淺析發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力升級(jí)技術(shù) Analysis on the Engine Power Upgrading Technology

陳寧 CHEN Ning

摘要：隨著現(xiàn)在汽車的普及，大部分家庭都配備汽車作為代步工具。作為汽車四大組成部分之一的發(fā)動(dòng)機(jī)，它技術(shù)狀況的好壞將直接影響整車性能。本文指出發(fā)動(dòng)機(jī)常見動(dòng)力減弱故障和排除，列舉出發(fā)動(dòng)機(jī)常見動(dòng)力升級(jí)的方式，并結(jié)合一個(gè)案例說明發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力升級(jí)過程。

Abstract： With the popularity of cars now， most families are equipped with cars as a means of transportation. As one of the four components of the car， the engine， its technical condition will directly affect the performance of the vehicle.This paper points out the common engine power weakening faults and troubleshooting， lists the common engine power upgrading methods， and illustrates the engine power upgrading process with a case.

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī);動(dòng)力升級(jí);動(dòng)力檢測(cè)

Key words： engine;power upgrade;power detection

中圖分類號(hào)：U463.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2021）22-0049-03

0? 引言

發(fā)動(dòng)機(jī)被稱為汽車的心臟，是汽車動(dòng)力的來源，是汽車結(jié)構(gòu)最重要的組成部分之一。發(fā)動(dòng)機(jī)性能的好壞可以從很多方面來評(píng)定，例如，動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、通過性、使用方便性、維修性、耐久性等。動(dòng)力性能往往被認(rèn)為是最重要的一方面，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力減弱會(huì)導(dǎo)致行車不穩(wěn)定。具有良好性能的發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該在工作狀態(tài)下能更省油，更安靜，更舒適，能擁有更好的動(dòng)力性。

現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)可以通過多種方法來提升發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力。汽車廠為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)的最大壽命，會(huì)將程序設(shè)計(jì)較為保守，所以才會(huì)給發(fā)動(dòng)機(jī)升級(jí)留有很大的余地，讓發(fā)動(dòng)機(jī)功率能更好發(fā)揮出來?，F(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)因?yàn)楣に嚨奶嵘约半娍氐娜谌肟梢允拱l(fā)動(dòng)機(jī)更加耐用。影響發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的因素有進(jìn)氣、排氣、點(diǎn)火、渦輪壓力、壓縮比等等。但發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力提升也不能太過離譜，我們需要在保證發(fā)動(dòng)機(jī)壽命以及耐用性的前提下，尋求提升發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的方法。

1? 發(fā)動(dòng)機(jī)常見動(dòng)力減弱故障和排除

1.1 節(jié)氣門故障

發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力是由空氣和汽油霧化后形成的混合氣進(jìn)入氣缸，經(jīng)過點(diǎn)火做功后轉(zhuǎn)化為曲軸的動(dòng)力輸出。如果進(jìn)氣系統(tǒng)出現(xiàn)了問題，將會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出不穩(wěn)定，甚至熄火。如果你體驗(yàn)過駕車到海拔高的西部地區(qū)，那里的空氣氧含量很低，車輛會(huì)出現(xiàn)明顯的動(dòng)力不足。正是因?yàn)楹０胃?，空氣稀疏，氣壓低，氧氣少，?dǎo)致進(jìn)氣量變小，所以進(jìn)氣系統(tǒng)一般出現(xiàn)故障體現(xiàn)非常明顯，像空氣濾清器和節(jié)氣門堵塞都會(huì)帶來明顯的感覺。

節(jié)氣門的故障主要分為：①節(jié)氣門開閉不正常。②節(jié)氣門堵塞。

節(jié)氣門故障一般會(huì)導(dǎo)致：①冷車不易啟動(dòng)。②怠速抖動(dòng)，怠速高，加速不順暢。③油耗增多，排氣管冒黑煙。

應(yīng)該先檢查節(jié)氣門好壞再進(jìn)行清洗，以及節(jié)氣門前的空氣濾清也可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣不順暢。

1.2 油路故障

油路故障就是燃油沒有通過輸油管輸送到燃燒室，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)沒有正常運(yùn)行，如果汽油進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的量沒達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的話，燃燒室沒有足夠的燃料點(diǎn)燃爆破，這會(huì)導(dǎo)致汽車的動(dòng)力越來小。

