Suck Squish Bang Blow 吸压爆排系列文章 THE RECIPROCATING STUFF ─ 往复运动的机件 by Mike Kojima 麦克秀夫 原文刊载於 Sport Compact Car 2001年五月号 ------------------------------------------------------------------------------ 译者/translated by SkyRipper 前言： 这部分呢，我们要来看看是什麽东东把男人跟小鬼／专业车手跟业余玩家／笨蛋跟疯子 给区分开来的....嗯，随便啦。我们会探讨引擎的下半座，这个主要在运转的部分，对 於引擎输出有极大的重要性，虽然是最重要却常常被忽略和误解的地方。 引擎的下半座包括了缸体、曲轴、连杆、活塞、活塞环、大小波司、机油帮浦、和水帮 浦。它主要的工作就是承受爆炸时气体膨胀的压力，转变成柔顺的往复运动。现在，我 们先来看几个作往复运动的零件：活塞，活塞环，和曲轴。 对於引擎下半座的改装可以分成两部分来看：一种是增强强度来让缸体可以承受动力提 昇所面临时的严苛工作环境﹔另一种则是以增进机械效率为目的，为了提高输出以及针 对特殊引擎用途而作的改装。另外，涡轮增压，机械增压，和重度改装NOS时，如果你 想要引擎活久一点，就必须针对其下半座来作特殊的准备动作。呵，耐不住性子了吗？ 准备大干一场了吗？那就看下去吧，准备好你的钞票，接下来要开始认真了。 打造一颗强壮耐久的引擎！ 在我认为呢，大多数的日系引擎跟那些行之有年的美系国产引擎比起来，实在勇健太多 了。好比说几颗丰田的老古董：2T、3T、还有较新的3SG、20R、22R、三菱的4G63、以 及日产的SR20DE、L系引擎，这些引擎都是恶名昭彰的强壮。举例好了，SR20DE，可以 轻易承受涡轮增压直到输出原本2.5倍的马力而不需要改装肚内。事实上只要正确的改 装和设定很多引擎都可以达到这种诉求。本田可敬的H系和B系引擎也是出名的金刚不坏 。就算是本体稍为虚弱的一些引擎，像是丰田4AG、本田D16、日产GA16DE，它们的结构 还是有一定的品质，所以这些引擎也有着相当不错的强度。 虽然听起来很矛盾，但这可不是"进口货就一定比较好"的狗屁理论。我从小就一直不断 的操爆一颗又一颗的福特/雪弗兰 small block 引擎，相对而言，这些日系引擎的强度 和品质则是让我一次又一次的感到吃惊。以福特来说，small block 5.0，这颗引擎原 厂的连杆螺栓比Dave Coleman的腿还细(lol, Dave Coleman是SCC的主编)，连杆本身不 但脆弱，甚至连汽缸床都容易变形。这颗福特5.0搭配的汽缸头流量也是极差。而那可 畏的雪弗兰 small block ，国产引擎的中流砥柱，虽然没有先天上的严重缺陷，但其 强度也只是勉勉强强罢了。当要改装这些引擎时，首先基本要做的是动手加工每一个零 件，从连杆螺栓到正时链条，如果你想压榨大马力又要它耐用的话。我不知道花了多少 时间耗在抛光连杆横梁，给引擎缸体去毛边，在上面钻洞，车削掉了超多的肉来给每个 零件做平衡。当时可是花了很多钱在塘缸店里来车削缸体，重新改变连杆大端的孔径， 因为原厂这些零件的间隙值实在太大啦！我们把螺栓换成stud或是高强度的APR产品。 曲轴和连杆拿去做shotpeen和氮化(nitrided)加工。这些国产引擎现在看来有太多的烂 设计，像是正时链条普利上的牙竟然是用塑胶做的，好像只要骂它一两句就会崩掉一样 ，还有驱动机油帮浦的部分，更是弱到不行，常常莫名的断裂然後就没了机油压力。 然而，因为这些引擎从设计到问世已经过了四十几年了，所以改装品倒是不虞匮乏，种 类很多也很便宜，来弥补这些引擎先天上的缺陷。好笑的是，当你要改装这些引擎时， 基本上就是把90%的原厂零件都给丢到垃圾桶去，然後全部换上改装品。汽缸头，曲轴 ，连杆，甚至汽缸体本身都能在市面上找到改装品(！)。 这些引擎仍然是国产性能引擎的代表，经过适当的改装也能够压榨出可观的马力，但是 这些引擎就像史前生物一样，它们被设计出来时我们都还没出生咧(甚至某些我们的父母) 。