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进气系统的顺畅度越高 动力性能越好?

左手的無名指 于2016.06.14 08:47提问

许多车主在动力改装上,都是换高流量空气滤芯器、冬菇头或碳纤集气风箱等改装品牌的进气套件,我知道这是为了提升进气流速,让油气混合得更好,同时,增加引擎吸气顺畅度来提升动力,我的疑问是:这些都是绝对性的吗?

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  • 认同你2/3的观点,而增加引擎吸气的顺畅度来获得提升动力性能?这一观点是片面的。我们先回到引擎进气的原理,一起来探讨一下——街车如何对进气系统升级才能达到最佳效果(这应该是很多入门级改装车主的疑问吧?)

    大家应该知道,主流发动机有——自然吸气引擎、涡轮增压引擎两大类,而自动挡的自然吸气引擎的特性下,改装的时候更应该注意上述提到的疑问,因为,过于追求顺畅的吸气阻力,并不利于引擎低转速的扭力输出,所以呢?

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    【老车的改装进气系统相对简单】

    一般而言,进气系统所涵盖的部件包括——集气箱、空气滤芯、进气管路、节气门、进气歧管等部件。而关于进气系统的升级,目的性无非是为了提高引擎的进气效率,使其运转之时获得充足的空气和密度更高的含氧量,再配合足够的燃油来压榨更高的动力输出,这是自改装文化诞生以来一直不变的大方向。

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    不过,近五六年之间的现代车型,它们搭载的引擎所使用的是——反应快且相当复杂的ECU电脑程序进行控制引擎工作,简单来说吧——新与旧的车型,使用同样的升级手法会有不同的效果。十多年前的老款车型,因为引擎的控制系统相对简单(很少电子控制系统),所以,我们只要想办法让引擎吸进多一些的空气量,就能获得多一点的动力输出,最简单的方法是——将成本较低的原厂空气滤芯升级成高流量(高性能)制品,或者升级更顺畅的冬菇头+铝制进气管路,这样能大幅减少吸气阻力。

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    但是,过低的吸气阻力,又会影响引擎的低扭输出表现。很简单的例子告诉你们——如果你的肺活量不够的话,那么在使用大吸管喝可乐时,是一件很费劲的事儿,或者说,相同的时间内,你吸起的可乐不见得比细吸管喝可乐多,因为它的流速变慢了。

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    上述情况和进气系统的升级考虑点相似,如果引擎没有进行高压缩比、高凸轮轴或外挂涡轮套件等项目的改装,那么在引擎低转速真空吸力不足且全油门的情况下,太过通畅的进气管路的气流速度反而变慢,而吸入的空气量也比原厂状态的少很多,这种现象表明,车子的扭力变差了,油门的反应也变差了,你只能默默数上“123456789”秒,等到引擎转速攀升到高转速后,才能真正感受到高性能冬菇头的爽快体验。这也是很多车主在盲目改装进气系统后,车子日常代步变得很难开的主要原因了。

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    【现代车型受ECU干预,改装时要特别注意】

    市场上有很多改装潜力出色的新车型,但不知道有多少入门改装的车主会遇到——改装进气和排气系统后,不但低扭输出乏力,而且高转速的加速力道也无法完全发挥?之所以出现这种情况,很大部分一部分原因是——原厂ECU程序对进气量的监控更严格了、更精准了。进气量从哪里来?就是经由集气箱的进气孔而来(废话)。

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    为什么现代车型的ECU程序的监控变得更严格、更精准?因为这是车厂在追求引擎的高效率和省油并存的首要解决问题,ECU必须在不同的气温条件、大气压力、引擎负荷等条件变化而调整喷油量与点火时间,精确地控制这对“水花兄弟”,就能让每一滴燃油发挥出最大作用,并对环保事业做贡献。

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    而ECU程序对于进气量的实时掌握,离不开进气温度传感器和大气压力传感器的升级,而ECU除了对空气流量计的电压变化进行判读之外,还有大气压力传感器的数据补充,才能得到正确的供油量,因此,原厂ECU的预设程序对于温度与压力的感知变得十分敏感。当你购买到设计不合理的进气套件,所产生的效果绝对是有限的。

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    例如:注意到吸气口的位置需朝向车头方向,以避免吸到高热的气体外,而冬菇头的撞风设计、进气管路的走位是朝向引擎高温处吸气就相当不合理了,此时,原厂ECU为了保护引擎,往往会降低引擎的动力输出,从而减少高温产生的爆震现象。

