涡轮增压改装与学习

兽叫

从3号到7号、混种涡轮、浮动轴承、滚珠轴承、A/R值等一堆涡轮专有名词把你弄昏头了吗？想改涡轮却对涡轮一窍不通？不知道该用哪种涡轮吗？其实养蜗牛没那么难，只要把握一些诀窍，就可以轻松享受迷人贴背感
常见Turbo十问 : "涡轮是什么？"
    有别于自然进气引擎，涡轮引擎靠的就是涡轮本体进行气体压缩，产生强制进气的效果，进而获得更强劲的动力输出。大家一定都看过涡轮本体，从外观上可概分进气侧与排气侧，内部各有一叶片经由一轴承串联。简单来说，涡轮增压的作动，就是利用引擎排出的废气，经由涡轮排气侧带动排气叶片，同时推动进气侧的进气叶片，产生压力将新鲜空气压缩至Intercooler内再到燃烧室。因为涡轮作动产生的增压效果，使引擎的进气量大幅增加，经由供油电脑的调校之后，就能产生更胜原厂的动力表现，由于效果明显，可说是最具C/P值的改装手段之一！
何谓A/R值？
    常听到人说A/R值，到底什么是A/R值？A是Aera(区域)的简写，指的是涡轮排气侧入口处最窄的横切面积，R则是Radius(半径)的缩写，指的是A(入口处最窄的横切面积)的中心点到涡轮本体中心点的距离，两者的比例就是A/R值。A/R比愈小，表示入口小相对废气流量快，因此涡轮的流速相当快，低转速的反应比较好，涡轮迟滞的现象不明显。反之，A/R比愈大，低速反应因为入口较大显得钝钝的，涡轮迟滞现象明显，不过高转速域的表现可是勇猛无比。简而言之，A/R值小的属于低转速取向涡轮，A/R值大的为高转速取向涡轮，读者在升级原厂螺或是NA外挂螺仔的时候做为参考数据，选择需要的A/R值涡轮本体。
什么叫Turbo Lag？
    Turbo Lag就是涡轮迟滞，也有人说涡轮迟缓。基本上每一颗涡轮都有一定的作动转速，也就是涡轮开启的时机，在转速到达之前，涡轮叶片虽然有在转动，但是却没有作动，当然也不会有增压的效果。也就是说，每一颗涡轮一定要有足够的动能去推动叶片，才能有增压的效果。这样的情况最常出现在小排气量引擎使用A/R值过大的涡轮本体上，在引擎转速到达推动涡轮的能量之前，会有动力空窗期，明明油门已经踏下，却没有猛暴的动力输出，直到转速到达累积足够能量才有弹射而出的感觉，这段动力涌现的空窗期，就是我们说的Turbo Lag！只要是涡轮车，就一定会有Turbo Lag，只是情况严不严重的差别而已。
滚珠轴承与浮动轴承的差别？
    一般来说，连接涡轮进、排气侧的叶片是由一根轴承负起带动两端叶片的工作，而这根轴承可概分两种型式，就是滚珠轴承与浮动轴承！滚珠轴承可说是现今相当流行的涡轮本体，其中心轴与轴承固定座中间被一圈金属滚珠包围辅助润滑，其优点是转动阻力较小，自然Turbo Lag的情况非常轻微，也能承受较高转速，旋转中心的平衡几近完美，缺点则是滚珠轴承涡轮的单价较高，而其过小的润滑油道入口让它的耐用度不比浮动轴承佳。而浮动式轴承则是中心轴外由一铜套轴承加以辅助转动，采用全浮式设计，轴承是浮在轴承外罩当中，与滚珠轴承同样采用机油加以润滑，优点是耐用度较佳、单价较低，缺点就是没办法拥有像滚珠轴承一样轻推的涡轮反应，不够精密的中心平衡让浮动轴承无法承受过高转速，各位读者不可不知两者之分别。
什么是混种涡轮？
    所谓混种涡轮(Hybird Turbo)，就是采用进气侧大的轴承外罩配上排气测小的轴承外罩，合两者优点为一的全新涡轮。如此配合的优点在于让排气量小的车款亦能轻松推动，使得较大的进气侧端能源源不绝提供大出风量，对高转速域的进气量相当有帮助，并且因排气侧叶片较小，要推动并不困难，低转速的反应亦被兼顾。如此一来，就算是小c.c.数的引擎，一样能加上大号涡轮，低速扭力轻快，高速马力充足！不过混种涡轮要注意排温与排压，一旦过高很容易造成涡轮本体与引擎的损坏，加上进大排小，涡轮两侧压力的平衡更是重点，如果进、排差异太大，建议加上Wastegate，减少涡轮与引擎的损耗
