縱然新的ZD8 Brz和GR86非常棒
但是老的BRZ和GT86依然很好
雖然動力一直诟病
但是性能真的不錯
提升引擎性能無疑是一個好方法
然而這絕對是一項系統工程
不是換一個進氣冬菇或者加一個渦輪
就搞定的事情
這一次
我們帶來的方案更加徹底
從源頭開始重組
如果你有這個想法
不妨來看看這期案例
原文來自于:MOTOIQ
相比日常街車或直線加速賽車,場地賽車的引擎需要更好的強度和壽命。
這是因為場地賽車至少需要跑完練習、排位、正賽3個環節。每個環節都至少要讓引擎全負載工作半小時左右。
如果是參加耐力賽的話,引擎至少需要持續工作幾個小時。對于日常街用的改裝車而言,壽命更是玩家需要考慮的首要問題。
那麼,如何組裝一台可以承受高負載又能保證一定壽命的引擎?
今天我們來看看國外玩家是怎樣組裝一台高标準FA20引擎的。
在這個重組方案中,重點考慮的是壽命、VE和更寬泛的動力平台。
雖為FA20,但其中很多理念也同樣适用于其它型号引擎的重組及強化。我們先來看看這台引擎都選用了哪些強化部件吧。
H型連杆
在這個重組案例中,活塞連杆選用了抗彎曲性更好的H型連杆。(普通的I型連杆很容易彎曲)H型連杆在鍛造生産過程中的步驟較多,所以價格也較高。
其中包括了為了減少金屬内部缺陷而進行的真空電弧再熔工序。最終使馬氏體連杆的屈服強度達到了195,000psi,質量公差為1克之内。
酷樂注釋 連杆小頭上的鋁矽銅套是為了減少摩擦。其中的小孔是為了讓機油噴嘴噴出的機油進入銅套增強潤滑。
連杆上應力最大的部位是大頭上的螺栓,所以這裡需要抗拉強度很好的材質。
低矽合金活塞
活塞的材質需要的是韌性更好,更耐爆震和缸壓沖擊的低矽合金。
低矽合金的熱漲系數較大,這就需要在重組過程中設計更大的缸壁-活塞環間隙。但這樣的話,在出現爆震時傳感器接收到的噪聲也就更大。
盡管缸内直噴可以讓氣缸降溫,但原廠12.5的壓縮比還是很極限的。
所以這套強化活塞将壓縮比降至10.5:1了。
活塞頂部的凹陷就是增加容積,降低壓縮比的設計。較小的活塞裙是為了減小重量和摩擦。(對于FA20這類H型引擎來說,活塞裙可能會設計成上下側不同的)活塞下部也有一些減重設計。
直筒型的活塞銷
直筒型的活塞銷更不容易卡死連杆小頭。更厚的管壁可以讓活塞銷承受更大的負載。
氣環鍍鉻是為了提高其使用壽命。Napier形狀的球墨鑄鐵油環是為了提高密封性。較窄的油環可以降低張力,降低和缸壁的摩擦。
大瓦是由3層材質組合的。表面鉛基硬化層含有5%的銅,這樣可以提高其壽命。中間的凹槽和小孔是提供機油潤滑用的。
新換全套原廠密封件是引擎重組中的基礎項目。
如果正時鍊條已經磨損較大了,建議在重組時也直接新換一套原廠的。
缸墊是個需要靠自身變形來保證密封的部件,所以重組時也應該新換一套。
在這個強化案例中,選用了高轉速下性能更好的凸輪軸,并保留可變正時功能。
進氣時長為262°,排氣時長為266°,進氣升程為11.35mm,排氣升程為11.30mm。
為了讓轉速能達到8000,選用了壓力為248磅的雙彈簧組,這樣可以讓氣門的位置在高轉速時更加準确。
氮化的氣門可以減小摩擦及卡死的幾率。
氣門邊緣的形狀和長杆的變徑設計都是為了提高進氣量。排氣門使用了鎳鉻合金材質以應對高溫。
排氣門長杆沒有做變徑設計是為了讓排氣門的熱量盡量多的導出,而且此處将直徑減小的話,對提高排氣效率的作用不是很大。
進、排氣門上的抛光都是為了提高氣體流速。
缸蓋螺栓需要使用抗拉伸強度更好的材質。
螺栓上的J型螺紋可以在應力側提供更多的接觸面積。
看過了配件,接下來我們一起來看看如何對這些配件進行預處理的。