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    【进气系统升级的三大方向】

    或许你有疑问了:很多成功的案例不是都是升级高性能空气滤芯和加大直径的进气管路一起进行的吗?答案是可以的,但不要忽略这次问答的关键点,今天只说探讨进气系统的改装事项。据资料显示,改装后的进气管路不能比原厂的管路直径大于3mm的幅度。刚刚也说了,直径过大的进气管路和“用粗吸管喝可乐”的道理一样,如果你非要体验高转速时的动力表现,那么,可以通过进气歧管(非“进气管路”)的加大和抛光的改装项目进行,进气管径不发生变化的情况下也能获得不错的动力提升效果。不过,你禁不起“拆下进气歧管”的折腾的话,那还能通过什么方式强化进气系统获得最佳的改装效果呢?此时,购买进气套件的产品时,将以下三大方面的产品因素考虑进去——提高进气的撞风效应、进气管路的优劣材质、进气管路的管径和兼容原厂设计。

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    1:提高进气的撞风效应

    NA引擎与TURBO引擎在进气过程的差别在于,前者是引擎的活塞下行时的真空吸力,被动地将新鲜空气导引至燃烧室内,后者则通过增压器的主动推送,将空气灌注到燃烧室内,两者单位时间内的进气量与密度差异颇大,但无疑一点——它们都需要进气量,而我们想提高进气系统的进气量,要考虑进气滤芯的撞风效应。

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    举例:最为讲究的进气系统设计莫过于站在技术顶尖的F1的引擎,看看它们怎么设计——进气口直接朝前方“张开大口”(驾驶室上方,下图),目的是为了高速竞技时主动式产生强大风压,并将大量的空气挤入进气管路内部,极高速时还可达到正压状态,简直就是空气硬生生塞进燃烧室内,这就是提高撞风效应的优点。其实,这种进气系统设计也可实现于一般房车上,只不过受限于街车先天的设计特点,再加上你必须顾虑到下雨天避免吸到雨水的情况,实现起来颇有难度,但市场上已经有略似的产品出现了。

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    主流市场上,各大品牌都为冬菇头打造的碳纤维集气风箱(可选配),目地是为了隔绝引擎的热浪,并且将车头外部的冷而鲜的空气引流至集气箱内,这样的改法比冬菇头直接裸露在引擎室内吸热气的效果高很多。另外,要想办法让冬菇头转移到引擎舱的角落位置,降低引擎吸入的进气温度,增加空气中的含氧量,就能提升燃烧与爆炸效率。

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    2:进气管路的优劣材质

    采用碳纤维或是塑料制作进气管路的材料,其隔热效果最好,当然,铝制的进气管路漂亮得不要不要的,而其实,原厂的塑料材质的隔绝高温的效果也不赖,但如果改装了增压套件的车型,那么这类塑料管路无法承受太大的增压值,所以,涡轮改装引擎是考虑高压力空气承受极限而不得不使用铝制品的进气管路。

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    同为HONDA S2000车型(上/下图),不同的需求取向,诞生不同的玩乐风格。

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    上图的某品牌进气管路采用金属材质制作,但红色涂层具有隔热功效。

    当然,家用为诉求为主的NA引擎车型,其进气系统升级是不建议使用铝制的进气管路,因为金属管路很容易吸收引擎舱的高温,尤其是夏季的用车环境,引擎舱的温度有可能达到60-70度,空气中过度膨胀的氧分子,将会减少引擎所需的燃烧条件,引擎动力输出自然就下降了,而进气的高温也会直接导致水温、油温偏高,这般恶劣的环境下,车子越开越耗油、越开越无力。因此,有点追求的话,进气管路的隔热材质也是升级进气套件不可忽略的一项重要考虑对象(当然,碳纤维的先天优异条件,就是你考虑的终极补品了)。

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    3:进气管路的管径和兼容原厂设计

    我们都知道,空气流量计是ECU“调派到进气管路”对进气量进行侦测的传感器,如果改变管路口径,或是将空气流量计固定在较后的位置(没有设计在管路中部),将会影响空气流量计的读取数据的准确性,轻则引擎的动力输出将有不顺畅的情况,严重的话,不排除你在深踩油门踏板导致引擎熄火的可能。因此,现代车型在改装进气管路时,最好保留空气流量计和进气管路的口径(要想改动也要参照原厂的规格进行),当然,这方面问题,成熟的改装厂商肯定会想到,并预留原厂空气流量计的位置设计,要买你就买这一类的升级补品。

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    许多车主对进气系统的升级都是从原厂型的高流量滤芯开始的,这类可以归类为——不经常拉高转速开车的人群,而这种改装方式对于低速扭力的流失较小,偶尔在高转速能提升少许马力输出,当然,如果你很少油门到底拉高转速开车的话,那么你是不需强化进气系统(但是,原厂型高流量滤芯的保养成本更优胜,还是可以选择更换的)。而俗称“冬菇头”的空气滤芯是进气顺畅度最好的一种,适合涡轮升级、经常上山路玩耍或是下赛道嗨起来的车辆,对于高转速的马力表现绝对有帮助。至于没有打算后续升级车型的自动挡NA车型,建议还是不要轻易尝试,“三思而后行”吧。

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