涡轮串联？涡轮并联？
    在TwinTurbo车款上，我们常可以看到两颗涡轮采用串联或是并联的方式作动。所谓涡轮并联，通常是用在六缸引擎车款上，每三缸负责推动一颗涡轮，经典名驹Nissan Skyline GT-R 34上的RB26DETT引擎与Toyota Supra上的2JZ-GTE就是并联涡轮的代表铭机，最大的优点就是增压反应快速，及可以减少管路的复杂程度。而涡轮串联通常是一小一大两颗搭配作动，低转速时推小涡轮，低速扭力畅快，高转速时推大涡轮，提供高转速更充足的进气量，同时兼顾低转反应与高转马力，RX-7的13B-REW就是涡轮串联个中好手。不过不管是串联或并联，如果只是为了想要营造最大马力的高速样式，换上一颗大号涡轮会比较直接有效，当然你也可以并联两颗大涡轮，破千匹是易如反掌。
Wastegate是什么？
    Wastegate就是排气泄压阀，以原厂涡轮增压车所搭配的涡轮来说，通常都有附有排气泄压装置Actuator，此装置最大的目的在维持涡轮增压值在设定的范围内。而在改装用的大号涡轮(通常未附Actuator)或是增压值设定过高时，就需要另外加装Wastegate，来排出多余的排气压力，让涡轮的增压值控制在正常范围，保护涡轮与引擎正常作动，不会因为持续过大的压力造成涡轮叶片或是轴承伤害，就是安装Wategate的最大目的。当然，加装Wastegate对涡轮车绝对是有利无害，改大涡轮要装，原厂涡轮能装更好，更有效率的将排压泄除对涡轮机来说绝对是件好事。
涡轮号数的迷思？
    3号、4号、5号、5号半、6号，常听人加说几号几号，这可不是在签乐透，而是一种让人容易明白涡轮大小的说法。最早是因Impreza GT的引进让大家认识TD-04这颗涡轮，然后只要是出风量与TD-04差不多的都归类成4号螺，以此类推出5、6、7、8号…。不过这并不是正统计算涡轮出风量的说法，只是长久以来大家都这样习惯了，反而变成彼此沟通最清楚的说法。不过涡轮不是号数愈大愈好，还是要考量到引擎排气量、传动形式、使用环境与耐用度等，毕竟大号数涡轮在低速反应慢是不争的事实，所以在改装或升级涡轮时，别再迷信号数啰！
增压值？瞬压？恒压？
    许多涡轮车主都会为爱车装上一只涡轮增压表，看著指针与油门深浅上下摆动，真正了解增压值意义的人却是少数。一般来说，不管是原厂涡轮车或是改装涡轮车，其行车电脑或是改装电脑都会给予涡轮一个最大压力值，这就是涡轮的增压值。假设增压值设定在1.0bar，那么在所有机件皆正常的作动下，不管如何鼓催油门，增压表的指针永远都会停在1.0bar的位置，这就是我们说的恒压。基本上恒压跟设定的增压值应该是相同的，但有时在全力催油，会发现指针冲到1.1或是1.2bar，这就是我们常听到的瞬间增压值，这是因为排气泄压装置来不及将压力泄掉所致，这是硬体设计上造成的问题，可以藉由Wastegate来修正。所以正确的增压设定应该是增压值=瞬压=恒压，让引擎在极限与耐用度两者间取得绝佳平衡。
Turbocharge与Supercharge，Who is winner？
    这个问题其实见仁见智，真要拼个高下还真的很难分出胜负。就增压形式上来说，废物利用的涡轮增压比起消耗引擎动力的机械增压似乎先驰得点，不过就耐用度来说涡轮增压又远远不及机械增压。就C/P值的考量，涡轮增压又远远超过机械增压，但对自排车来说机械增压又比涡轮增压更适合。在这种各擅胜场的情况下，消费者就是决定Who is winner的最后裁判。喜欢突然涌现的贴背感与向上直冲的转速表，那就选涡轮增压，后续的改装升级空间更是跟海一样宽广，喜欢顺畅不啰嗦的加速感受，又不喜欢高温难顾的引擎室，机械增压线性的输出比较能迎合。所以不管选择何种增压方式，请一定要以自身习惯与车辆设定进行考量，并确切了解不同型式增压车的改装与保修的相关常识，才能让你玩乐无后顾之忧