但它们还是很厉害的唷，因为合理的设计，让它们能够经过四十年之後还屹立不摇， 在一流技师的手里仍然被压榨出大马力。然而呢，这些老不死的引擎时日不多了，除非 是在乡村里，或因为某些条件限制非用它们不可的地方才能生存。街道上，来了一群新 血，就是这些进口的日系引擎。 从光明面来看，新一代设计的国产引擎像福特 modular 系，以及在福特 Contour 上找 到的 Duratec V6 ，GM Northstar，甚至是高科技的雪弗兰LS-1(虽然仍然是OHV和汽门 顶杆设计)，它们用上了许多日本率先采用的工程技术。有趣的事情：日本的山叶(Yamaha) 帮福特设计了在 Taurus 上的SHO V6。这些新一代的引擎采用了锻造/高密度铸造的技术 ，用了许多锻造品，有较精密的间隙容忍度，和真正合适搭配的零件。它们很多都用上 了每缸多汽门的汽缸头、顶置凸轮轴、下半座大型的曲轴座(block girdle)、 以及藉 横向与纵向的螺栓，加强机件(如曲轴轴承座)的固定方式(cross-bolting, 对照图如下) http://www.cnblocks.com/images/XBoltBBC_1.jpg http://www.cnblocks.com/images/XBoltBBC_2.jpg http://www.thrashercharged.com/images/engine/engine18.gif 和很多以往只用在进口日系引擎上的东西。 当我二十年前头一次拆开我朋友的Datsun(就是日产啦，後来才叫Nissan)L18引擎时， 我猜想这些小日本的廉价玩意都是模仿我们的国产引擎才做出来的，永远都不会变。但 我一拆开後发现，它的连杆比任何一颗雪弗兰Pink或是福特Ｋ系的连杆都来的好 － 原 厂的情况下耶！它的连杆是用品质很棒的钢材锻造而成，有粗壮的螺栓，螺孔附近还有 多出来的肉用以增进强度(bolt boss) ，有着那些国产同等引擎绝对看不到的设计。缸 体本身，在主轴承盖和汽缸床的肉厚足够，汽缸床也不易变形。这些铸造而成的零件表 面是光滑的，没有如同小沙粒或其他的垃圾附着其上。连杆大端非常逼近真圆﹔曲轴主 轴承盖的连结部分也一样 － 没有必要重新变跟尺寸。而上下做着往复运动的零件们( 连杆活塞)出厂时就被平衡过了，装在全平衡(fully conterweighted)的锻造曲轴上面 。几年後我接触到了丰田的引擎，基本上差不多，没有更动连杆大端和做align bore的 必要。零件常常原厂配重就相等，所以也不需要平衡。汽缸本体常常用了十万英哩以上 还看的到当初原本打磨的痕迹。这些实在强过我当时在搞的福特和雪弗兰引擎甚多，於 是，我开始爱上这些日系引擎了。而这些处理日系引擎的经验更让我对其的信仰日益加 深。 直到今日，虽然国产引擎在品质和设计层面跨出了一大步，但这些进口货却还是有着很 大的优势，在强度上是如此，另外下半座也不需经过太多的加工，就能够输出大马力。 在中度改装的情况下，好比说所有引擎外部的套件(bolt-on 例如香菇头和排气管)，低 增压(10psi内，0.7bar)涡轮或是机械增压，和约略加100匹马力的NOS，只要你能够避 免爆震的发生，这些日系引擎的下半座几乎都可以维持原厂设定不必更动。我已经在这 一系列的文章跟你提起过Ｎ次了，爆震是我们的头号大敌。 有些引擎是特例，本体非常的强壮。例如：日产SR20DE、VG30DETT 、丰田3SGTE、以及 三菱的4G63，这些引擎原厂就可以承受前所未闻的恶搞，并且还能生存下来。这些引擎 可以承受20psi(1.35bar) ─ 有些时候甚至更多 ─ 的增压值，在原厂肚内未改的情况 下，输出将近400匹的轮上马力。(译者注：怎麽没提到2JZ-GTE？肚内不用改就可以上 一千匹唷！)当然啦，在这种情况下对於燃料和点火正时的要求要特别小心，一次爆震 就会立即地毁掉一颗高增压的引擎，但这样搞也还ok啦，只要你知道自己在做什麽。这 种玩法就好像要雪弗兰或福特的 small block 引擎压榨出1000匹马力一样。