汽車改裝基礎知識

                汽車改裝基礎知識

1．呼吸順暢之進氣強化之道
一般市場所售車輛在出廠時生產商為了維修方便性及成本控制，通常采用最低零組件之單喉節氣門設計。
何謂單喉節氣門？根據節氣內配置不同，可區分為空氣由蒸氣門后平均分供給各缸使用的“單喉型式”和每個汽缸獨立使用單一節氣門的“多喉型式”，也就是所謂多喉直噴系統。而高性能的跑車，為了追求高峰值馬力、瞬間/后段加速力，大都采用多喉直噴系統，目前寶馬M3、寶時捷911RSR、法拉利車系，清一色都采用此系統。由此可見自然進氣車想求取最大馬力極限，這系統是重要指標。
呼吸順暢之排氣系統改造之道：
排氣系統是改裝領域中最基礎也是最直接的改裝項目，一般四行程引擎的設計，原本就把進排氣行程獨立分開，造就成一個完全燃燒之設計，也因為獨立進排氣行程之設計，使燃燒過之廢氣有充分時間排出；空出氣缸之空間，以便吸入更多更密集的新鮮空氣，使引擎有更良好的輸出功率。
由于引擎的缸數多，各缸之間無法有獨立排氣管，同時要考慮噪音、空間配置，成本因素，量產車的排氣管只淪為消音及排廢氣之用，所以不順暢降低引擎性能的問題因此而產生。在探討改裝排氣管的增加多少馬力的同時，不如說可追回多少漏失之馬力，找回原輸出之本能。
改裝排氣管主要的用途，是在于減低回壓，改進排氣的運作交替更順暢，也就是增加氣門重疊時間之延伸，由此可改變引擎之特性、轉變扭力輸出時機、提升高車速的反應和流暢度

2．如何選用改裝彈簧
彈簧的種類大體可分為四類：
1大卷式：它的特性是彈簧較細，內徑大，圈數少，重視舒適性。
2直卷式：它的特性是彈簧的內徑和間距都較小，重視操控性。
3錐形式：它的特性是彈簧的內徑不等長，可增近操控性，但仍以重視舒適為主。
4雙系數式：簧的上下系數不同，可同時保有舒適與操控。
3．如何使用輪轂
鋁合金輪圈因為具有光亮美觀、散熱好、降低輪胎爆胎危險系數，材質輕，節省燃料，輕靈、舒適等優點，因此，深受用戶的喜愛。正因如此，有很多朋友便將原來車上用的鐵圈換成鋁合金輪圈，或換裝更大尺寸的鋁圈。但如果換裝不當，就會使車產生故障，而如果所用的產品未經有關部門認證或質量不好，則會給行車帶來危險。現在的流行趨勢是把原車使用的輪胎加寬，扁平率放低，這樣改變以后，車輛的外形更加美觀，行駛起來也更加平穩，制動性能也會提高。但是任何事情都有一個“度”，超過了這個“度”就會事與愿違。因此，當您在進行改裝時，必須察看一下下列情況：輪胎與車體、擋泥板是否碰擦，把轉向盤打滿以后，檢查前輪會不會碰拉桿頭、減振器，檢查輪胎是否超出車體等。如果沒有發生上述情況則屬合格，如果有問題則不能互換。但作為“德國大眾的御用改裝廠”，ABT已經幫您考慮了這些問題，您要做的就是挑選喜歡的造型即可，剩下的事就交給我們吧！
鋁合金輪圈的基本術語：
圓緣座——輪胎胎唇部位與輪圈接觸的密合部位。
孔距(P．C．D]——孔距就是每個孔位的中心連接而成的圓的直徑。
輪圈中心線——通過輪圈側斷寬面的平分線。
安裝面——指和汽車制動鼓相連接的輪圈中心后部的表面。
偏位值——指輪圈安裝面和輪圈中心線的距離。
負偏位值——當安裝面凸向輪圈內部，此時偏位值為負數，叫負偏位值。
正偏位值——當安裝面凹向輪圈的外部，此時偏位值為正數，叫正偏位值。
后空間距——后空間距離是指從安裝面到輪圈內緣的距離。
輪圈直徑——輪圈直徑是從圓緣座而不是輪圈緣量度的垂直高度。
輪圈寬度——輪圈寬度是從每個因緣座外部角而不是輪圈的外緣量度的寬度。

3．改裝零件術語
引擎機動力改裝部分：
進氣管==Intake
空氣過濾器==冬菇頭==air filter
排氣管==尾喉/死氣喉==Exhause
消音器==mufeler
機油冷卻器==oil cooler
火花塞==火嘴==spark plug
火嘴線==spark plug wires
閥門==滑老==valve
滑輪==pully
活塞==piston
曲軸==crankshaft
凸輪軸==cam shaft
氣門彈簧==滑老彈弓==valve spring
渦輪增壓==turbo charger
機械增壓==super charger
中冷==inter cooler
放氣閥門==放氣滑老==blow-off valve
廢氣閥門==wastgate
壓力控制器（怎么也想不出個的翻譯）==水喉制==boost controller
噴油嘴==大唧咀==Injector
頭批==down pipe
行車電腦==ECU

制動懸掛部分：
輪圈==車伶==Rim
剎車碟==迫力碟==rotor
活塞卡鉗==鮑魚==caliper
剎車片==迫力皮/來令片==brake pad
避震==suspention(避震分為 彈簧/彈弓==spring 和 減震桶==shock 兩部分）
整套避震又叫 coilover
波子塔頂==Pillow Ball Top Mounts
防傾桿==sway bar