涡轮改装学问大 教战守则要记得
    以现在的技术，改涡轮已经不是一件困难的手术，只要慎选功夫实在的店家，大可以放心全部交给店家处理，不过有一些小地方还是要注意。首先在硬体部分，涡轮本体的选择上，请依自身需求与车辆状况植入适当的涡轮号数，一般来说在引擎腹内未经强化的情况下涡轮号数与增压值不建议太大，否则轻则难以驾驭，重则爆引擎收场。在选择适当本体后，强烈建议加装Intercooler。虽然坊间有许多价格实惠的涡轮套餐，不过往往没有Intercooler，加上加装Intercooler后多少会加重Turbo Lag的情况，但在顾及涡轮保护与引擎耐用度的前提下，请拨出部分预算加装Intercooler。在涡轮头段的选择上，一体成型无接缝焊点的铸铁材质是不错的选择，而白铁材质虽然有质轻管璧光滑的优点，不过重量不轻的涡轮本体与Wastegate对头段的负担相当大，这些焊接的地方常成为破裂的起点。监控仪表的部分，除水温、油温、油压三环表外，如果预算许可，建议加装增压表与排温表。涡轮作动正不正常，绝对能够从这两颗表中察觉出来，压力不稳或是排温过高都会造成涡轮或引擎的内伤而难以察觉，因此缺此二表不可。除了硬体的产品品质与安装过程外，软体部分的供油电脑调校更为重要，这也是考验店家有没有能力将涡轮车的实力发挥出来，并且兼顾引擎耐用度。一般来说涡轮车正常的排温约在900度左右，供油宁可浓也不可太稀造成排温过高，这个部分一旦出差错，车不会跑就算了，挂涡轮又炸引擎可就得不偿失。
一样是增压 手排自排大不同
    Turbo人人能改，什么车也都可以享受回油泄压的快感，不过依传动形式的不同却有很大的差别。以自排车来说，增压值以不超过0.5bar的轻增压为主，毕竟还是要考量自排变速箱能够抓得住的马力输出，硬打高增压值，只是让变速箱打滑提早寿终正寝罢了。在涡轮号数的选用上，不建议使用超过4号的涡轮，毕竟小排气量加上因应自排的轻增压，改装涡轮应以方便性、低速力道十足好开为主，刻意强求高转大马力反而背道而驰。如果是手排车，改装涡轮的空间就比较大了，只要在引擎与变速箱承受范围内，可依需求与场合进行不同的设定。不过以原厂离合器来说，增压值仍以不超过1.0bar为主，如要打到1.2~1.5bar，或许换上多片式离合器会更好，动力再猛总是要传达到胎皮上才有用，离合器狂打滑对加速并没有任何帮助。涡轮号数上可以从4号或5号起跳，端视自身用车习性量身订做。
改装完成先别爽 保养照顾是正道
    改装涡轮后的保养照顾，才是体验涡轮车的真正开始。一般来说，涡轮车容易产生高温，因此第一要注意的就是机油的品质，要选用在高温也能有润滑性的番号，勤换机油更是长治久安不二法门。通常涡轮车3000km进行换油的动作，不过建议依照机油压力来决定换油时机，建议压力掉到1.5以下就该进行更换。再来请养成冷车的习惯，减少机油因高温产生油泥堵住涡轮油道的情形，一般认为原地停妥等个2分钟再熄其实并不太正确，在车辆静止的情形下Cooler并没有撞风，冷却的效果相当有限，应该是在到达目的前就放慢速度行驶，保有撞风效应才能让涡轮有效冷却，停妥后再静置1分钟左右，没时间算也可花点小钱装置Turbo Timer。其他要注意的地方还有吸气管路一定要顺畅，才不会因为全油门涡轮却吸到不气产生真空效应，造成涡轮轴心内的机油被吸出，让整个Intercooler与进气叶片都是机油。
    进气泄压阀亦相当重要，当节气门关小时，倘若因泄压不及，会使多余的空气回冲进气叶片，造成进气叶片与排气叶片转动方向不同而使轴心扭断。
    因此，基本上变身涡轮一族并不困难，难是难在后续的保养必须付出更多心力去照顾，尤其涡轮本体是相当脆弱的部品，不好好养蜗牛，它可是会随时罢工给你看，各位有心养蜗牛的车友要有一定的认知与心理准备，才能让你的涡轮之路走的愉快又平顺。