你可以试 试看呀，打20psi的增压值到那种引擎去，我没有办法想像这些 small block 可以支撑 超过几秒钟。 但是也有一些少数不同的例子唷。本田D系引擎、丰田4AG、和日产GA16DE。以上几颗跟 那些较粗勇的引擎来比，连杆比较细。它们相对而言结构上比较弱。但其强度还是有一 定的水准，也有着相当不错的输出表现，只是肚内零件相较之下弱了些。在这些引擎上 ，不要拉转超过7500rpm，喷NOS时应该被限制在50匹内，增压值也应被限制在8~10psi 。虽然它们强度也不错，但是为了长久的耐用度着想，这些限制还是要有的。 什麽是"蓝图设计"？(blueprinting) 这个问题我听过Ｎ次了。blueprint 不是什麽神奇的魔术，也不是什麽印度阿三的神油 (err...)。blueprint 是把机械上的间隙值改变成最能发挥马力的设定。blueprint 这 项程序通常可以在国产引擎上发挥极大的效用，因为这些国产货本身的机械间隙实在太 宽松了，至於在这些日系引擎上，对於马力上的影响就非常的有限。 很多专家认为对於这些日系引擎而言，blueprint 最重要的部分是把大小波司的间隙值 改大，藉此以降低摩擦阻力。他们还认为说活塞环和缸壁的间隙应该越小越好，以维持 较佳的气密。当然，其他人也会有不同的意见，但总之最重要的是确定各项间隙值都相 等，而且都被良好地控制。 我个人认为为了长久的活塞环气密，和为了维持波司上的油压，各部位的间隙应该要保 有一定的最小值(不能太大的意思)。倘若在SCCA的原场组参加赛事，我可能会把大小波 司的间隙稍微设定的大一些，此外，活塞环和缸壁间隙则改小一些。 blueprint 各个波司的间隙在这些日系引擎上相对而言是很简单的，因为原厂都有生产 各种不同厚度的波司。因为这样，所以各个波司的间隙都可以被精密的控制。在这些需 要用到波司的零件上，如连杆，曲轴，都被盖印上了编号来指定要用多大尺寸的波司， 你可以在原厂的维修手册上上找到图表来解读这些编号。如果你要变更间隙值，改变一 号就好了。 因为大多数的这些日系引擎的曲轴都很粗勇，所以在拆解精修引擎时发现曲轴主柄或曲 轴销因磨损而变小的情形不容易发生，但是这种事在国产引擎却是很常见说。如果引擎 已经有相当的里程数，一般说来只要在稍微抛光主柄或曲轴销部分，换上较原厂规格紧 密一号的波司就好了。 另外一个重要的东西是要控制各缸的活塞环至缸壁的间隙相等。这要让塘缸店精密的测 量缸径、活塞直径、然後做到每一缸的间隙都一样。好的塘缸店可以轻松的把各缸塘到 一样的大小，就像波司一样，汽缸本体上都有刻盖上了相对应的活塞编号，可以从原厂 的维修手册上来解读。如果你还想用原厂活塞的话，原厂都会提供大一号活塞供塘缸过 的汽缸使用(如本田就有大25条的原厂活塞)。塘过缸後，缸壁变的极为光滑，要记住的 是不能拿新活塞环配旧的没塘过的缸 ─ 这样根本就不会气密，这也是塘缸的目的之一 。当采用的是非原厂的改装用活塞时，未必都有合适的尺寸能够搭配你的引擎缸径，缸 壁或活塞可能还要再经过车削 ─ 但这对一家好的塘缸店根本不是问题。每一缸的活塞 环间隙差异值都应该被控制在0.0001~0.0002英寸以内(一条内)。用改装活塞时，人们 常常会顺便扩缸来加大排汽量。一般而言日系引擎缸壁塘大0.04英寸或1mm都还不是问 题。 每一颗引擎都应该做精密的(重量)平衡。平衡可以减轻震动对各零件造成的负担。一颗 粗糙没经过平衡的引擎，或许在某零件只有多出几克的重量，但实际运转时却会造成某 处受力多出数英磅重的差异。如果这些不平衡的重量全部累积起来，可是会对引擎肚内 零件造成不小的负荷。平衡包括了曲轴动态平衡，等重化各活塞/连杆大端和小端。怎 麽做平衡呢？可以用钻洞或车削的方式来平衡曲轴叶片，打磨连杆大端的轴盖(rod cap) 和连杆小端，以及小心车削活塞底部和活塞销补强处(pin boss)周围部分的肉。尤其注 意活塞顶部肉厚不得少於0.200英寸(500条)并且不可以车削到 pin boss。