用在車里的加強桿==tower bar
用在車底的加強桿==lower arm bar

傳動部分：
末齒比==大尾牙==Final Drive
差速器==LSD
離合器==極力子==clutch
飛輪==flywheel

車身部分：
大包圍==bodykit（車頭==front bumper, 車尾==rear bumper, 車別裙==side skirt)
尾翼==sopiler
車頭蓋==hood （兩種不同材質：碳纖維==carbon fiber, 玻璃鋼==firberglass)

4．引擎的燃燒與爆震
汽車的動力來自引擎，而引擎動力的產生是利用汽缸內油氣的燃燒所產生的爆發力推動活塞而來，因此要獲得良好的引擎性能就要從提高引擎的燃燒效率著手，從汽缸內油氣燃燒的基本理論找出提高引擎燃燒效率和熱效率的方法來提高引擎性能。
但是在工程師們想進辦法來提高引擎性能的同時，卻因為爆震(Knocking)的發生而受到種種的限制，而一具最高性能的引擎就是在燃燒與爆震的交互作用和互相牽制下得出的妥協。
『燃燒與爆震』不但是研究引擎的基礎，也是判斷引擎優劣的依據，更是引擎改裝的基礎，因此燃稍與爆震可說是一切討論有關引擎性能的入門，更是談引擎改裝時的立論依據。
一、燃燒
因為引擎的燃燒循環是在汽缸這各小容器中進行，而且有溫度、壓力、熱傳導、殘留廢氣等變因，所以比起一般的燃燒來得復雜許多。目前有很多有關引擎的理論都是由實驗得來的，就因為是由實驗得來的所以有很多因素都有不同的解釋，甚至可能尚未被發現，因此讀者或可從本文中獲得啟發，找到其他有利引擎燃燒的好方法。在進入主題之前我們必須先介紹兩個名詞：空燃比A/F
(Air-Fuel Ratio)和空氣過剩率λ(Excess Air Ratio)。空燃比A/F是進行引擎燃燒反應時所需的空氣重量和燃料重量的比例，空然比小表示油氣比較濃，反之則比較稀。如果根據汽油燃燒的化學反應方程式，我們可以算出汽油完全燃燒的理論空燃比為15.1:1，但是在實際的燃燒情況中，如果要達到完全燃燒，所需的空氣量往往比理論上所需的更多而實際上所需的空氣和理論上所需的空氣量的比值就稱為空氣過剩率λ，λ越大表示所供給引擎的空氣量越大。A/F和λ在談到有關引擎的工作原理和廢氣污染控制上都會再出現，所以比必須先在此提出。引擎每完成一次進氣、壓縮、爆發、排氣四個行程的循環，曲軸轉了2圈也就是720°，在引擎轉速為 3000rpm時，曲軸轉速為每分鐘3000轉，也就是說引擎每分鐘要進行1500次的循環，完成每一次油氣燃燒的時間遠小於0.01秒。要去討論這0.01秒內快速進行的燃燒過程有相當的困難，[ 因此我們必須想像成用很慢很慢的慢動作來看引擎的燃燒過程。若用這樣的方式來看引擎的燃燒過程，我們可以將它概分為點火、燃燒、淬熄三個步驟：
點火
當供油系統將混合好的油氣送入汽缸內，經由活塞壓縮后，點火系統的高壓線圈便會傳送一電流至火星塞，利用火星塞兩極之間的高電壓引燃油氣，（亦可說是高電壓使汽油分子產生游離作用，進而和氧離子結合，造成氧化作用）。為了引燃油氣，必須對油氣提供一相當的能量，這個能量我們稱為『最小點火能』（Minimum Ignition Energy）。最小點火能越小，點火越容易。這一油氣引燃的過程相對於接下來的油氣燃燒速度來說，速度是比較緩慢的，而這一緩慢的氧化過程稱為『點火』。『點火』所耗去的時間約占整個燃燒行程的10 %，而這段時間所耗去的油氣也少得為不足道。
燃燒
點火階段可視為油氣燃燒前能量的累積，當點火完成后，火焰便開始以燃燒壓力波的形式向外傳播，其傳播的方式是以火星塞為中心，一層一層依序向外燃燒，就如同將石頭丟入水中，在水面形成漣漪一般。在火焰向外傳播時，在已燃燒和未燃燒的油氣之間，有一進行燃燒氧化反應的反應帶，我們稱為『火焰波前』。火焰波前的范圍大小會影響燃燒的反應速率和汽缸內壓力上升的速率。油氣燃燒的速度對引擎的性能有決定性的影響，燃燒的速度越快，引擎的性能越好，爆震發生的趨勢也越低。
淬熄
對引擎的燃燒來說，汽缸壁是燃燒波所能到達最遠的邊界，汽缸壁由於有冷卻系統的作用，溫度大都維持在 200℃左右，這相對於 700℃以上的火焰溫度來說是很低的溫度，所以當燃燒波傳到汽缸壁時，火焰的溫度便立刻下降，使得汽缸壁附近燃燒波的氧化作用因而減緩甚至中斷，而這趨緩的氧化反應便產生了不完全氧化的產物HC及CO。這一氧化反應較緩和的區域我們稱為『淬熄層』，淬熄層越小，表示汽缸的熱傳損失量越少，引擎的熱效率較高、出力較大。
影響引擎燃燒的因素：
影響點火的因素：