涡轮改装基本概念
    引擎排气量基本上决定了动力的数据，排气量愈大的引擎理论上应该能输出较大大马力，如果马力因为油秏等因素受限的话，那至少扭力输出值会远超过小排气量的引擎，然而小排气量的引擎是否因此就先天受限，无法有大功率的表现呢？幸好引擎研发人员，使用废物利用法则，将排气系统所消失的热能来推动涡轮增压器，强制鼓动新鲜的空气注入引擎汽缸，如此一来，小排气量引擎依然的接受如大c.c.数引擎的进气量，加上供油比例的设定，依然的作出大排气量引擎的马力及扭力。
    既然涡轮引擎有如此大的效用，但由於原厂量产之下其耐久油耗的考量并非任何厂牌旗下都有涡轮车种可供选择，且价格也都偏高，非一般大众所能接受。而马力取向的车主为了使自然吸气引擎的马力提升，基本上就是有限的增加引擎排气量，提高汽缸压缩比，加大节气门等方法。其实以上NA改法，收效著实有限，为了更上一层楼，势必要更换凸轮轴才能求得最大表现，但是更换凸轮轴之后伴随的问题才是真正困扰著驾驶者，因为大角度的凸轮轴都会使怠速变差，也就是慢车不稳使用冷气等负荷时很难维持运转非常容易熄火。而真正行进时，也因为气门重叠角大的因素使得低转速的扭力丧失太多，市区行驶秏油量增加。而以上种种NA改装后的负面现象，却使得NA车改Turbo的风气一时盛行，也几乎占据了快三分之一的改装市场。
    NA引擎改成Turbo其硬体方面必备的包含有1.排气头段，2.涡轮本体，3.排气前段，4.进气冷却器，5.连结管路组，6.正压供油控制电脑，因为坊间改Turbo风气盛行，价格竞争，所以基本配备的多寡及材质的优劣，决定了价格的一切，也决定了往后使用的完善度，所以必须逐一来说明让读者能更加的了解各个机件功能与优劣点：
    加装Turbo首先必须要有一个符合排气头段规格的Turbo头段，以现今市面上的套件而言，都是开模铸造，此种铸造头段规格统一，管壁厚、强度、结构佳。而材质一般人甚少去注意铸造头段，一般使用铸铁材质，价格可以降低一些，但是长时间的热胀冷缩作用，比较容易会有龟裂的现象出现，所以又有厂商为了一劳永逸，乾脆使用白铁合金成份来铸造，此种头段价格比较高昂，但经过多年的考验还不曾有断裂的现象发生。还有一种手工烧焊的头段，当初是为了Turbo头段升级改装使用，希望能做到等长、流速均等的条件，但由於弯曲角展大，且分割面多，必须一段一段来烧焊完成，虽然有著完美流连的优点，但在Turbo的高压高热运作之下，断裂是最令人头痛的问题。此种高输出的头段就是比较不耐久，但是笔者前此时日造访了有名的排气管制造工厂，才发现研发人员已经针对此种问题找出了因应之道，那就是运用高科技的CNC弯管机，一次成型制造出所需的弯管，直接从排气出口成型至Turbo入口，如此一来弯曲部分完全没有焊道，内径平顺且不会有龟裂的现象产生。可惜的是此种生产技术可谓为贵族式作法，无法单一车种订作，只能看大厂商订单下模具之后才能生产，如此推算车种一定有限且价格非比寻常。
    头段之下承接的即是涡轮本体，而涡轮的大小在於泵气量的多寡，简单来说，就是较小的涡轮，涡轮的作用时机早，起速较快。以一般市区行驶著重在较低转速，或者自排车辆都应优先选择号数小的本体，而什么样的情况下才需要升级选用号数更大的Turbo呢？大致上有两种现象，一种是现有之Turbo已经无法在高档高负荷时维持压力，也就是说，高转时Turbo表的压力数值，会有下降的现象，表示此涡轮在高转速时所泵出的气量已经不敷引擎所吸入的容积，所以表压才会开始走下坡，也等於Turbo本体全负荷下不足维持足够的气量，为了达到驾驶者所期许的压值才需要更换本体。另外一种是为了提升加速能力，说穿了也是为了在同等时间内泵出更多气体，送入汽缸中，但是较大涡轮却容易使引擎在低转速时，因为汽缸排出的废气不足以让涡轮达到最大的增压状态而有迟滞现象的，此现象因涡较大之后，相对有明显增加，对驾驶而言是一种蛮困扰的问题。