在国产引擎 上，通常为了平衡活塞我可以车削掉10公克以上的重量，这让平衡活塞变得相当不易， 唯恐减弱它的强度，而在这些容忍度要求较高的日系引擎上，各活塞的重量差异常常只 有一两克，至多不会超过三公克。现在你又知道我爱这些进口货的另一个理由了。 活塞、活塞环、这些往复运动的零件 如果你在打造一台零四专用的赛车或是疯狂的街车，为了一定必须的耐用度你得换掉更 多的零件。原厂引擎通常用的是铝合金活塞。日系引擎的活塞大多是高压铸造而成，反 观国产引擎，用的则是低压铸造的活塞。高压铸造的分子结构较为紧密，其弱点较少。 铸造活塞不硬，相较於较硬的汽缸壁来的容易磨损。铸造活塞还有遇热较不易膨胀的特 质，所以活塞和缸壁间隙可以较为紧密(介於0.0005~0.003英寸，1~7条)，因为如此也 可以降低排废，减少吃机油的情况，对於活塞环造成的负担小所以撑的也比较久，在引 擎未达到工作温度时也不会乱吵发出噪音。 而铸造活塞的缺点是他们相对而言很"脆"，就算是体质较强的高压铸造活塞也是一样。 铸造活塞都很容易碎而且遇到爆震或是引擎负荷重时便容易裂开。为了避免这些问题， 如果你想要打造一颗大马力输出的引擎 ─ 或许涡轮/机械高增压，或者喷很多的NOS ─ 这时强度更强的活塞并成必需品了，你需要的是锻造活塞。 锻造活塞是由铝材经由模具用极大的压力冲压而成。这个锻造的程序可以让活塞周围的 分子结构排列的更紧密，进而达到最大的强度。用非常简单的话讲，金属，就像木材般 ，由一粒粒的小型分子所构成(这里木材构成的分子是植物细胞)，而我们要的是让这些 小分子之间的作用力能够链结彼此，而非排斥。当你冲压一片铝材时(冷冲压)，这个压 力将精湅这些金属分子，让彼此之间更加紧密，这个冷冲压的动作同时增进了其强度和 硬度。我接下来不会讨论这些冶金学的玩意了，毕竟这脱离了这篇文章的范畴，总之， 锻造可以让金属强度变得更强，延展性也变得更好就是了。 锻造活塞有两种类：高矽含量的和低矽含量的。高矽含量的活塞比较脆，比较容易碎； 但是遇热膨胀却不易膨胀。这种活塞强度比一般原厂铸造活塞来的强，但不是最强的。 使用这种活塞时活塞环间隙被允许可以紧密一些，通常是0.002~0.003英寸(5~7条)左右 ，比低矽含量活塞的间隙来的小，因此这些活塞便成了耐力赛和重改街车的最佳选择。 间隙小，对於活塞环和缸壁都能够起保护作用，爆炸行程时因为间隙而产生的噪音也较 小。 低矽含量的活塞是强度最强的。它的合金最具延展性，让活塞可以处在极度恶劣环境下 工作，好比说零四赛事，高增压的引擎。然而最大的不利点是：遇热较容易膨胀，所以 活塞环间隙得大些，好比0.003~0.006英寸(7~14条)。这便造成了冷车发车时，引擎发 出活塞左右敲击缸壁卡拉卡拉的响声(甚至在引擎达到工作温度後也会...)。用这种活 塞的引擎听起来就跟柴油车没两样，尤其是冷车时。较大的活塞间隙长期下来也会有较 严重的磨损问题，毕竟活塞环和缸壁总是在打架咩。所以这种低矽含量的锻造活塞通常 用於非持续性的赛事，好比说零四。 锻造活塞通常要订制而成﹔除了本田引擎，国内的制造厂商大多没有库存货，毕竟其他 引擎的需求量不大。一些有生产日系引擎活塞的有名厂商：JE、Aries、Wiseco、Coswoth 、Ross。 选购活塞时要谨记在心的方针为：如果你的情况是涡轮车，或其他种类的增压(机械或 NOS)，最好活塞顶平面到第一环的距离(ring land)能间隔0.250英寸(635条)。这样能 够让你的ring land有足够的强度去承受这种严酷的工作环境。绝对不要让这个厚度小 於0.200英寸(508条)。我相信最好的活塞环还是原厂生产的活塞环。这些从年代较晚的 日系车上拆下来的原厂活塞环，其较细的厚度减少了本身的质量和运转时的造成的惯量 ，以避免高转速时 "Flutter" (拍打，摆动之意)的产生。这 Flutter 的意思是，活塞 在通过上死点快速改变方向时，活塞环在沟槽内上下浮动，造成和汽缸间多余的间隙， 然後丧失些许气密的行为。质量较轻的活塞环较不容易发生这种现象。原厂活塞环也比 较有弹性，能够减少摩擦阻力，和在沟槽内的浮动。这些活塞环外围也都镀上了一层铬 来帮助维持气密。