點火的難易乃由『最小點火能』所決定，最小點火能則是受燃料的分子量、混合氣的濃度、火星塞電極的形狀與間隙、汽缸溫度、混合氣氣體流動的影響而產生變化。燃料的分子量越小、汽缸的溫度越高，其最小點火能越小，點火越容易。混合氣的濃度稍濃於理想空燃比（14.7:1），并能在汽缸內快速的流動使油氣更均勻，皆有助於點火。而火星塞對點火的難易更有決定性的影響，火星塞的電極間隙若減小則最小點火能將增大，不過間隙也不是越大越好，因為間隙大則跳火時間縮短，不利於點火，所以間隙直必須取兩者的折沖。火星塞中央電極的直徑越大，點火所需的電壓必須升高，若將電擊形狀改為尖型，將有利於點火。此外，火星塞的熱度等級越高，表示中央電極不易散熱，因此對點火越有利。但是當火星塞熱值過高或汽缸過熱時，將使油氣在火星塞未點火前及自行點燃，稱為”預燃”（Preignition）是異常燃燒的一種，有別於爆震，但同樣對引擎將產生不利的影響。有人會改用電極為針型、且導電性較好的火星塞，為的就是加速完成點火。
影響燃燒的因素：
1、空燃比
燃燒速度會因為混合氣的組成、壓力、溫度而變化，影響最顯著的是空燃比，稍濃於理想空燃比（14.7:1）時可得到最大的燃燒速度，若空燃比低或高達到某一界限以上時，火焰便不再前進，此界限稱為『燃燒界限』。汽油的燃燒界限是空燃比22：1～8：1可安定運轉的極限是18：1。所謂『稀薄燃燒引擎系統』技術（Lean Burn Combustion System） 就是讓引擎在盡量接近燃燒界限的下限且不產生爆震的情況下運轉。
2、火星塞的位置
火星塞的位置雖對燃燒的速度沒有影響，但是它決定了相同燃燒速度下完成燃燒所需的時間。火星塞和汽缸必的距離越近，則完成燃燒的時間越短。因為油氣燃燒的過程也是引擎最主要的加熱、加壓過程，這段時間的長短，直接影響到引擎的熱效率，也影響到爆震的趨勢。火星塞的最佳位置就是在燃燒室的中央，而為了達成此一設計，多氣門和雙凸輪軸的設計是必然的趨勢。
3、進、排氣壓力與進氣溫度
進氣壓力的提高可促使油氣燃燒的速度增加，而進氣溫度升高卻會使容積效率和混合氣密度降低，導致火焰傳播速度下降。當排氣壓力越高時，則每循環殘留在汽缸內的廢氣越多，使能吸入的新鮮混合氣減少，而隨著殘留廢氣比例的增加，燃燒時的阻礙亦增大，火焰傳播的速度因而降低。要提高進氣壓力最常用的方法就是利用 Turbo-charger 或Super-Charger ，而賽車引擎通常用碳纖維來作為進氣道的材料，除了重量輕外，最重要的就是取碳纖維不易吸熱，本身的溫度不會因為引擎室的溫度升高而升高，可大幅降低進氣溫度。至於要如何降低排氣壓力，當然是從排氣管著手，而又以頭段的影響最大。
4、進氣速度
進氣速度影響了進入汽缸內油氣的流動，油氣的流動除了可以讓油氣的混合更均勻，更可產生攪動的作用使燃燒火焰和未燃燒的油氣容易混在一起，增加火波前的范圍，加快燃燒的速度。進氣速度與燃燒速度成近乎正比的關系，進氣速度越快，燃燒的速度越快。而進氣的速度與進氣歧管的口徑與長度、汽門設計、燃燒室幾何形狀有關。
5、壓縮比
壓縮比的增加會同時影響燃燒時的溫度與壓力，并讓油氣分子間的距離變小，而油氣的燃燒速度也隨著壓縮比的增高而增大。高性能引擎都想辦法在不發生爆震的前提下盡量的提高壓縮比，不但自然吸氣引擎是如此，就連增壓引擎的壓縮比都已提高到超過9.0:1 以上的水準。要提高壓縮比最簡單的方法就是改用較薄的汽缸墊片。
6、點火正時
引擎的最大功率輸出是取決於油氣燃燒產生最大氣體壓力時活塞的位置，而這個位置的改變可經由點火正時的改變來達成，最理想的點火正時角度就是要讓燃燒過程完成一半時，活塞位置恰抵達上死點，此時活塞正好完成壓縮行程準備往下運動，因此燃燒所產生的最高壓力可完全用來把活塞往下推，這就是產生最大燃燒速度點火正時。
三、影響淬熄的因素
淬熄主要受到燃燒室的形狀、汽缸壁的溫度與粗糙度的影響。淬熄的發生是主要是由於火焰接觸到燃燒室的壁面，因此要在相同的燃燒室容積下使燃燒室的表面積越小，減少淬熄量，一般而言燃燒是的形狀越規則越能達到此目的。而淬熄也是熱導傳的結果，所以燃燒室的溫度越高，則熱傳量越少，火焰也就越能接近壁面，淬熄層就越薄，被淬熄的氣體容積就越少。但是汽缸壁的溫度卻被材料所能承受的熱應力及爆震的發生所限制，所以只能維持在一相當的低溫下。此外，降低燃燒室的粗糙度也可減少淬熄量及熱傳量，提高熱效率。
二、爆震
『爆震』是引擎燃燒過程中所產生的異常燃燒現象，它除了使引擎震動加劇外，并產生敲擊聲、降低引擎出力、損傷引擎結構。爆震可說是引擎設計者的天敵，許多提升馬力、降低油耗、減少污染的設計，如高壓縮比、增壓裝置、提高汽缸壁工作溫度（材料科技的進步使得強度上無虞）等，都因為爆震的產生而受到限制。
爆震的特性是開始時點火及燃燒波的傳播都正常，但是最后應該燃燒的一部份油氣，我們稱為『尾氣』（End Gas），因為受了燃燒后氣體膨脹所造成的壓縮作用，使其體積縮小、溫度和壓力升高，在燃燒波尚未傳到該處之前，一部份油氣的溫度已經達到『自燃點』，到達自燃點后在經過一段時間的『自燃點火延遲』后就會自行引燃，并且以300m/s～200m/s的速度迅速向外傳播，而當正常燃燒和爆震兩個方向相反的燃燒壓力波相遇時，會產生劇烈的氣體震動，并發出特有的金屬撞擊聲，所以稱為『爆震』。輕微的爆震無法被人的感官所察覺，在此我們稱它為『無感爆震』，因此當你能感覺得到引擎爆震所產生的噪音和震動時，這時的爆震情況已經嚴重得超乎你的想像，我們稱它為『有感爆震』。有感爆震持續一段時間后，將使得活塞、汽缸頭、汽門、活塞環等，產生嚴重的損壞。