酷樂注釋 重組前,缸體需要徹底清洗(手工清洗或超聲波清洗),并進行各個安裝面的平整度測量确認、活塞組稱重匹配、缸壁圓度錐度測量、氣門密封性檢查等很多工作。這些工作是決定新引擎能否達到預期性能和壽命的重要環節。
如果安裝面平整度不好,可能會導緻螺栓緊度不合格、防凍液進入缸内等嚴重的故障。
如果缸壁各個高度上的圓度及整體錐度不好,會導緻燒機油、機油尺飛出等情況,也會導緻嚴重的磨損。
如果每組活塞、連杆、活塞銷的總體重量差異過大,會導緻活塞組和曲軸整體的動平衡不好,會限制可用的極限轉速大小。
案例中缸體底部的曲軸底座和活塞裙之間有過撞擊。這是因為爆震導緻的。缸壁磨損較小,不需要使用加大的活塞組。
但為了配合新的活塞環,缸壁需要重新打磨好。将缸壁進行WPC噴丸處理是為了在提高缸壁硬度的同時降低摩擦。
曲軸需要檢查軸頸的磨損、微裂探傷、抛光、重新做動平衡後才能再次使用。
案例中的曲軸也進行了WPC處理和電磁淬火。藍色淬火區域的金屬表面硬度得到了加強,沒有淬火的區域則保持一定的韌性。
對曲軸進行Magnaflux處理。将曲軸浸泡在有鐵微粒的液體中,将曲軸進行電磁化。鐵微粒就會吸附到曲軸表面的微小裂縫中了。
對活塞、活塞環、活塞銷進行了WPC處理。
為了提高壽命、降低溫度,氣門彈簧和底座也進行了WPC處理。這是因為彈簧在工作過程中是很容易轉動的,轉動的摩擦會産生熱量、加大磨損。
凸輪軸為了降低摩擦、提高壽命,也進行了WPC處理。
在對活塞進行WPC處理之後,還在活塞頂部加入了三層陶瓷組成的隔熱塗層、在活塞裙部加入了PC-9低摩擦塗層。隔熱塗層可以降低20%-40%的熱量傳導,以利于降低爆震、減少活塞的熱漲變形。隔熱塗層還可以讓活塞頂的熱量分布更加均勻。
低摩擦塗層也有一定的導熱能力,這可以讓活塞的熱量盡量傳導到缸體上。
為了配合新的氣門使用并提高氣體流量,氣門口也需要進行重新打磨及抛光,其形狀更順暢,表面更光滑。
接下來,進行FA20引擎組裝。
缸蓋部分
先裝好氣門油封
在氣門杆塗機油,以便于插入氣門油封
将進、排氣門插入油封
放入彈簧底座。底座的作用是減小彈簧對缸蓋體的壓強,防止鋼制彈簧壓如鋁制的缸蓋體中。
放入氣門彈簧
安裝搖臂、氣門頂杯等
缸體部分
測量并安裝瓦
塗上些組裝油
在殼體上塗好密封膠
測量曲軸頸徑和瓦徑,确認曲軸頸間隙。如果間隙不合适,需要換用不同的軸瓦來調整間隙。
在曲軸頸上塗好機油
将曲軸放入缸體
組合兩部分缸體
擰好螺栓并确認螺栓扭矩
活塞組
在活塞孔上塗油
在連杆小頭和活塞銷上塗油
組合好活塞、活塞銷、連杆小頭。為了減小震動,活塞銷和活塞孔的間隙非常小,可能會不好安裝。
裝好活塞銷鎖環
裝好活塞環
酷樂注釋 活塞環口的位置需要找好、活塞環的上下面需要看好
在連杆大頭塗好組裝油
在缸壁和活塞環上塗機油
利用活塞環夾具裝入活塞組。此時需要用塑料棒将活塞砸入氣缸。
用西砂紙輕輕擦拭了缸壁,以便讓活塞環能夠以正确的姿态和缸壁接觸。
安裝連杆大頭螺栓并确認螺栓扭矩
總裝
裝入缸蓋螺栓
裝入缸墊
将缸蓋和缸體組合
擰緊缸蓋螺栓并确認螺栓扭矩
放入凸輪軸并安裝凸輪軸頂。軸頂螺栓需要确認扭矩。
安裝正時鍊條組
安裝附件
安裝油底殼隔闆、抽油管、油底殼等
安裝進氣歧管、節氣門、線束
裝入适用E85的噴油嘴,最大流量為900cc/min
新噴油嘴需要用轉接插頭
較大容量的油軌可以減小油路中的壓力波動,讓噴油量更加準确。
動力測試
增加了一個小型機械增壓器後,在E85燃油的配合下,輪上動力達到了407匹、300磅英尺。不幸的是,在第一次賽道測試中,連杆就彎了。
後來檢查發現是機油泵的齒輪損壞,導緻機油壓力出現了問題。
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