋁缸體通常難以達(dá)到鑄鐵缸體的強(qiáng)度。所以高增壓的引擎很多都采用鑄鐵缸體，比如十代前EVO的4G63，始終都是鑄鐵缸體。這樣就不難看出，鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)在性能上擁有比全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)更大的潛力。

三菱名器——4G63鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)

三菱著名4G63發(fā)動(dòng)機(jī)，雖然體重較大，散熱性能不好，但其優(yōu)越的耐高溫、耐高壓特性，使2.0T的EVO渦輪增壓爆發(fā)出很大的功率和扭矩出來(lái)，而且對(duì)那些心潮澎湃的年輕人來(lái)說(shuō)，掀起了一輪又一輪改裝狂潮。有的功率調(diào)到了360馬力，甚至有的改裝至500、600馬力，扭矩超過(guò)500NM。憑借強(qiáng)勁的心臟，EVO創(chuàng)造了輝煌的傳奇歷史，成為車(chē)迷心中難以割舍的情愫。10代EVO采用4B11T鋁制發(fā)動(dòng)機(jī)，雖然數(shù)據(jù)和效果也很好，但因發(fā)動(dòng)機(jī)選材的不同，改裝潛力大不如九代EVO的4G63，所以熱衷的車(chē)友依舊更傾心于九代的EVO。同理也可用于大眾的EA888和EA211發(fā)動(dòng)機(jī)。

4g63.jpg（三菱著名的性能機(jī)器鑄鐵引擎——4G63。）

4B11T.jpg（第十代EVO裝配的全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)4B11T。）

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發(fā)動(dòng)機(jī)中缸強(qiáng)化篇

——①活塞的強(qiáng)化

引擎中缸的強(qiáng)化重點(diǎn)在于曲柄連桿機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度，能否抵受突增的爆炸力，令爆炸力可以穩(wěn)定地轉(zhuǎn)化為曲軸的扭矩，而這其中活塞是首當(dāng)其沖的部分。針對(duì)中缸強(qiáng)化的活塞一般是通過(guò)鍛造而來(lái)，將整塊鋁錠鍛造出活塞頂部的大體形狀、活塞裙部、活塞底部以及活塞銷(xiāo)的基部，之后再以CNC精細(xì)加工活塞頂部、活塞銷(xiāo)、活塞環(huán)槽、油孔等部分。

那要如何選擇活塞呢？這里我們就聊聊除了品牌以外的因素。選擇自己所需要的活塞，首先要知道的就是凸頂活塞和凹頂活塞的區(qū)別。凸頂活塞適用于自然吸氣（NA）車(chē)型的中缸強(qiáng)化，而凹頂活塞適用于渦輪增壓的中缸強(qiáng)化。即凸頂活塞會(huì)大幅度地降低燃燒室容積，即提高壓縮比，反之凹頂活塞則是降低壓縮比之用。自然吸氣的高壓縮比活塞有許多可選，從10、10.5、11、11.5、12到12.5：1……應(yīng)有盡有，這里如何選擇取決于操刀技師的手藝，因?yàn)槠陂g包含了耐久度、馬力、電腦匹配和駕駛習(xí)慣等種種的因素；渦輪增壓的低壓縮比活塞亦有從9.0、8.8、8.5、8.0至7.8：1……諸多可選，如此眾多的規(guī)格該何去何從？著就看增壓的大小與耗油量的表現(xiàn)了。

活塞-曲軸-連桿-1.jpg

凹頂活塞.jpg（適用于低壓縮比的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的凹頂活塞。）

凸頂活塞.jpg（適用于高增壓的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的凸頂活塞。）

——②連桿的強(qiáng)化

發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，活塞受到燃燒室爆燃的推力，目的在于推動(dòng)曲軸的旋轉(zhuǎn)。而作為連接活塞與曲軸的橋梁——連桿，它在整個(gè)引擎內(nèi)部動(dòng)力傳輸?shù)牟糠菸痪右殹Ｒ驗(yàn)閯?dòng)力的增加，連桿改裝的首要條件就是高強(qiáng)度，而因應(yīng)受力端的產(chǎn)生，就有不同型式的連桿結(jié)構(gòu)，大體上區(qū)分為I斷面、H斷面與X斷面； 斷面的目的是在保證連桿剛性和強(qiáng)度的基礎(chǔ)上進(jìn)行偷輕處理。

I斷面連桿：指偷輕挖空的部分與連桿平面重合，I斷面連桿施工難度較低，主要是鑄造工藝制作的原廠連桿。

H斷面連桿：指偷輕挖空的部分與連桿平面垂直，相比較I斷面連桿擁有更強(qiáng)的抗彎曲的性能，因材料用量使用較多，所以相比I斷面連桿更具提升潛力。

X斷面：是一種H斷面與I斷面的混合形式，根據(jù)力學(xué)特性X的形狀而定，由于價(jià)格相對(duì)昂貴，所以對(duì)于非一般的重度改裝，算是改裝的奢侈品。