故障的主要原因有噴油嘴堵塞、汽油泵功率降低以及汽油濾清器堵塞。

故障排除應(yīng)該檢查油路是否正常，清洗油路。

2? 發(fā)動(dòng)機(jī)常見的動(dòng)力升級(jí)方式

2.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的提升

ECU（Electronic Control Unit）電子控制單元，又稱“行車電腦”、“車載電腦”等。它控制車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的各種工作狀態(tài)參數(shù)，例如噴油、溫度、進(jìn)排氣門早開遲閉角等等。

ECU配置的升級(jí)主要是針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火、噴油、空燃比等參數(shù)進(jìn)行更改來提升發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率和扭矩。一般來說，最直接的體驗(yàn)就是刷過ECU后汽車的油門反應(yīng)會(huì)變得更加靈敏了，對(duì)點(diǎn)火、噴油和氣門正時(shí)的控制等都會(huì)更加精確，從而動(dòng)力也得到了提升。ECU的刷寫是目前市面上最方便最安全最成熟的動(dòng)力改裝方式，絕大部分車型無需拆卸任何原車硬件，僅僅通過每臺(tái)車自帶的OBD-II車載診斷接口即可讀寫ECU程序。

ECU的刷寫也分為不同的階段，比如一階、二階、三階段等。不同階段對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的硬件也有不同的要求，比如從二階開始就需要更換進(jìn)排氣、中冷器等，三階就要做發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體強(qiáng)化等。

2.2 增加渦輪

裝有渦輪增壓器（如圖1）的發(fā)動(dòng)機(jī)有許多優(yōu)點(diǎn)：①渦輪增壓器的最大優(yōu)勢(shì)在于能在不增加發(fā)動(dòng)機(jī)排量的前提下，大幅提高發(fā)動(dòng)機(jī)扭力與功率，一般來說，裝置增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)，其扭矩與功率要比一般發(fā)動(dòng)機(jī)增加至 20%～30%[1];②渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)比自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音會(huì)小很多，因?yàn)闇u輪增壓器可作為額外的消音器，消除產(chǎn)生的噪音，減少噪音污染;③高原性能表現(xiàn)更好，在一些高海拔的地區(qū)，因?yàn)榭諝庀”】諝鈮毫^低，所以普通發(fā)動(dòng)機(jī)的功率會(huì)因?yàn)檫M(jìn)氣效率低的原因使得發(fā)動(dòng)機(jī)的功率降低很多，渦輪增壓器增加進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣密度從而提高進(jìn)氣效率以產(chǎn)生更多動(dòng)力。

加裝渦輪增壓器或者更換大尺寸渦輪增壓器是最快速高效的方法，而在原自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)上加裝增壓器比較復(fù)雜，需要改變很多東西?，F(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)缸體大部分是鋁合金材質(zhì)，通常需要進(jìn)行缸體強(qiáng)化，或者更換中缸，對(duì)水道進(jìn)行封閉以及對(duì)缸體進(jìn)行焊接加強(qiáng)筋等等。有的甚至需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)艙進(jìn)行改造。因?yàn)闇u輪本體很大還要增大水箱，增加中冷器等。渦輪增壓對(duì)于排氣也需要進(jìn)行改進(jìn)，使排氣更容易讓渦輪產(chǎn)生壓力。改裝渦輪增壓是發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力提升當(dāng)中最快速高效，同時(shí)也是最復(fù)雜的一種。

2.3 進(jìn)排氣系統(tǒng)的升級(jí)

2.3.1 進(jìn)氣系統(tǒng)的升級(jí)

進(jìn)氣系統(tǒng)的功能是盡可能多且均勻地向燃燒室提供可燃新鮮充量，保持發(fā)動(dòng)機(jī)高效工作[2]。進(jìn)氣系統(tǒng)的升級(jí)主要就是更換更高效率、更高流量的空氣濾清器濾芯。換裝高流量的空氣濾芯就能有效降低進(jìn)氣時(shí)的空氣阻力，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的進(jìn)氣量。在供油系統(tǒng)中的空氣流量傳感器能通過電信號(hào)測(cè)出進(jìn)氣量的增加，將信號(hào)提供給控制供油的發(fā)動(dòng)機(jī)電腦（ECU），ECU便會(huì)調(diào)整噴油器的噴油量，從而噴出更多的汽油與空氣進(jìn)行配合，讓更多的霧化油氣（并不是較濃）進(jìn)入到汽缸中，達(dá)到增大發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的目的。