(译者补充：活塞环外围通常会镀一层特殊材质帮助顺利跟汽缸磨合 ，可能是石磨，可能是磷酸盐类，可能是钼或者是锡，其本身材质通常是一般的铸铁... 而某些高档的活塞裙部也会镀上一层镍矽化合物之类的玩意... 像是本田 Type-R 系列 引擎的活塞都可以看到。) 还是有很多经验老到的引擎技师不认同我这点(译者：秀夫是绝对的当代大师...)。很 多人采用一种社外品，叫Speed Pro gapless ring(没有开口的活塞环)。它的第二压缩 环很特殊，是用特殊的方法把开口给堵起来。这种活塞环可以测出极佳的缸压，但我还 是喜欢比较高科技的原产活塞环，因为它们的品质和本身的结构较佳。 这些订制的锻造活塞还可以动一些手脚：gas port 和 gas trap。Gas port (活塞上的 气孔)是数个活塞顶部上的孔洞，这气孔直通到第一压缩环之後的环槽。当爆炸行程时 气体压力可以直通到环槽内，推挤活塞环紧贴缸壁，用以增进气密，尤其在高转速时帮 助颇大。这种设计呢，只适用於短程非持续性的赛事中(如零四)，因为这会加速活塞环 的磨损。http://www.wretch.cc/album/show.php?i=skyripper&b=1&f=1129228434&p=4 Gas trapping 是在第一压缩环和第二压缩环之间另辟一道环槽﹔目的是让爆炸时已经 通过第一环的气体"减压"而不再漏过第二环。这也可以在高转速时帮助活塞环维持气密 。这招本是从印地赛车和F1以及某些机车上学来的。这样设计并没什麽不利点，唯一的 缺点就是必须用上多余的空间(例如，这部分原本可以用在增进连杆长度上)，但是国内 的活塞制造商好像并不爱玩这招，除了Cosworth。 而活塞顶部的设计则是一个最终影响引擎压缩比的重要因素。压缩比能看出引擎在压缩 行程的表现，这个比例的测量是：活塞在下死点时汽缸的容积 / 活塞在上死点时汽缸 的容积。一个轻度改装的自然进气引擎，没有可程式化的供油电脑辅助，倘若吃92的油 ，压缩比设定到10:1都没有太大问题。如果你能改写你的ECU(烧另外的晶片)或是使用 可程式化的供油电脑，那压缩比即使到11.5:1都没有问题。一台非街道用途的使用自然 进气引擎、并只吃赛车用油、纯粹竞技用的赛车，好比说 All Motor 八秒俱乐部或是 道路赛用车，压缩比可以从13:1甚至高到15:1。 较高的压缩比大幅增进了一颗引擎的热效应，且少量的增进了容积率。压缩比每提昇1 ，你的引擎就大概增进了3~4个百分比的马力。这个马力的提昇是整体的唷，从所有可 用的转速域。而增加压缩比时同时增进的热效应，也提高了BSFC(brake speific fuel consumption，意义是每一磅的汽油每一小时能搾出多马力)。当压缩比超过14:1时，本 来等量增加3~4%的输出就会突然下降，变成较不容易看到有效的马力提昇，而且说实在 的，压缩比到了这麽高，无论你是用什麽燃料，都很难去避免爆震的发生。 高压缩比活塞就是凸顶活塞；这种活塞顶部会减少活塞於上死点时汽缸的容积，所以提 高了压缩比。其实活塞顶是越平越好，因为活塞顶太高会妨碍火焰的扩散并造成不安定 的燃烧，甚至引起爆震或是丧失些许马力。理想中的活塞是平顶设计的。平顶活塞燃烧 得最棒，但是为了达到高压缩比，凸顶常常是必须的设计。 强制进气的情况下(通常是指机械增压或是涡轮增压，但NOS也可算在内，我们称之为 chemical induction ，化学增压？)，需要较低的压缩比来避免爆震的产生，尤其在吃 一般汽油的情况。降低压缩比可以打高增压值而不需要大幅退点火。点火角度延迟太多 ，会让燃烧室、汽门、以及涡轮本体都产生难以避免的高热。当严重时，因为这种高热 ，退点火甚至成为爆震的原因之一。所以降低压缩比，可以保有一定的点火提前角，以 避免这种退点火过头爆震的情形产生，这时，需要考虑的爆震因素就只剩下过高的燃烧 室温度罗。 有些很有名的引擎技师们好比说 JG Engine Dynamics 他们反对这点，并且提倡在那些 仅使用赛车燃料的引擎，采用高压缩比配上强制进气的设定(JG在涡轮引擎用上了11:1 的压缩比)。