除了在斷面形式上存在區(qū)分，連桿的與活塞的結(jié)合也分為半浮式、全浮式；常見(jiàn)的一般以半浮式連接，即活塞銷(xiāo)在活塞兩端的結(jié)合部分是活動(dòng)的，而連桿部分則是固定不動(dòng)的。半浮式連接因?yàn)橹挥谢钊糠质腔顒?dòng)的，所以相較于全浮式連桿，其活動(dòng)阻力及活塞背的受力較不完美。而全浮式連桿雖然安裝相對(duì)簡(jiǎn)易，但產(chǎn)品的工藝要求嚴(yán)格。因?yàn)檫B桿小端的間隙過(guò)大或過(guò)小都會(huì)造成日后的異常磨損和噪音。所以總言之，全浮式連桿相對(duì)半浮式連桿的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，活塞銷(xiāo)、連桿小頭和活塞銷(xiāo)座都有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這樣，活塞銷(xiāo)能在連桿襯套和活塞銷(xiāo)座中自由擺動(dòng)，使磨損均勻。

此外，每個(gè)連桿產(chǎn)品都會(huì)有數(shù)據(jù)顯示連桿大端與曲軸的油膜間隙，采用塑料量規(guī)則是丈量最準(zhǔn)確的工具，而非使用游標(biāo)卡尺進(jìn)行繁瑣的測(cè)量。最后值得一提的是固定連桿大端的螺絲磅數(shù)與材質(zhì)強(qiáng)度，針對(duì)強(qiáng)化連桿的大頭螺絲，廠家是會(huì)提供完整的磅數(shù)讓使用者操作，而技師們亦需參照此規(guī)格涂上特殊的潤(rùn)滑劑，在操作中使用專(zhuān)用扭力扳手進(jìn)行磅數(shù)鎖定。

H斷面連桿.jpg（挖空部分與連桿平面垂直的H斷面連桿。）

I斷面連桿.jpg（挖空部分與連桿平面重合的I斷面連桿。）

塑料量規(guī).jpg（通過(guò)塑料量規(guī)去測(cè)量油膜的間隙是否合適。）

——③曲軸的強(qiáng)化

曲軸，可謂發(fā)動(dòng)機(jī)的脊梁，承擔(dān)著將活塞上、下運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的功能。由于曲軸工作時(shí)是處在高速的運(yùn)轉(zhuǎn)之下，其剛性、材質(zhì)及精密度，時(shí)刻都在接受著最嚴(yán)苛的考驗(yàn)，所以曲軸本身乃整體鑄造或鍛造而成，改裝的曲軸則非鍛造不可。

一般而言，曲軸的升級(jí)改裝不外乎輕量化與平衡，原廠曲軸平衡度也有一定的水準(zhǔn)，只是一般設(shè)定轉(zhuǎn)速比較低一點(diǎn)，大約在斷油轉(zhuǎn)速以上500轉(zhuǎn)（ 原廠車(chē)型極少超過(guò)8000轉(zhuǎn) ），一旦超過(guò)平衡設(shè)定轉(zhuǎn)速，震動(dòng)加大、發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦力增大、軸瓦容易異常磨損，馬力就會(huì)下降。當(dāng)引擎做了內(nèi)部機(jī)件等等的升級(jí)后，一定希望能加快其加速性，也期望能再多增加斷油的轉(zhuǎn)速，才能做出更多的馬力，因而做更高轉(zhuǎn)的平衡才是當(dāng)務(wù)之急。然而只有是圓旋轉(zhuǎn)的物體，一定會(huì)有離心力的問(wèn)題，一定會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)，所以平衡只是相對(duì)的。應(yīng)該在改裝時(shí)就先設(shè)定本身發(fā)動(dòng)機(jī)所需的額定轉(zhuǎn)速，才來(lái)要求平衡的轉(zhuǎn)速。

曲軸的平衡說(shuō)完了，下面就是曲軸的輕量化了。那為什么曲軸需要輕量化呢？第一是為了克服慣性作用，使其運(yùn)轉(zhuǎn)速率增加，第二乃是重量的減輕，減少了旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生多余的不平衡，這樣一來(lái)震動(dòng)自然減少，以利于平衡的效果。以往在做輕量化曲軸加工時(shí)，大都將配重端削薄做成刀刃狀，以利穿越油膜、減低阻力。其實(shí)這個(gè)動(dòng)作，在現(xiàn)代主動(dòng)式潤(rùn)滑系統(tǒng)上，算是多余的做法，因?yàn)榍S的配重塊完全不可能會(huì)直接侵入油平面，況且很在售的車(chē)在油底殼和曲軸箱之間都有一塊擋油板，所以這個(gè)破油的功效是不盡然的。此外，連接曲軸尾端的飛輪、前端的皮帶盤(pán)，都要事先加以平衡和輕量化，以便結(jié)合之后才能同曲軸達(dá)到真正的運(yùn)轉(zhuǎn)平衡。