原廠的空氣濾清器濾芯大多數(shù)出于成本的考慮而使用紙質(zhì)的濾網(wǎng)，紙質(zhì)濾網(wǎng)的表面有無數(shù)的小孔用來阻隔空氣中的灰塵、沙子或者其他異物，紙質(zhì)濾網(wǎng)表面累積的贓物會(huì)阻塞小孔，進(jìn)氣量就會(huì)減少。因此，需要經(jīng)常清理或者更換原廠濾芯。而高流量濾芯都是采用成本較高的棉和海綿制作，還配合專用的濾芯油來阻隔灰塵的堆積。因?yàn)槊奘侨S立體的過濾介質(zhì)，所以灰塵在通過時(shí)會(huì)被縱橫交錯(cuò)的多層纖維阻隔，再由濾芯油使其浮離于濾芯表面，不會(huì)像紙質(zhì)濾芯那樣，在小孔被灰塵堵塞后便失效。因此，高流量濾芯進(jìn)氣效率更高而且持久。海綿濾芯比棉質(zhì)濾芯有更高的容塵量，有更長(zhǎng)的清潔周期，能夠長(zhǎng)時(shí)間保持良好的透氣性，有不怕潮濕和不容易被異物打穿的特性，而且高流量的空氣濾芯可以終身免更換。

如果換了高流量的濾芯依舊不能滿足車輛的進(jìn)氣需求，就可以使用高性能的空氣濾清器。將整個(gè)空氣濾清器總成換成俗稱“香菇頭”的濾芯外露式空氣濾清器（如圖2（c）），這種進(jìn)氣可以更進(jìn)一步的降低空氣進(jìn)入的阻力，增加發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量?！跋愎筋^”濾芯就是直通式空氣濾芯。外露式“香菇頭”的濾芯材料使用海綿和紗布，還有一些更高等級(jí)的使用不銹鋼網(wǎng)或是纖維型的濾網(wǎng)。材料不同，會(huì)導(dǎo)致過濾空氣的效果也有所不同。

2.3.2 排氣系統(tǒng)的升級(jí)

汽車排氣系統(tǒng)是主要排放發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)所產(chǎn)生的廢氣，同時(shí)減少排出的廢氣污染和噪音[3]。一個(gè)高性能的排氣管可以給發(fā)動(dòng)機(jī)帶來很多好處，比如不同工作狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)要求的排氣壓力不同，好的排氣應(yīng)該控制排氣量，使得發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的工作壓力得到保證，不會(huì)讓發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)數(shù)過高甚至不穩(wěn)定，也能保證發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)廢氣可以快速排出。廢氣最后通過一條筆直大口徑的排氣管，再經(jīng)過高流量的三元催化器轉(zhuǎn)化有害氣體后經(jīng)過高性能的消聲器將噪聲降低或者隔絕以后，再以高速排出車外。

因?yàn)樾枨蟮牟煌?，所以在選擇改裝排氣系統(tǒng)時(shí)，要配合駕駛習(xí)慣以及車輛的特性來進(jìn)行選擇。例如，盲目更換了高流量的系統(tǒng)，會(huì)令發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)時(shí)不能產(chǎn)生“合理”回壓就會(huì)導(dǎo)致慢速駕駛困難。一套好的排氣系統(tǒng)是通過減少發(fā)動(dòng)機(jī)的功率損失來提升發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。在改裝排氣管前，應(yīng)當(dāng)確認(rèn)自己希望車輛達(dá)到的特性，以及自己的需求。比如自動(dòng)變速器車就不能更換太通暢的排氣管，否則會(huì)喪失低轉(zhuǎn)速下的扭矩，甚至?xí)绊懜咚贂r(shí)的功率發(fā)揮。

2.4 其他參數(shù)或部件升級(jí)

發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比的改裝。發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比越大，動(dòng)力性越高。減小燃燒室容積可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比?？梢酝ㄟ^磨削氣缸蓋、更換連桿來增加連桿小端與大端之間的長(zhǎng)度、在燃燒室內(nèi)側(cè)增加固定物、改裝活塞等方法來實(shí)現(xiàn)壓縮比的提高。但是壓縮比的提高就要求發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體強(qiáng)度的相應(yīng)提高，所以也不能為了提升動(dòng)力而將壓縮比提高太多，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)混合氣的異常燃燒。

增大發(fā)動(dòng)機(jī)排量。排量大發(fā)動(dòng)機(jī)功率也大，就好比3.0的發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)有比2.0更大的動(dòng)力輸出。可以通過更換缸套來增加大氣缸的直徑，或者通過鏜缸來實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的擴(kuò)大。