1、燃料的辛烷值
燃料的抗爆震性是以辛烷值（Octane Number）來表示，通常分子構造簡單、碳數多、煉長者的抗爆震性優秀，而選用辛烷值較高的汽油是減少爆震發生的最直接方法。汽油辛烷值的選用必須與引擎的縮比配合，理論上壓縮比8~9用辛烷值92~95的汽油，壓縮比9~10用辛烷值95~100的汽油，否則壓縮比高的引擎若使用辛烷值低的汽油，將造成爆震連連、引擎無力、過熱、機件損耗。而壓縮比低的引擎若誤用辛烷值較高的汽油，不但不能增大引擎的出力，反而可能因燃燒溫度過高造成引擎過熱。據報載：中油將在民國87年底前推出辛烷值98的汽油。
2、燃燒室的設計
火星塞的的位置影響了完成燃燒所需的時間，這段時間就是尾氣所受的加壓和加熱時間，時間的長短直接影響爆震發生的趨勢。因此燃燒是的形狀若能讓壓縮時油氣的流動性佳、沒有死角，并采用熱傳導效率較高的材料（如鋁合金），讓汽缸內的溫度不易累積，使尾氣保持較低的溫度也可減少爆震的發生。
3、積碳
燃燒室內如果有積碳會影響燃燒室的散熱并造成壓縮比的提高，讓原本不會發生爆震的引擎也發生爆震。積碳發生的原因除了引擎本身所產生的以外，在汽油中添加辛烷值提升劑更會加速積碳的累積。以國內所能買到的95無鉛汽油，對很多高壓縮比引擎來說并不夠用，很多車主都要選擇添加辛烷值提升劑來維持引擎的出力和消除爆震，在爆震與積碳的惡性循環下，添加辛烷值提升劑就有如引鴆止渴一般，還請車主三思。
4、壓縮比
引擎的熱效率是與其壓縮比成正比，壓縮比越高引擎出力越大，但是壓縮比的上限卻因為爆震的發生而受到所限制，壓縮比與爆震的發生有極密切的關系，壓縮比越大，爆震的趨勢和強度越強。因為提高壓縮比會同時增加汽缸內的溫度和壓力，使尾氣的溫度和壓力升高，增強爆震的趨勢。此外壓縮比的提高也會讓汽缸內的殘留廢氣對油氣的沖淡做降低，造成燃燒室的溫度上升，促成爆震的發生。
5、空燃比
油氣混合比過稀或混合不均勻都會造成爆震。較濃的油氣將使尾氣的自燃點火延遲時間增加，但也會使燃燒較不完全，產生的熱量較少，使得燃燒最后的溫度降低，減少爆震的發生，但也導致燃料用量增加，熱效率下降，同時降低引擎出力。有些引擎的爆震控制系統就是在爆震感知器偵測出爆震訊號時，供油系統便會適度的提高油氣濃度，直到爆震消除為止。
6．進氣溫度與汽缸溫度
進氣溫度與汽缸溫度的增加會使引擎的容積效率降低，使完成燃燒所需的時間增長，亦即尾氣被加壓及加熱的時間增長，增加尾氣的溫度和壓力，造成爆震。由此我們可以知道當引擎溫度過高時，對引擎所成的損害并不是直接由於高溫所造成（和汽缸內的溫度相比那就稱不上高溫了），而是因為汽缸壁溫度上升導致嚴重的爆震，因為連連的爆震所產生的嚴重破壞。
7、點火正時
若點火過早活塞在壓縮行程抵達上死點前燃燒掉的油氣較多，會使活塞進行壓縮時所需的力量增加，同時也會提高燃燒室內的最高溫度與壓力，而易產生爆震。若點火正時延遲，大部分的油氣都在活塞過了上死點以后燃燒，燃燒時活塞已經往下運動，可以底消掉一部份燃燒后氣體膨脹所導致的壓力升高作用，減輕爆震的趨勢。不過假如點火過於落后，引擎的功率及效率都將降低。雖然點火正時的延遲會造成引擎無力、耗油增加，但是對於爆震控制方式的選擇大多以改變點火正時為主，因未改變點火正時比起其他消除爆震的方法要來得簡單、經濟、可行，尤其在電子技術發展成熟的今天更是如此。
8、進氣壓力
進氣壓力提高可使油氣密度變大，燃燒所產生的總熱量較多，會使燃燒的最后溫度上升，易於產生爆震。這說明了使用增壓進氣裝置時，不論渦輪增壓或機械增壓常要適度的配合降低壓縮比，并結合爆震控制系統以防止爆震的發生。其中渦輪增壓系統（Turbo Charger）更因為會同時造成進氣溫度上升，所以有進氣冷卻器（Inter-Cooler）的出現，以降低進氣溫度提高容積效率并減少爆震的發生。

5．引擎的改裝
引擎內部組件的改裝主要是利用輕量化、高強度的材料制成的高精密度組件以減少內部動力的損耗，除了達到動力提升的目的更要兼顧可靠度及平衡性提升。要兼顧輕量化和高強度則有賴材料科技的進步，由於高科技合金或復合材料的應用配合上精密加工技術，使得現代的高性能引擎不但單位容積所能產生的馬力大幅提升，可靠度及經濟性也能同時獲得改善。筆者在此必須再次強調：引擎內部組件改裝并不全然是為了馬力的提升，更重要的是為了引擎的可靠度及平衡性。在引擎的改裝規則里是沒有妥協的，『失之毫 差之千里』、『吹毛求疵』用在這里是最適當不過了。
汽門的改裝：
