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机增 407 马力!BRZ/GT86 FA20 引擎高性能重组实录 - 上篇 | 酷乐改装百科

原文来自于:MOTOIQ

翻译、改写:蟹爪朝天

如何才能让自己的 BRZ/86 更出色?

我想提升引擎性能无疑是一个好方法

然而这绝对是一项系统工程

不是换一个进气冬菇或者加一个涡轮

就搞定的事情

这一次

我们带来的方案更加彻底

从源头开始重组

如果你有这个想法

不妨来看看这期连载吧

相比日常街车或直线加速赛车,场地赛车的引擎需要更好的强度和寿命。

这是因为场地赛车至少需要跑完练习、排位、正赛 3 个环节。每个环节都至少要让引擎全负载工作半小时左右。

如果是参加耐力赛的话,引擎至少需要持续工作几个小时。对于日常街用的改装车而言,寿命更是玩家需要考虑的首要问题。

那么,如何组装一台可以承受高负载又能保证一定寿命的引擎?

今天我们来看看国外玩家是怎样组装一台高标准 FA20 引擎的。

在这个重组方案中,重点考虑的是寿命、VE 和更宽泛的动力平台

虽为 FA20,但其中很多理念也同样适用于其它型号引擎的重组及强化。

在 PART 1 中,我们先来看看这台引擎都选用了哪些强化部件吧。

H 型连杆

在这个重组案例中,活塞连杆选用了抗弯曲性更好的 H 型连杆。(普通的 I 型连杆很容易弯曲)H 型连杆在锻造生产过程中的步骤较多,所以价格也较高。

其中包括了为了减少金属内部缺陷而进行的真空电弧再熔工序。最终使马氏体连杆的屈服强度达到了 195,000psi,质量公差为 1 克之内。

酷乐注释 连杆小头上的铝硅铜套是为了减少摩擦。其中的小孔是为了让机油喷嘴喷出的机油进入铜套增强润滑。

连杆上应力最大的部位是大头上的螺栓,所以这里需要抗拉强度很好的材质。

低硅合金活塞

活塞的材质需要的是韧性更好,更耐爆震和缸压冲击的低硅合金。

低硅合金的热涨系数较大,这就需要在重组过程中设计更大的缸壁 - 活塞环间隙。但这样的话,在出现爆震时传感器接收到的噪声也就更大。

尽管缸内直喷可以让气缸降温,但原厂 12.5 的压缩比还是很极限的。

所以这套强化活塞将压缩比降至 10.5:1 了。

活塞顶部的凹陷就是增加容积,降低压缩比的设计。较小的活塞裙是为了减小重量和摩擦。(对于 FA20 这类 H 型引擎来说,活塞裙可能会设计成上下侧不同的)活塞下部也有一些减重设计。

直筒型的活塞销

直筒型的活塞销更不容易卡死连杆小头。更厚的管壁可以让活塞销承受更大的负载。

气环镀铬是为了提高其使用寿命。Napier 形状的球墨铸铁油环是为了提高密封性。较窄的油环可以降低张力,降低和缸壁的摩擦。

大瓦是由 3 层材质组合的。表面铅基硬化层含有 5% 的铜,这样可以提高其寿命。中间的凹槽和小孔是提供机油润滑用的。

新换全套原厂密封件是引擎重组中的基础项目。

如果正时链条已经磨损较大了,建议在重组时也直接新换一套原厂的。

缸垫是个需要靠自身变形来保证密封的部件,所以重组时也应该新换一套。

在这个强化案例中,选用了高转速下性能更好的凸轮轴,并保留可变正时功能。

进气时长为 262 °,排气时长为 266 °,进气升程为 11.35mm,排气升程为 11.30mm。

为了让转速能达到 8000,选用了压力为 248 磅的双弹簧组,这样可以让气门的位置在高转速时更加准确。

氮化的气门可以减小摩擦及卡死的几率。

气门边缘的形状和长杆的变径设计都是为了提高进气量。排气门使用了镍铬合金材质以应对高温。

排气门长杆没有做变径设计是为了让排气门的热量尽量多的导出,而且此处将直径减小的话,对提高排气效率的作用不是很大。

进、排气门上的抛光都是为了提高气体流速。

缸盖螺栓需要使用抗拉伸强度更好的材质。

螺栓上的 J 型螺纹可以在应力侧提供更多的接触面积。

看过了配件,接下来我们一起来看看如何对这些配件进行预处理的。

酷乐注释 重组前,缸体需要彻底清洗(手工清洗或超声波清),并进行各个安装面的平整度测量确认、活塞组称重匹配、缸壁圆度锥度测量、气门密封性检查等很多工作。这些工作是决定新引擎能否达到预期性能和寿命的重要环节。

如果安装面平整度不好,可能会导致螺栓紧度不合格、防冻液进入缸内等严重的故障。

如果缸壁各个高度上的圆度及整体锥度不好,会导致烧机油、机油尺飞出等情况,也会导致严重的磨损。

如果每组活塞、连杆、活塞销的总体重量差异过大,会导致活塞组和曲轴整体的动平衡不好,会限制可用的极限转速大小。

案例中缸体底部的曲轴底座和活塞裙之间有过撞击。这是因为爆震导致的。缸壁磨损较小,不需要使用加大的活塞组。

但为了配合新的活塞环,缸壁需要重新打磨好。将缸壁进行 WPC 喷丸处理是为了在提高缸壁硬度的同时降低摩擦。

曲轴需要检查轴颈的磨损、微裂探伤、抛光、重新做动平衡后才能再次使用。

案例中的曲轴也进行了 WPC 处理和电磁淬火。蓝色淬火区域的金属表面硬度得到了加强,没有淬火的区域则保持一定的韧性。

对曲轴进行 Magnaflux 处理。将曲轴浸泡在有铁微粒的液体中,将曲轴进行电磁化。铁微粒就会吸附到曲轴表面的微小裂缝中了。

对活塞、活塞环、活塞销进行了 WPC 处理。

为了提高寿命、降低温度,气门弹簧和底座也进行了 WPC 处理。这是因为弹簧在工作过程中是很容易转动的,转动的摩擦会产生热量、加大磨损。

凸轮轴为了降低摩擦、提高寿命,也进行了 WPC 处理。

在对活塞进行 WPC 处理之后,还在活塞顶部加入了三层陶瓷组成的隔热涂层、在活塞裙部加入了 PC-9 低摩擦涂层。隔热涂层可以降低 20%-40% 的热量传导,以利于降低爆震、减少活塞的热涨变形。隔热涂层还可以让活塞顶的热量分布更加均匀。

低摩擦涂层也有一定的导热能力,这可以让活塞的热量尽量传导到缸体上。

为了配合新的气门使用并提高气体流量,气门口也需要进行重新打磨及抛光,其形状更顺畅,表面更光滑。

未完待续 ......

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