解封最后的封印

Text/鄧旭鑫 Design/

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引文：想讓車子釋放出潛力，第一步就是將廠家原本保守的調教解封。然后根據車子的特性，針對性地將排氣系統、進氣系統、點火系統、ECU調校、配氣正時等進行升級改裝。接著是當馬力提升到了瓶頸，可能受到變速箱、傳動系統的限制，顯然只有突破這道限制才能沖破瓶頸。而本文想聊的是，在你盡可能低升級改裝了發動機以外的部件后，最終回歸的，是動力產生的源泉——發動機內部。這里封印著一臺汽車最后的潛力，而想要解除這部分的封印，需要操刀者具備極高的技藝、全面的專業知識，以及質優的改裝部品。而這期我們就先聊聊發動機缸體內的強化。

鐵與鋁的是非

需要到解除發動機最后的這道封印，想必汽車的改動也已經動輒全身。但經過發動機內部強化的車子，并非都能釋放出較高的潛力。這取決于操刀者的技藝、強化部品的質量等多方面的因素，這其中就包括了發動機材質的不同。在發動機材質方面，目前主要歸結于缸體和缸蓋，而主要又歸結于缸體。因為缸蓋幾乎都是鋁制的，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。

鑄鋁與鑄鐵發動機，孰優孰劣？其實，大家糾結的不是缸蓋，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？簡單舉例一下，十代EVO的4B11T全鋁發動機比九代EVO的4G63鑄鐵發動機減負了12公斤，可見鋁比鐵擁有更輕的質量。而由于鋁比重輕，同質量的鋁制缸體的體積通常就會比鐵制缸體的體積要大些。而最重點的是，鋁耐腐蝕性不及鑄鐵缸體，尤其對溫度壓強都更高的增壓引擎。也就是說當發動機體積要求比較小時，使用鋁缸體通常難以達到鑄鐵缸體的強度。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，鑄鐵發動機在性能上擁有比全鋁發動機更大的潛力。

三菱名器——4G63鑄鐵發動機

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

4g63.jpg（三菱著名的性能機器鑄鐵引擎——4G63。）

4B11T.jpg（第十代EVO裝配的全鋁發動機4B11T。）

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發動機中缸強化篇

——①活塞的強化

引擎中缸的強化重點在于曲柄連桿機構的強度，能否抵受突增的爆炸力，令爆炸力可以穩定地轉化為曲軸的扭矩，而這其中活塞是首當其沖的部分。針對中缸強化的活塞一般是通過鍛造而來，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的基部，之后再以CNC精細加工活塞頂部、活塞銷、活塞環槽、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別。凸頂活塞適用于自然吸氣（NA）車型的中缸強化，而凹頂活塞適用于渦輪增壓的中缸強化。即凸頂活塞會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……應有盡有，這里如何選擇取決于操刀技師的手藝，因為期間包含了耐久度、馬力、電腦匹配和駕駛習慣等種種的因素；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，如此眾多的規格該何去何從？著就看增壓的大小與耗油量的表現了。

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動機的凹頂活塞。）

凸頂活塞.jpg（適用于高增壓的自然吸氣發動機的凸頂活塞。）

——②連桿的強化

發動機在工作時，活塞受到燃燒室爆燃的推力，目的在于推動曲軸的旋轉。而作為連接活塞與曲軸的橋梁——連桿，它在整個引擎內部動力傳輸的部份位居要職。因為動力的增加，連桿改裝的首要條件就是高強度，而因應受力端的產生，就有不同型式的連桿結構，大體上區分為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度的基礎上進行偷輕處理。

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，根據力學特性X的形狀而定，由于價格相對昂貴，所以對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分，連桿的與活塞的結合也分為半浮式、全浮式；常見的一般以半浮式連接，即活塞銷在活塞兩端的結合部分是活動的，而連桿部分則是固定不動的。半浮式連接因為只有活塞部分是活動的，所以相較于全浮式連桿，其活動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簡易，但產品的工藝要求嚴格。因為連桿小端的間隙過大或過小都會造成日后的異常磨損和噪音。所以總言之，全浮式連桿相對半浮式連桿的優點是當發動機工作時，活塞銷、連桿小頭和活塞銷座都有相對運動，這樣，活塞銷能在連桿襯套和活塞銷座中自由擺動，使磨損均勻。

此外，每個連桿產品都會有數據顯示連桿大端與曲軸的油膜間隙，采用塑料量規則是丈量最準確的工具，而非使用游標卡尺進行繁瑣的測量。最后值得一提的是固定連桿大端的螺絲磅數與材質強度，針對強化連桿的大頭螺絲，廠家是會提供完整的磅數讓使用者操作，而技師們亦需參照此規格涂上特殊的潤滑劑，在操作中使用專用扭力扳手進行磅數鎖定。