汽門的科技在過去幾年有很大的進步，主要的改變在於材質的進步及精密度的提高。高效率的進、排氣，環保法規的要求，均有賴材質精良的汽門。而汽門改裝的原則是：在不影響強度的情況下盡可能的減輕汽門的重量。動作精確的汽門是高性能引擎的基本要件，專業改裝廠通常會提供不同的汽門組合供消費者選擇，引擎改裝項目越多汽門機構的精確度的要求就越嚴格，所以設定汽門時必須要同時考慮與凸輪軸及汽門搖臂的配合。原廠的汽門通常都有適當的材質和大小，但是如果有需要的話可適度的換上較大或較小尺寸的。汽門的材質是很重要的，目前的改裝用汽門通常用鈦合金作為材料以求強度的提升及輕量化的要求，但是一套鈦合金的汽門價格并不低。而有的是將汽門的背部切削或用中空的設計以達到輕量化的目的，又有時會把汽門表面做成漩渦狀，以利在汽門開啟時能氣體的流動。汽門的熱度可經由與汽門座接觸時經由汽門座傳出達到散熱的目的，是汽門最重要的散熱途徑。因此，汽門座的配置必須非常謹慎，假如太靠近汽門的邊緣或是汽門邊緣太薄了就可能造成密合度不良。此外汽門套筒和汽門間的精密度及表面平滑度，汽門搖臂與汽門固定座間的表面精度都必須嚴格要求否則在高轉速時將會導致嚴重的損害。汽門彈簧的強度設定必須恰到好處，要兼顧汽門的密合度又不能造成開啟時的困難，如果彈簧強度大過以致凸輪軸開啟汽門時負荷過重對馬力輸出是非常不利的。汽門的固定座也是個潛在的問題，這個裝置是用夾子把彈簧固定在汽門 上，這在急加速及揚程大的的引擎上會造成扭曲或斷裂，因此也必須配合做改變。 原廠的汽門搖臂在引擎轉速上限提高及氣門正時改變時就會變得不敷需求，對改裝過的引擎來說強化的汽門搖臂是必須的，揚程太大的凸輪軸會造成汽門搖臂的扭曲，因此強度的提升及輕量化都是必須的。對一般的汽門來說，滾筒式的搖臂能減少與汽門座接觸表面的壓力，也能承受較高來自推 的壓力。通常汽門搖臂若有圓滑的表面和滾動的軸承，會使運轉時得摩擦阻力變小，摩擦阻力越小所消耗的動力就越少。
活塞，活塞環：
活塞頂面與汽缸頭之間形成燃燒室，因此活塞必須承受來自引擎燃燒后產生的熱和爆發力。油氣燃燒所產生的熱由活塞的頂部所吸收，并傳至汽缸壁，而燃燒后氣體膨脹所產生的力量也必須經由活塞來吸收，活塞會把燃燒氣體壓力及慣性力經由連桿傳到曲軸上，利用連桿的作用將活塞的線性往復運動轉換曲軸的旋轉運動。在轉換的過程中除了在上死點與下死點之外，活塞會對對汽缸滑移產生一個側推力。活塞環是曲軸箱和汽缸間的屏障。以機能來分，活塞環分為氣環和油環兩種，普通引擎每個活塞各有1~2個氣環及油環。活塞環能維持汽缸內的氣密性，使汽缸與曲軸箱隔絕開來，讓燃燒室的氣體壓力不致流失，并能避免未完全燃燒的油氣對曲軸箱內的機油造成污染及劣化。它能經由與汽缸壁的接觸把活塞所受的熱傳至汽缸壁、水套，更重要的是它能防止過多的機油進入燃燒室，并讓機油均勻的涂滿汽缸壁。 引擎運轉時產生的熱越多表示所爆發的力量也越大，這些熱量也對高性能引擎造成問題。現代的活塞設計主要有鑄造和鍛造兩種，而鑄造又比鍛造來得簡單便宜，但卻無法如鍛造活塞承受較大的熱度和壓力。通常改裝廠在設計鍛造活塞時，都會同時利用改變活塞頂部的形狀來達到提高壓縮比的目的，但問題是選擇鍛造活塞時多少的壓縮比才是適當的。以汽油引擎來說，壓縮比超過12.5:1時燃燒效率就不容易再提升。利用活塞頂部的形狀改變來提高壓縮比時，隨著壓縮比的提高會使汽缸頂部燃燒室的空間變小，活塞頂部可能導致爆震的發生。對高壓縮比活塞來說，由於必須保留汽門做動所需的空間，因此會在活塞頂部切出汽門邊緣形狀的凹槽，如果沒有這個凹槽，當活塞到達上死點時可能就會打到汽門，因此改裝了高壓縮比活塞后對汽門動作精確度的要求就必須非常嚴格。這凹槽的大小也必須配合凸輪軸及汽門搖臂的改裝而改變。不銹鋼及特殊合金的活塞環已廣泛應用在賽車及改裝套件市場，這些特殊設計的合金活塞環可以在活塞往上行時釋放壓力，但在往下爆發行程時卻能保持密閉的狀態以維持壓力，這種活塞環雖然貴但是卻能有效的提高引擎效率。由於活塞與活塞環都必須在高溫、高壓、高速及臨界潤滑的狀態下工作，因此長久以來改裝廠都為了提供最佳設計而努力，但引擎的性能是所有機件整合的結果，因此選擇活塞套件時必須考量凸輪軸的正時角度、供由系統的配合才能找出最佳搭配組合。
活塞連桿：
活塞連桿最基本的功能是連結活塞和曲軸，把直線的活塞運動轉換成曲軸的旋轉運動。在引擎轉時連桿會承受油氣燃燒產生的爆發力，這個爆發力會使連桿有扭曲的趨勢，連桿也是所有引擎組件中承受負荷最大的組件。由於連桿是把活塞的直線運動轉換成曲軸的旋轉運動，因此在活塞上下運轉時連桿會不斷的加速及減速，尤其在活塞抵達上死點時連桿的運動方向會由往上突然減速至停止，并立刻改變運動方向，這是最容易造成連桿損害的。在爆發行程時，燃燒產生的高壓氣體可變成連桿運動的緩沖，插銷、波斯所承受的負荷也會減輕。但是在排氣行程的時候活塞、活塞環、插銷及連桿本身的部份重量所造成的慣性力都會加諸在插銷及波斯之上，如果這時連桿出了問題那下場就是你的引擎要進廠大修了。現在的賽車引擎大多使用鍛造的合金連桿，連桿的品質關系著引擎的可靠度，但是卻無法以肉眼檢視連桿的品質或瑕疵，必須以特殊的非破壞檢驗或X光做檢測，這是選購及改裝連桿時最大隱憂。連桿各項尺寸精密度的要求會隨著壓縮比及運轉轉速的提高而提高，即使僅是千分之幾寸的尺寸誤差在高轉速時都會?