但一般传统的观念告诉我们，低压缩比像是8.5:1才是一个健康的涡轮引擎 不可或缺的东西。要到这麽低的压缩比，通常是靠凹顶活塞来达成。凹顶活塞﹔望文生 义就是把活塞顶部刻出凹底，来增加上死点时的燃烧室总容积。凹顶活塞的设计，应该 是要让活塞顶部没有凹的部分(圆周部分啦) ─ 也就是最高的那一部份 ─ 越靠近燃烧 室淬熄区越好。这样设计的凹顶活塞才能让燃烧室淬熄区的作用发挥出来。这种活塞我 们叫他 reverse deflector 活塞(译者按：说实在我不会翻，颠倒变流活塞？)，因为 淬熄区能够发挥作用，废气得以有效地被扫出，便降低爆震的产生。(译者补充：燃烧 室淬熄区英文为 quench area，quench系扑灭之意) 见图：Reversed deflector & Gas trap http://www.wretch.cc/album/show.php?i=skyripper&b=1&f=1129228431&p=1 活塞销，是钢铁做的，用以连接活塞和连杆。最好的活塞销是用高强度，抗磨损的钢材 如H11(此为车床刀具用的钢材)制成的。因为H11本身强度很强，所以可以让活塞销做的 更细，更轻，当它跟一般的钢材比较时优劣立见分晓。活塞销是非常重要的，倘若因为 活塞销发生问题而造成损害，那这种损害将会是灾难性的，几乎整个引擎都会报销了。 最好的活塞销是 taper walled 形式的。Taper walled 活塞销就是中间和连杆小端部 分最粗，而越靠近活塞外围则越细。这种设计让真正需要强度的中央有足够的肉厚并且 又在不必要的地方能减少重量，减少负担。 日系引擎有种设计叫浮动式活塞销。浮动式活塞销可以在连杆小端内自由转动，被一层 青铜波司铜套包围着。而我们的国产引擎都是直接把活塞销压入连杆小端的，不能转动 。浮动式活塞销在高转速时的好处立见分明，这种设计最不容易造成硬体上的失败，因 为高转速时 pin boss 的负担颇大，且浮动式比固定式的摩擦阻力来的小多了。唯一的 问题就是，如果没固定好活塞销就会跑出活塞来然後摧毁汽缸壁， 而固定活塞销通常 有三种方式。 首先第一种叫做 cosworth clip (clip 是夹子的意思)因为这是由 Cosworth 的赛车引 擎所率先采用的。它是一圈简单的圆形弹簧，被固定在活塞销孔四周的沟槽内。这种止 滑环必须要配合特殊成斜面的活塞销使用，这种活塞销才能有效的把止滑环推进其沟槽 内(译者：你买活塞套件时都会附送活塞销啦，不用担心)。一般的活塞销可能会把 clip 给推出沟槽外而导致严重的後果。(译者：实在抱歉，我根本没看过这种 cosworth clip 长什麽样！无从推敲起。这段翻译是在没有图片参考迳自翻的，可能词不达意或词意全 乱，你们...就凑合着看吧) 另一种就是在活塞内部的扣环(snap ring，也可翻做止滑环)。这扣环基本上跟平常的 扣环没两样，不过是加强版罢了。这种扣环强度不错，配合专用的扣环钳也很好安装。 它们可以配合两端全平的活塞销使用。有些活塞甚至用上了两层的扣环以备安全。需要 注意的是，组装这种扣环时需留意将较锋利的一面朝外，如果该锋利面朝内，可能会抓 不住沟槽而弹出。美国许多的改装品活塞制造商，都大量采用这种设计。 最後一种是一种螺旋状的锁环(spiral lock)。Spiral lock 基本上就是一小段弹簧。 这是固定活塞销最保险的一种方式，某些活塞甚至采用两层锁环的设计，然而，当拆解 活塞时这锁环必须破坏才能拆解，安装时也不太容易。这也是被美国的活塞制造厂商大 量采用的设计。以上任何一种方法都比固定式活塞销来的优良。见图：Spiro locks http://www.wretch.cc/album/show.php?i=skyripper&b=1&f=1129228433&p=3 固定式、半浮式、全浮式比较 http://www.wretch.cc/album/show.php?i=skyripper&b=1&f=o1129228554&p=5 那连杆又该如何呢？ 可能一颗引擎中最重要的部分就是连杆了。连杆必须要很强壮，因为它所承受的负荷， 是依照转速而成指数增加的。