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.jpg（通過塑料量規去測量油膜的間隙是否合適。）

——③曲軸的強化

曲軸，可謂發動機的脊梁，承擔著將活塞上、下運動轉換為旋轉運動的功能。由于曲軸工作時是處在高速的運轉之下，其剛性、材質及精密度，時刻都在接受著最嚴苛的考驗，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，只是一般設定轉速比較低一點，大約在斷油轉速以上500轉（ 原廠車型極少超過8000轉 ），一旦超過平衡設定轉速，震動加大、發動機摩擦力增大、軸瓦容易異常磨損，馬力就會下降。當引擎做了內部機件等等的升級后，一定希望能加快其加速性，也期望能再多增加斷油的轉速，才能做出更多的馬力，因而做更高轉的平衡才是當務之急。然而只有是圓旋轉的物體，一定會有離心力的問題，一定會產生震動，所以平衡只是相對的。應該在改裝時就先設定本身發動機所需的額定轉速，才來要求平衡的轉速。

曲軸的平衡說完了，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，使其運轉速率增加，第二乃是重量的減輕，減少了旋轉所產生多余的不平衡，這樣一來震動自然減少，以利于平衡的效果。以往在做輕量化曲軸加工時，大都將配重端削薄做成刀刃狀，以利穿越油膜、減低阻力。其實這個動作，在現代主動式潤滑系統上，算是多余的做法，因為曲軸的配重塊完全不可能會直接侵入油平面，況且很在售的車在油底殼和曲軸箱之間都有一塊擋油板，所以這個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，都要事先加以平衡和輕量化，以便結合之后才能同曲軸達到真正的運轉平衡。

曲軸.jpg（作為發動機的脊梁，強化過程中曲軸的輕量化與平衡化極其重要。）

曲軸測試-2.jpg

飛輪-1.jpg（與曲軸相連的飛輪，亦是發動機內部平衡與輕量化的對象。）

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

——④失之毫厘、差之千里的搪缸

每一組活塞都會有特定的表格尺寸規格，并配有說明書作為安裝的依據，試想如果只是有一組活塞而無規格，你以何尺寸來作為搪缸的標準？活塞與缸壁的間隙是多少？活塞環開口間隙又是如何？這種種都是加工安裝時最重要的環結！一般技師都把搪缸這項工作歸類為單一項目，一概交由搪缸廠來操刀。不同搪缸在硬件上存在著差異，人員的專業水平與本身質素也參差不齊。而搪缸是一項失之毫厘、差之千里的作業，所以為了避免日后夜長夢多，選擇一家靠譜、信得過的店家是極其及其重要的。

其實除了鐵的強度比鋁大之外，還有鑄鐵發動機一般采用封閉式水道，而全鋁發動機最常見的是開放式或半開放式水道。而對于搪缸而言，開放式水道的發動機因為汽缸體部分相較于中缸本體，是處于懸空狀態的，只有在缸體底部才相連，那么在燃燒室發生爆炸時，氣缸就會因為連桿的側向推力而晃動。那是否意味著開放式水道無法進行搪缸呢？其實只要對中缸進行固定就行了。即安裝封閉水道套件，它僅僅是一個環，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，有效增強其剛性之余，也不容易導致缸體變形，同時對冷卻效果沒有太大影響。但就缸體材質而論，全鋁發動機不適宜重度的壓榨動力，以防爆缸。（一些美國04加速賽的那些V8怪物，5700cc排量、機械增壓加氮氣，動不動上千匹。跑完不過七秒到九秒，這些怪引擎為了強固缸體，在水道內根本沒有水散熱，而是直接灌入水泥對缸體進行加固。）

搪缸-1.jpg（搪缸的目的是提高氣缸內容積，進而提升性能。）

搪缸-2.jpg（搪缸是一項極其細微的工程，過程失之毫厘結果就會差之千里。）

美國爆改-3.JPG（為追求短暫的性能，直接灌注水泥對發動機缸體進行加固的性能怪獸。）

（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。是初級的改裝方法。）

對于發動機內部中缸的強化，從汽車發動機的硬件到汽車電腦的軟件，不得不說這其中是一門大學問。而然這里聊得僅僅只是發動機內部強化的上篇，況且很多技術性的原理甚是太多，難以通過書面去一一去呈現。但不可否認，有能力對發動機進行操刀強化的店家，其改裝的功底絕對是有一定年月積累的。目前，這類高階的動力改裝在國內尚不常見，除了一些硬性的環境條件的限制外，國內改裝文化與實力還不足以與國外百家爭鳴般的氛圍相并論。接下來在下期，小便將和大家一起聊聊發動機內部強化的下篇——進氣系統的強化。