回答者：rays_cn - 經理 四級 11-29 12:26
點火階段可視為油氣燃燒前能量的累積，當點火完成后，火焰便開始以燃燒壓力波的形式向外傳播，其傳播的方式是以火星塞為中心，一層一層依序向外燃燒，就如同將石頭丟入水中，在水面形成漣漪一般。在火焰向外傳播時，在已燃燒和未燃燒的油氣之間，有一進行燃燒氧化反應的反應帶，我們稱為『火焰波前』。火焰波前的范圍大小會影響燃燒的反應速率和汽缸內壓力上升的速率。油氣燃燒的速度對引擎的性能有決定性的影響，燃燒的速度越快，引擎的性能越好，爆震發生的趨勢也越低。
淬熄
對引擎的燃燒來說，汽缸壁是燃燒波所能到達最遠的邊界，汽缸壁由於有冷卻系統的作用，溫度大都維持在 200℃左右，這相對於 700℃以上的火焰溫度來說是很低的溫度，所以當燃燒波傳到汽缸壁時，火焰的溫度便立刻下降，使得汽缸壁附近燃燒波的氧化作用因而減緩甚至中斷，而這趨緩的氧化反應便產生了不完全氧化的產物HC及CO。這一氧化反應較緩和的區域我們稱為『淬熄層』，淬熄層越小，表示汽缸的熱傳損失量越少，引擎的熱效率較高、出力較大。
影響引擎燃燒的因素：
影響點火的因素：
點火的難易乃由『最小點火能』所決定，最小點火能則是受燃料的分子量、混合氣的濃度、火星塞電極的形狀與間隙、汽缸溫度、混合氣氣體流動的影響而產生變化。燃料的分子量越小、汽缸的溫度越高，其最小點火能越小，點火越容易。混合氣的濃度稍濃於理想空燃比（14.7:1），并能在汽缸內快速的流動使油氣更均勻，皆有助於點火。而火星塞對點火的難易更有決定性的影響，火星塞的電極間隙若減小則最小點火能將增大，不過間隙也不是越大越好，因為間隙大則跳火時間縮短，不利於點火，所以間隙直必須取兩者的折沖。火星塞中央電極的直徑越大，點火所需的電壓必須升高，若將電擊形狀改為尖型，將有利於點火。此外，火星塞的熱度等級越高，表示中央電極不易散熱，因此對點火越有利。但是當火星塞熱值過高或汽缸過熱時，將使油氣在火星塞未點火前及自行點燃，稱為”預燃”（Preignition）是異常燃燒的一種，有別於爆震，但同樣對引擎將產生不利的影響。有人會改用電極為針型、且導電性較好的火星塞，為的就是加速完成點火。
影響燃燒的因素：
1、空燃比
燃燒速度會因為混合氣的組成、壓力、溫度而變化，影響最顯著的是空燃比，稍濃於理想空燃比（14.7:1）時可得到最大的燃燒速度，若空燃比低或高達到某一界限以上時，火焰便不再前進，此界限稱為『燃燒界限』。汽油的燃燒界限是空燃比22：1～8：1可安定運轉的極限是18：1。所謂『稀薄燃燒引擎系統』技術（Lean Burn Combustion System） 就是讓引擎在盡量接近燃燒界限的下限且不產生爆震的情況下運轉。
2、火星塞的位置
火星塞的位置雖對燃燒的速度沒有影響，但是它決定了相同燃燒速度下完成燃燒所需的時間。火星塞和汽缸必的距離越近，則完成燃燒的時間越短。因為油氣燃燒的過程也是引擎最主要的加熱、加壓過程，這段時間的長短，直接影響到引擎的熱效率，也影響到爆震的趨勢。火星塞的最佳位置就是在燃燒室的中央，而為了達成此一設計，多氣門和雙凸輪軸的設計是必然的趨勢。
3、進、排氣壓力與進氣溫度
進氣壓力的提高可促使油氣燃燒的速度增加，而進氣溫度升高卻會使容積效率和混合氣密度降低，導致火焰傳播速度下降。當排氣壓力越高時，則每循環殘留在汽缸內的廢氣越多，使能吸入的新鮮混合氣減少，而隨著殘留廢氣比例的增加，燃燒時的阻礙亦增大，火焰傳播的速度因而降低。要提高進氣壓力最常用的方法就是利用 Turbo-charger 或Super-Charger ，而賽車引擎通常用碳纖維來作為進氣道的材料，除了重量輕外，最重要的就是取碳纖維不易吸熱，本身的溫度不會因為引擎室的溫度升高而升高，可大幅降低進氣溫度。至於要如何降低排氣壓力，當然是從排氣管著手，而又以頭段的影響最大。
4、進氣速度
進氣速度影響了進入汽缸內油氣的流動，油氣的流動除了可以讓油氣的混合更均勻，更可產生攪動的作用使燃燒火焰和未燃燒的油氣容易混在一起，增加火波前的范圍，加快燃燒的速度。進氣速度與燃燒速度成近乎正比的關系，進氣速度越快，燃燒的速度越快。而進氣的速度與進氣歧管的口徑與長度、汽門設計、燃燒室幾何形狀有關。
5、壓縮比
壓縮比的增加會同時影響燃燒時的溫度與壓力，并讓油氣分子間的距離變小，而油氣的燃燒速度也隨著壓縮比的增高而增大。高性能引擎都想辦法在不發生爆震的前提下盡量的提高壓縮比，不但自然吸氣引擎是如此，就連增壓引擎的壓縮比都已提高到超過9.0:1 以上的水準。要提高壓縮比最簡單的方法就是改用較薄的汽缸墊片。
6、點火正時
引擎的最大功率輸出是取決於油氣燃燒產生最大氣體壓力時活塞的位置，而這個位置的改變可經由點火正時的改變來達成，最理想的點火正時角度就是要讓燃燒過程完成一半時，活塞位置恰抵達上死點，此時活塞正好完成壓縮行程準備往下運動，因此燃燒所產生的最高壓力可完全用來把活塞往下推，這就是產生最大燃燒速度點火正時。
三、影響淬熄的因素
淬熄主要受到燃燒室的形狀、汽缸壁的溫度與粗糙度的影響。淬熄的發生是主要是由於火焰接觸到燃燒室的壁面，因此要在相同的燃燒室容積下使燃燒室的表面積越小，減少淬熄量，一般而言燃燒是的形狀越規則越能達到此目的。而淬熄也是熱導傳的結果，所以燃燒室的溫度越高，則熱傳量越少，火焰也就越能接近壁面，淬熄層就越薄，被淬熄的氣體容積就越少。但是汽缸壁的溫度卻被材料所能承受的熱應力及爆震的發生所限制，所以只能維持在一相當的低溫下。此外，降低燃燒室的粗糙度也可減少淬熄量及熱傳量，提高熱效率。