    以NA而言改装了排气管，必须考量回压的问题，才不会丧失太多的扭力，但在Turbo车而言，排气涡轮叶片就是一个排气回压的制造者，因为从排气门释放出来的高温高压废气直接冲击涡轮排气叶轮，再由排气前段( Front pipe )引导至中尾排气管排出，Turbine才不会因为废气阻碍而无法适时且持续的接受新的废气冲击。在正常的模式下，更换升级的排气前段或让前段的角度减少后，Turbo压力自然会增加约0.1kg左右，此种现象印证了排气叶轮后的阻力，会著实的影响Turbo的性能表现。以市面上的套件而言，最好是选择有开模制造的前段，其内壁的平滑度较佳且维修拆装难度较低，对往后的保养较为简易。
    高温是Turbo车的头号杀手，进气温度则主导所有高温的产生，由於空气经过Turbo压缩后温度自然提高，而进气温度提高使得燃烧效率下降，进而会导致爆震的现象发生，所以为了使得进入汽缸内的高温气体温度下降，必须配置进气冷却器，虽然较早期的说法为底增压可以不需要Intercooler，但真正理论却因为空气一经压缩就会产生热空气在汽缸内，氧分子远比冷空气少，所以爆炸行程的效率差，没有Intercooler的增压车，通常在引擎起动后的30分钟内状况还算可以，但后来就会发生愈来愈无力的现象，虽然增压表上的数值没有改变，但引擎就是跑不动，严重的话还会伴随著油、水温一并升高的困扰。所以Intercooler在Turbo车上而言举足轻重，为了引擎的长久寿命，加装Turbo务必需使用Intercooler。
    除了中冷器外，Turbo引擎还有一项不可或缺的配备，那就是用来控制和维持涡轮一定增压值的装置。此机件通常设置在涡轮本体上，其控制引擎废气的孔道关闭时，废气驱动排气涡轮叶片，一旦增压值达到设定值此阀门开启让废气By pass掉，不经涡轮叶片直接排入排气前段。通常使用最多的泄压装置为「Actuator」，在结构上是直接固定在涡轮进气侧上，并以一支连杆来控制排气侧里的阀门，一旦增压值达到一定程度后，进气压力便推动Actuator的连杆使排气侧内的阀门开启，此时虽然涡轮叶片持续运转，但驱动力外泄的情况下，涡轮便可以持续保有一定的增压值。另外一种泄压装置为Waste Gate，通称为排气泄压阀，其功能和Actuator一样，都是使废气不经过排气涡轮，而差异最大的地方为Actuator直接搭配在涡轮本体上而Waste Gate则独立装置在头段上，因为独立装配所以它所泄压活门较大，活动行程长，反应相对的灵敏，较适用於大增压或大号Turbo的车子。
    值得一提的是Turbo改装后的灵魂，供油系统的搭配追加因进气增加所需的供油量，一般有二种方式，简易的型式为外加喷油嘴控制，其控制电脑必备两项基本要素，那就是读取引擎的转速讯号和压力讯号，藉由此两项重要参数判别增压大小的供油，另一种为直接更换可程式电脑直接更改或控制歧管上的喷油嘴，无需再外加喷油嘴，可程式电脑非旦可控制增压后的油量，而负压的控制部分，调校完美的话亦可减少涡轮迟滞的现象。也因为价格的因素，同一组硬体的改装Turbo，会因为两种型式的供油控制而分出优劣。唯一会产生变数的情形，可能就是可程式的供油电脑，操作者的熟悉度及专业不足，程式设定的不当，造成功率无法发挥，严重者更有使引擎损坏之虞。 NA改Turbo最快速的方法乃采低压缩设定，此举完全不需更动引擎内部机件，省时又价廉，但人是最不容易满足的动物，低增压开一阵子就麻痹了，加装个压力调整器继续往高增压迈进，但此时不仅电脑功能要够强外，引擎内部的机件是否承受的了才是真正的重点。如果要提高增压值最好不要超过0.7kg，一旦高过此数值原厂活塞承受不了大都会裂开。所以增加压力最少也要降低压缩比，最好能更换Turbo专用锻造活塞，才能确保活塞健在。而其余周边的冷却系统也应一并顾及，有优良的保护措施才是涡轮改装的护身符。