火花塞的更換。發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的心臟，而火花塞就是發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟。通過改裝火花塞可以實(shí)現(xiàn)車輛性能的提高?；鸹ㄈ奶嵘饕峭ㄟ^更換火花塞的材料。如普通鎳合金火花塞更換成鉑金火花塞，或者更換成更好的銥金火花塞。

發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力提升有很多的方法。但發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)完整的系統(tǒng)，是影響汽車運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)性能發(fā)揮的最重要的總成，牽一發(fā)而動(dòng)全身，因此改變發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎行事。發(fā)動(dòng)機(jī)出廠前都經(jīng)過反復(fù)的設(shè)計(jì)和測(cè)試，在性能、壽命和成本幾方面進(jìn)行綜合考慮。所以改變發(fā)動(dòng)機(jī)一定要有成熟的方案以及合理的方法。

3? 寶馬n55發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力提升案例

3.1 動(dòng)力減弱檢修

一臺(tái)12年寶馬335i發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈亮（如圖3）。行車電腦顯示不再提供全部功率（如圖4）。發(fā)動(dòng)機(jī)8萬到9萬公里以后，發(fā)動(dòng)機(jī)的所有橡膠墊圈墊圈容易老化，比如像氣缸墊，氣門室蓋墊以及油底殼墊。這些橡膠墊圈的老化容易導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)漏機(jī)油（如圖5），機(jī)油量不足影響發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑，就會(huì)導(dǎo)致零部件磨損嚴(yán)重。如果是輕微磨損，更換橡膠墊圈即可。

通過對(duì)電腦的讀取以及對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)艙的觀察，得出發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)艙漏機(jī)油。但更進(jìn)一步的檢測(cè)還需要發(fā)動(dòng)機(jī)拆下，對(duì)零部件的檢測(cè)（如圖6）。

因?yàn)檐囍飨胍嵘l(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，所以我們采用拆下發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)的形式對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行維修。更換完發(fā)動(dòng)機(jī)各類膠墊以后發(fā)動(dòng)機(jī)就不會(huì)再漏油，發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)了。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)需要提升動(dòng)力，所以我們拆解發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)部分部件進(jìn)行改變。

3.2 動(dòng)力提升

3.2.1 強(qiáng)化缸體

寶馬的n55發(fā)動(dòng)機(jī)屬于單渦輪雙渦管發(fā)動(dòng)機(jī)，本身不需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行大范圍的改動(dòng)，但因?yàn)楹笃诳赡軙?huì)增加大尺寸渦輪，所以考慮先強(qiáng)化缸體。強(qiáng)化缸體的方法有很多，但這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)選擇的是進(jìn)行缸套更換。因?yàn)閚55發(fā)動(dòng)機(jī)屬于開放式水道。開放式水道的好處就是散熱會(huì)更好。結(jié)構(gòu)也更簡(jiǎn)單，加工更方便，重量也更輕。但會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體強(qiáng)度不足。如果功率過大則會(huì)導(dǎo)致爆缸。更換發(fā)動(dòng)機(jī)的缸套后，變成封閉式水道，這臺(tái)n55發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體強(qiáng)度變好了。

3.2.2 更換中冷器

中冷器的作用是降低增壓后的高溫空氣溫度。發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣溫度直接影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程，是影響發(fā)動(dòng)機(jī)功率的因素之一。

3.2.3 刷寫ECU

ECU刷寫是最快速的一種方法。車主采用了外掛式ECU，就是直接使用一塊電腦板代替原本的電腦。這種程序更加方便，靈活性也更好。車主刷寫了一套APR，它擁有好幾套不同的壓力曲線及兩套自定義曲線，對(duì)應(yīng)不同情況下的的馬力需求，還可以通過中控臺(tái)上面的控制按鈕來切換需要的對(duì)應(yīng)馬力，也就是說任何時(shí)候，只要按下兩個(gè)控制按鍵之一就可以隨意切換馬力。比如日常出行就可以使用正常發(fā)動(dòng)機(jī)的功率進(jìn)行代步，而按下切換鍵后便可以變成大馬力的功率。

4? 結(jié)論

發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的提升，受到使用情況、部件本身等諸多因素的影響，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。發(fā)動(dòng)機(jī)也有它自身特性，只要掌握了這些特性，就可以很好的升級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)，使發(fā)動(dòng)機(jī)擁有更大的使用空間、更好的燃油經(jīng)濟(jì)性以及更好的動(dòng)力曲線。

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