二、爆震
『爆震』是引擎燃燒過程中所產生的異常燃燒現象，它除了使引擎震動加劇外，并產生敲擊聲、降低引擎出力、損傷引擎結構。爆震可說是引擎設計者的天敵，許多提升馬力、降低油耗、減少污染的設計，如高壓縮比、增壓裝置、提高汽缸壁工作溫度（材料科技的進步使得強度上無虞）等，都因為爆震的產生而受到限制。
爆震的特性是開始時點火及燃燒波的傳播都正常，但是最后應該燃燒的一部份油氣，我們稱為『尾氣』（End Gas），因為受了燃燒后氣體膨脹所造成的壓縮作用，使其體積縮小、溫度和壓力升高，在燃燒波尚未傳到該處之前，一部份油氣的溫度已經達到『自燃點』，到達自燃點后在經過一段時間的『自燃點火延遲』后就會自行引燃，并且以300m/s～200m/s的速度迅速向外傳播，而當正常燃燒和爆震兩個方向相反的燃燒壓力波相遇時，會產生劇烈的氣體震動，并發出特有的金屬撞擊聲，所以稱為『爆震』。輕微的爆震無法被人的感官所察覺，在此我們稱它為『無感爆震』，因此當你能感覺得到引擎爆震所產生的噪音和震動時，這時的爆震情況已經嚴重得超乎你的想像，我們稱它為『有感爆震』。有感爆震持續一段時間后，將使得活塞、汽缸頭、汽門、活塞環等，產生嚴重的損壞。
1、燃料的辛烷值
燃料的抗爆震性是以辛烷值（Octane Number）來表示，通常分子構造簡單、碳數多、煉長者的抗爆震性優秀，而選用辛烷值較高的汽油是減少爆震發生的最直接方法。汽油辛烷值的選用必須與引擎的縮比配合，理論上壓縮比8~9用辛烷值92~95的汽油，壓縮比9~10用辛烷值95~100的汽油，否則壓縮比高的引擎若使用辛烷值低的汽油，將造成爆震連連、引擎無力、過熱、機件損耗。而壓縮比低的引擎若誤用辛烷值較高的汽油，不但不能增大引擎的出力，反而可能因燃燒溫度過高造成引擎過熱。據報載：中油將在民國87年底前推出辛烷值98的汽油。
2、燃燒室的設計
火星塞的的位置影響了完成燃燒所需的時間，這段時間就是尾氣所受的加壓和加熱時間，時間的長短直接影響爆震發生的趨勢。因此燃燒是的形狀若能讓壓縮時油氣的流動性佳、沒有死角，并采用熱傳導效率較高的材料（如鋁合金），讓汽缸內的溫度不易累積，使尾氣保持較低的溫度也可減少爆震的發生。
3、積碳
燃燒室內如果有積碳會影響燃燒室的散熱并造成壓縮比的提高，讓原本不會發生爆震的引擎也發生爆震。積碳發生的原因除了引擎本身所產生的以外，在汽油中添加辛烷值提升劑更會加速積碳的累積。以國內所能買到的95無鉛汽油，對很多高壓縮比引擎來說并不夠用，很多車主都要選擇添加辛烷值提升劑來維持引擎的出力和消除爆震，在爆震與積碳的惡性循環下，添加辛烷值提升劑就有如引鴆止渴一般，還請車主三思。
4、壓縮比
引擎的熱效率是與其壓縮比成正比，壓縮比越高引擎出力越大，但是壓縮比的上限卻因為爆震的發生而受到所限制，壓縮比與爆震的發生有極密切的關系，壓縮比越大，爆震的趨勢和強度越強。因為提高壓縮比會同時增加汽缸內的溫度和壓力，使尾氣的溫度和壓力升高，增強爆震的趨勢。此外壓縮比的提高也會讓汽缸內的殘留廢氣對油氣的沖淡做降低，造成燃燒室的溫度上升，促成爆震的發生。
5、空燃比
油氣混合比過稀或混合不均勻都會造成爆震。較濃的油氣將使尾氣的自燃點火延遲時間增加，但也會使燃燒較不完全，產生的熱量較少，使得燃燒最后的溫度降低，減少爆震的發生，但也導致燃料用量增加，熱效率下降，同時降低引擎出力。有些引擎的爆震控制系統就是在爆震感知器偵測出爆震訊號時，供油系統便會適度的提高油氣濃度，直到爆震消除為止。
6．進氣溫度與汽缸溫度
進氣溫度與汽缸溫度的增加會使引擎的容積效率降低，使完成燃燒所需的時間增長，亦即尾氣被加壓及加熱的時間增長，增加尾氣的溫度和壓力，造成爆震。由此我們可以知道當引擎溫度過高時，對引擎所成的損害并不是直接由於高溫所造成（和汽缸內的溫度相比那就稱不上高溫了），而是因為汽缸壁溫度上升導致嚴重的爆震，因為連連的爆震所產生的嚴重破壞。
7、點火正時
若點火過早活塞在壓縮行程抵達上死點前燃燒掉的油氣較多，會使活塞進行壓縮時所需的力量增加，同時也會提高燃燒室內的最高溫度與壓力，而易產生爆震。若點火正時延遲，大部分的油氣都在活塞過了上死點以后燃燒，燃燒時活塞已經往下運動，可以底消掉一部份燃燒后氣體膨脹所導致的壓力升高作用，減輕爆震的趨勢。不過假如點火過於落后，引擎的功率及效率都將降低。雖然點火正時的延遲會造成引擎無力、耗油增加，但是對於爆震控制方式的選擇大多以改變點火正時為主，因未改變點火正時比起其他消除爆震的方法要來得簡單、經濟、可行，尤其在電子技術發展成熟的今天更是如此。
8、進氣壓力
進氣壓力提高可使油氣密度變大，燃燒所產生的總熱量較多，會使燃燒的最后溫度上升，易於產生爆震。這說明了使用增壓進氣裝置時，不論渦輪增壓或機械增壓常要適度的配合降低壓縮比，并結合爆震控制系統以防止爆震的發生。其中渦輪增壓系統（Turbo Charger）更因為會同時造成進氣溫度上升，所以有進氣冷卻器（Inter-Cooler）的出現，以降低進氣溫度提高容積效率并減少爆震的發生。
5．引擎的改裝
引擎內部組件的改裝主要是利用輕量化、高強度的材料制成的高精密度組件以減少內部動力的損耗，除了達到動力提升的目的更要兼顧可靠度及平衡性提升。要兼顧輕量化和高強度則有賴材料科技的進步，由於高科技合金或復合材料的應用配合上精密加工技術，使得現代的高性能引擎不但單位容積所能產生的馬力大幅提升，可靠度及經濟性也能同時獲得改善。筆者在此必須再次強調：引擎內部組件改裝并不全然是為了馬力的提升，更重要的是為了引擎的可靠度及平衡性。在引擎的改裝規則里是沒有妥協的，『失之毫 差之千里』、『吹毛求疵』用在這里是最適當不過了。