曲軸.jpg（作為發(fā)動(dòng)機(jī)的脊梁，強(qiáng)化過(guò)程中曲軸的輕量化與平衡化極其重要。）

曲軸測(cè)試-2.jpg

飛輪-1.jpg（與曲軸相連的飛輪，亦是發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部平衡與輕量化的對(duì)象。）

輕量化皮帶輪.jpg（美國(guó)PERRIN Performance針對(duì)BRZ推出的輕量化皮帶盤(pán)。）

——④失之毫厘、差之千里的搪缸

每一組活塞都會(huì)有特定的表格尺寸規(guī)格，并配有說(shuō)明書(shū)作為安裝的依據(jù)，試想如果只是有一組活塞而無(wú)規(guī)格，你以何尺寸來(lái)作為搪缸的標(biāo)準(zhǔn)？活塞與缸壁的間隙是多少？活塞環(huán)開(kāi)口間隙又是如何？這種種都是加工安裝時(shí)最重要的環(huán)結(jié)！一般技師都把搪缸這項(xiàng)工作歸類(lèi)為單一項(xiàng)目，一概交由搪缸廠來(lái)操刀。不同搪缸在硬件上存在著差異，人員的專(zhuān)業(yè)水平與本身質(zhì)素也參差不齊。而搪缸是一項(xiàng)失之毫厘、差之千里的作業(yè)，所以為了避免日后夜長(zhǎng)夢(mèng)多，選擇一家靠譜、信得過(guò)的店家是極其及其重要的。

其實(shí)除了鐵的強(qiáng)度比鋁大之外，還有鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)一般采用封閉式水道，而全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)最常見(jiàn)的是開(kāi)放式或半開(kāi)放式水道。而對(duì)于搪缸而言，開(kāi)放式水道的發(fā)動(dòng)機(jī)因?yàn)槠左w部分相較于中缸本體，是處于懸空狀態(tài)的，只有在缸體底部才相連，那么在燃燒室發(fā)生爆炸時(shí)，氣缸就會(huì)因?yàn)檫B桿的側(cè)向推力而晃動(dòng)。那是否意味著開(kāi)放式水道無(wú)法進(jìn)行搪缸呢？其實(shí)只要對(duì)中缸進(jìn)行固定就行了。即安裝封閉水道套件，它僅僅是一個(gè)環(huán)，只封閉水道上部分，使汽缸體的上下部分都與中缸本體相連，有效增強(qiáng)其剛性之余，也不容易導(dǎo)致缸體變形，同時(shí)對(duì)冷卻效果沒(méi)有太大影響。但就缸體材質(zhì)而論，全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)不適宜重度的壓榨動(dòng)力，以防爆缸。（一些美國(guó)04加速賽的那些V8怪物，5700cc排量、機(jī)械增壓加氮?dú)猓瑒?dòng)不動(dòng)上千匹。跑完不過(guò)七秒到九秒，這些怪引擎為了強(qiáng)固缸體，在水道內(nèi)根本沒(méi)有水散熱，而是直接灌入水泥對(duì)缸體進(jìn)行加固。）

搪缸-1.jpg（搪缸的目的是提高氣缸內(nèi)容積，進(jìn)而提升性能。）

搪缸-2.jpg（搪缸是一項(xiàng)極其細(xì)微的工程，過(guò)程失之毫厘結(jié)果就會(huì)差之千里。）

美國(guó)爆改-3.JPG（為追求短暫的性能，直接灌注水泥對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體進(jìn)行加固的性能怪獸。）

（看似“糖葫蘆”形狀的鋁合金墊圈，墊圈上的小孔可使冷卻液正常循環(huán)。是初級(jí)的改裝方法。）

對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部中缸的強(qiáng)化，從汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的硬件到汽車(chē)電腦的軟件，不得不說(shuō)這其中是一門(mén)大學(xué)問(wèn)。而然這里聊得僅僅只是發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部強(qiáng)化的上篇，況且很多技術(shù)性的原理甚是太多，難以通過(guò)書(shū)面去一一去呈現(xiàn)。但不可否認(rèn)，有能力對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行操刀強(qiáng)化的店家，其改裝的功底絕對(duì)是有一定年月積累的。目前，這類(lèi)高階的動(dòng)力改裝在國(guó)內(nèi)尚不常見(jiàn)，除了一些硬性的環(huán)境條件的限制外，國(guó)內(nèi)改裝文化與實(shí)力還不足以與國(guó)外百家爭(zhēng)鳴般的氛圍相并論。接下來(lái)在下期，小便將和大家一起聊聊發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部強(qiáng)化的下篇——進(jìn)氣系統(tǒng)的強(qiáng)化。