因为其承受的负荷改变量也极大，连杆必须得轻，但强度 不能减少。连杆必须得是无坚不摧的，因为一但连杆毁坏了，通常整颗引擎也就报销了 。日系引擎的连杆比起国产引擎来的强壮许多，这些日系品，通常是锻造而成或是用PIM 技术热锻而成的。我们国产的汽车制造商则是用铸造的方式生产了一堆连杆。日系连杆 都有着粗勇的轴承盖，和平面的肩部设计。 国产连杆却常常使用细长的连杆螺栓，还有又瘦弱，被引擎运转时的应力集中，形状逐 渐变尖细的肩部。这种逐渐变尖细的设计，会让连杆强度变弱，和产生至少两个地方让 负荷集中於此。为了怕你不知道，边缘锋利状的零件会让运转时的应力集中，最後常常 造成零件毁坏破裂。邮票四周的孔眼，和经过摺叠数次的纸张边缘，这些都是很好的例 子。见图：连杆比较 http://www.wretch.cc/album/show.php?i=skyripper&b=1&f=1129228432&p=2 因为日系引擎中的连杆都有着不错的设计，所以说除非你准备要疯狂的改造你的引擎， 好比说超高的增压值，NOS，或是打算拉到疯狂的转速，你才需要换掉原厂连杆。另外 某些普遍的日系引擎如本田Ｄ系(广大的喜美众)、丰田4AG(1985~1988年份的Corolla GT-S即AE86、MKI MR2、FX16)、日产GA16DE(1991~1999年份的Sentra、200sx)这些引擎 的连杆并不太强健。在只改改进排气这种程度的改装，原厂连杆堪称够用(...有不够用 的吗?)，但倘若目标是极大马力的输出，一下子就达到它们的极限了。当马力超过200匹 或是转速超过7500转，原厂连杆就撑不住啦。这也代表着你应该把增压值控制在8~10psi (0.55~0.7bar，说到这，真不知道台湾那些原厂吹1 bar以上的喜美是怎麽恶搞出来的) 内或是喷仅增加五十匹马力NOS。就算如此改法，改出来的车却也是相当快！而在本田B 系和H系、日产SR20、丰田3SG、和三菱4G63引擎上找到的连杆，则是近乎金钢不摧了， 然而，对於某些极度强化过的引擎来说它们还有进步的空间。 如果你还要再强化这些原厂连杆，你可以抛光连杆横梁或是经过shotpeen(珠击法)处理 。抛光连杆横梁，可以移除掉锻造时的模线，这通常是应力最容易集中的地方，而 shotpeen 处理可以增强连杆抵抗金属疲劳的程度达100%。Shotpeen 之後，你必须仔细 检查连杆，来看有没有必要再变更其尺寸或是把它拉直，因为 shotpeen 时的力量可能 让连杆变形。Shotpeen 的过程包括了一连串拿铁球敲打连杆的动作(撞击时，速度和力 量大小都是被控制好的)﹔这跟 sand blasting(喷沙处理) 或 bead blasting(喷珠处理) 是有所区别的喔。冷处理 Shotpeen 的动作，可以精练金属表面的分子结构，有点像是 针对其表面的金属分子做小规模锻造的动作。把外围一层的金属分子用力向内挤压，可 以在连杆受应力时避免裂痕的产生。要知道，小裂痕一但形成很快地就会变大。这就是 shotpeen 如何增强金属零件，提高其毁坏临界点。基本上，对日系引擎中的连杆来说 shotpeen 并不是那麽重要(不同於国产引擎)，因为常常它们出产的时候就已经做过这 个处理啦。 连杆螺栓该如何强化？可以用一些高强度的社外品取代它们，好比说SPS或APR的产品。 通常你买不到直接跟原厂大小一样的零件，但总之去找SPS或APR就对了。原厂连杆可以 稍微扩大其螺栓的孔洞，来配合这些较粗的改装螺栓。通常啦，原厂螺栓强度就很好了 。有多好咧？好到当你认为螺栓强度可能不够时，你反而应该看看连杆，是该被换掉的 时候了。 如果你打算打造一颗纯粹竞技用途的赛车引擎或是起笑快的街车，你可能得考虑搞一套 真正竞技级的连杆。竞技用的连杆都用上了极高档的钢材好比说其强，却又有延展性的 4340合金钢。这些连杆可能是从钢坯上切割成形，或是像 Cunningham 生产的连杆，用 4340钢材锻造而成。竞技用连杆通常都经过很完整的抛光程序，移除掉容易集中应力的 尖锐面以及锻造时的模线。