汽門的改裝：
汽門的科技在過去幾年有很大的進步，主要的改變在於材質的進步及精密度的提高。高效率的進、排氣，環保法規的要求，均有賴材質精良的汽門。而汽門改裝的原則是：在不影響強度的情況下盡可能的減輕汽門的重量。動作精確的汽門是高性能引擎的基本要件，專業改裝廠通常會提供不同的汽門組合供消費者選擇，引擎改裝項目越多汽門機構的精確度的要求就越嚴格，所以設定汽門時必須要同時考慮與凸輪軸及汽門搖臂的配合。原廠的汽門通常都有適當的材質和大小，但是如果有需要的話可適度的換上較大或較小尺寸的。汽門的材質是很重要的，目前的改裝用汽門通常用鈦合金作為材料以求強度的提升及輕量化的要求，但是一套鈦合金的汽門價格并不低。而有的是將汽門的背部切削或用中空的設計以達到輕量化的目的，又有時會把汽門表面做成漩渦狀，以利在汽門開啟時能氣體的流動。汽門的熱度可經由與汽門座接觸時經由汽門座傳出達到散熱的目的，是汽門最重要的散熱途徑。因此，汽門座的配置必須非常謹慎，假如太靠近汽門的邊緣或是汽門邊緣太薄了就可能造成密合度不良。此外汽門套筒和汽門間的精密度及表面平滑度，汽門搖臂與汽門固定座間的表面精度都必須嚴格要求否則在高轉速時將會導致嚴重的損害。汽門彈簧的強度設定必須恰到好處，要兼顧汽門的密合度又不能造成開啟時的困難，如果彈簧強度大過以致凸輪軸開啟汽門時負荷過重對馬力輸出是非常不利的。汽門的固定座也是個潛在的問題，這個裝置是用夾子把彈簧固定在汽門 上，這在急加速及揚程大的的引擎上會造成扭曲或斷裂，因此也必須配合做改變。 原廠的汽門搖臂在引擎轉速上限提高及氣門正時改變時就會變得不敷需求，對改裝過的引擎來說強化的汽門搖臂是必須的，揚程太大的凸輪軸會造成汽門搖臂的扭曲，因此強度的提升及輕量化都是必須的。對一般的汽門來說，滾筒式的搖臂能減少與汽門座接觸表面的壓力，也能承受較高來自推 的壓力。通常汽門搖臂若有圓滑的表面和滾動的軸承，會使運轉時得摩擦阻力變小，摩擦阻力越小所消耗的動力就越少。
活塞，活塞環：
活塞頂面與汽缸頭之間形成燃燒室，因此活塞必須承受來自引擎燃燒后產生的熱和爆發力。油氣燃燒所產生的熱由活塞的頂部所吸收，并傳至汽缸壁，而燃燒后氣體膨脹所產生的力量也必須經由活塞來吸收，活塞會把燃燒氣體壓力及慣性力經由連桿傳到曲軸上，利用連桿的作用將活塞的線性往復運動轉換曲軸的旋轉運動。在轉換的過程中除了在上死點與下死點之外，活塞會對對汽缸滑移產生一個側推力。活塞環是曲軸箱和汽缸間的屏障。以機能來分，活塞環分為氣環和油環兩種，普通引擎每個活塞各有1~2個氣環及油環。活塞環能維持汽缸內的氣密性，使汽缸與曲軸箱隔絕開來，讓燃燒室的氣體壓力不致流失，并能避免未完全燃燒的油氣對曲軸箱內的機油造成污染及劣化。它能經由與汽缸壁的接觸把活塞所受的熱傳至汽缸壁、水套，更重要的是它能防止過多的機油進入燃燒室，并讓機油均勻的涂滿汽缸壁。 引擎運轉時產生的熱越多表示所爆發的力量也越大，這些熱量也對高性能引擎造成問題。現代的活塞設計主要有鑄造和鍛造兩種，而鑄造又比鍛造來得簡單便宜，但卻無法如鍛造活塞承受較大的熱度和壓力。通常改裝廠在設計鍛造活塞時，都會同時利用改變活塞頂部的形狀來達到提高壓縮比的目的，但問題是選擇鍛造活塞時多少的壓縮比才是適當的。以汽油引擎來說，壓縮比超過12.5:1時燃燒效率就不容易再提升。利用活塞頂部的形狀改變來提高壓縮比時，隨著壓縮比的提高會使汽缸頂部燃燒室的空間變小，活塞頂部可能導致爆震的發生。對高壓縮比活塞來說，由於必須保留汽門做動所需的空間，因此會在活塞頂部切出汽門邊緣形狀的凹槽，如果沒有這個凹槽，當活塞到達上死點時可能就會打到汽門，因此改裝了高壓縮比活塞后對汽門動作精確度的要求就必須非常嚴格。這凹槽的大小也必須配合凸輪軸及汽門搖臂的改裝而改變。不銹鋼及特殊合金的活塞環已廣泛應用在賽車及改裝套件市場，這些特殊設計的合金活塞環可以在活塞往上行時釋放壓力，但在往下爆發行程時卻能保持密閉的狀態以維持壓力，這種活塞環雖然貴但是卻能有效的提高引擎效率。由於活塞與活塞環都必須在高溫、高壓、高速及臨界潤滑的狀態下工作，因此長久以來改裝廠都為了提供最佳設計而努力，但引擎的性能是所有機件整合的結果，因此選擇活塞套件時必須考量凸輪軸的正時角度、供由系統的配合才能找出最佳搭配組合。
活塞連桿：
活塞連桿最基本的功能是連結活塞和曲軸，把直線的活塞運動轉換成曲軸的旋轉運動。在引擎轉時連桿會承受油氣燃燒產生的爆發力，這個爆發力會使連桿有扭曲的趨勢，連桿也是所有引擎組件中承受負荷最大的組件。由於連桿是把活塞的直線運動轉換成曲軸的旋轉運動，因此在活塞上下運轉時連桿會不斷的加速及減速，尤其在活塞抵達上死點時連桿的運動方向會由往上突然減速至停止，并立刻改變運動方向，這是最容易造成連桿損害的。在爆發行程時，燃燒產生的高壓氣體可變成連桿運動的緩沖，插銷、波斯所承受的負荷也會減輕。但是在排氣行程的時候活塞、活塞環、插銷及連桿本身的部份重量所造成的慣性力都會加諸在插銷及波斯之上，如果這時連桿出了問題那下場就是你的引擎要進廠大修了。現在的賽車引擎大多使用鍛造的合金連桿，連桿的品質關系著引擎的可靠度，但是卻無法以肉眼檢視連桿的品質或瑕疵，必須以特殊的非破壞檢驗或X光做檢測，這是選購及改裝連桿時最大隱憂。連桿各項尺寸精密度的要求會隨著壓縮比及運轉轉速的提高而提高，即使僅是千分之幾寸的尺寸誤差在高轉速時都會?