它们大部分也都经过 shotpeen 的处理。连杆螺栓也用上了 高强度的钢材，如H11，并且有着对应超过200,000psi 拉扯应力的强度。通常说来这些 连杆都是精密制造而成的，所以也不需要再配重。 竞技用连杆可以轻易承受超过15psi(1bar)的增压值或是8000rpm的转速。这些连杆的横 梁通常有两种断面设计：Ｉ断面或Ｈ断面。Ｈ断面一般说来较佳，因为这种设计在连杆 的受力向横切面有着较佳的"断面模数"(section modulus，工程用语，系指针对某一断 面而言的硬度大小)。Carrillo 和 Eagle 生产的连杆就是典型的Ｈ断面连杆。至於 Crower 和 Cunningham 生产的则是典型的Ｉ断面连杆。 因为连杆倘若变形就代表着整颗引擎的报销，所以竞技用的连杆对於马力狂热者而言， 绝对是个划算的投资。竞技级的连杆几乎不太可能出问题，最常见到的问题则是出在轴 承上；倘若波司烧掉，或是汽缸床垫片烧掉机油混进冷却水，又进入轴承处，那最终引 擎只有报销一途。 另一个有趣的事是：因为连杆的拉扯力随着转速而以指数方式增加，所以一颗拉到10,500 转，280匹马力的自然进气引擎，其连杆所承受的负荷将比另一颗500匹，8500转的涡轮 增压引擎内的连杆还来的大。连杆较能够承受涡轮增压的强大爆炸压力，胜於高转速时 其螺栓被拉扯时的应力。这也是为什麽原厂引擎改的好的话，可以藉由增压获得这麽多 的马力。 下次... 除了活塞连杆之外下半座还有更多东西要讲，下次再谈！下篇文章会提到所有还没讲到 的，曲轴和缸体本身以及汽缸床垫片、机油帮浦、水帮浦等等。 补充： 1) 波司，台湾用语... 就是bearing，片状轴承，又称轴瓦 2) align bore 另请强者补充吧，小弟知识浅薄 3) quench area： babylon's dictionary of automotive terms 的解释 http://www.wretch.cc/album/show.php?i=skyripper&b=1&f=1129228430&p=0 　 见这颗加工过的B16A汽缸头 http://www.wretch.cc/album/show.php?i=skyripper&b=1&f=1129228555&p=6 & H22A原厂汽缸头 http://www.wretch.cc/album/show.php?i=skyripper&b=1&f=1129228556&p=7 前者在各汽门後有明显的 quench area﹔後者则只有类 quench area 的设计 4) PIM，plastic injection molding，塑胶射出成形 5) sand blasting & bead blasting，喷沙处理 & 喷珠处理，用在磨光、去毛边等等 ，不算是表面处理 6) 珠击法(Shot peeping)是在工作物表面用大量的铸钢、玻璃、或陶瓷制成的圆珠加 以冲击，在表面形成部分重叠的凹坑。此种作法引起塑性变形，深度可达1.25mm， 所使用的圆珠尺寸范围为直径0.125mm到5mm。由於此种塑性变型并非均匀遍布整个 零件的厚度，珠击法会在作物表面形成压缩的残留应力，因此可增进元件的疲劳寿 命。可参考此网页：http://sunws.nhit.edu.tw/~metal/book3.htm 7) 非常棒的连结，帮助了解活塞各部位的名词解释：From arias piston's website http://www.ariaspistons.com/pistonterms1.htm 8) 倘若有任何意见或想要指证错误，欢迎来信指教，我会非常感激你的！ 欢迎转载 :) 但请注明原作及译者, 算是对我们的一种尊重. last updated GMT-8:00 May 18, 2004 -- HONDA, the power of dreams. 无名小站个人板 P_SkyRipper @ wretch.twbbs.org - SI 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