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NA自然進氣篇-自然進氣系統

車訊網 車訊網 2016/7/27
© 由 車訊網 提供

Natural Aspiration

不做任何增壓動作,單純靠引擎本身條件來提供出力。

自然進氣與渦輪增壓及機械增壓這類利用增壓器來壓縮空氣的手法不同,單純靠引擎本體的條件來左右動力表現,除了Natural Aspiration說法之外,還有另一種Normal Aspiration的形容詞,也就是無增壓的意思,因此引擎的效率就成了相當重要的一環,許多可變系統也都是因為輔助自然進氣出力所誕生,而這類的高興能自然進氣引擎,一旦施以強制增壓其效率會是相當可怕。

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自然進氣系統作動原理: 1. 空氣由進氣芯開始吸入 2. 空氣由節氣門吸入 3. 進入進氣歧管內 4. 與噴油嘴的燃料混合,成為油氣進入燃燒室內。 5. 燃燒後廢氣由頭段、中段及尾段排出。

極致的油門踏板觸感

出力分佈平均容易掌控

常有人說最基本的東西也就是最複雜的東西,車輛出力的心臟「引擎」也是如此,利用曲軸到達下死點的吸力,將空氣從空氣芯「吸入」後,節氣門吸入進氣岐管內後,與噴油嘴射出的汽油混合成為油氣後進入燃燒室內,此時活塞開始上升,在活塞達上死點前將吸入空氣不斷「壓縮」,一旦活塞通過上死點開始向下移動那萬分之一秒瞬間,燃燒室內開始了「爆炸」及膨脹形成能量,接著活塞通過下死點開始向上那瞬間,「排氣」閥門開啟將廢氣排出,基本上這個「吸」、「壓」、「爆」、「排」就是一般4行程引擎的運作方式,不斷的在每個汽缸內重複這樣的動作來創造動力。

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1. 活塞向下死點運轉時將油氣吸入燃燒室內 2. 活塞由下死點向上死點移動進行壓縮 3. 活塞通過上死點向下瞬間,開始點火進行燃燒產生動能 4. 活塞通過下死點向上瞬間,將燃燒後的廢氣排出

而自然進氣引擎沒有強制壓縮的輔助下,相同的「吸」、「壓」、「爆」、「排」動作效率自然就沒有增壓車來的高,因此注重引擎運轉的順暢度,也就是利用更快速的運轉速度加速將燃燒室內塞滿油氣,也就是所謂的填充效率,自然性能表現就會跟著提升。

自然進氣車想要提升動力就必須從兩個方面下手,下半座的輕量化及高壓縮化工程,曲軸部分常見的平衡及切削,主要就是為了降低斧頭面與機油的摩擦面積,降低運轉阻抗來達到更快的運轉速度,也因此曲軸在高轉速時的平衡度就相當重要,再來活塞頂的高度也就是壓縮比更是直接影響空氣壓縮爆炸時的關鍵,簡單來說明,當燃燒室內的空間變小後,活塞向上進行燃燒與膨脹時的壓力就會更大,空氣密度相對提升,所能發揮出的能量也就更強勁,所以像是削Head或是換裝比原廠更薄的汽缸床墊片都是相同原理。

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VTEC(可變揚成)作動原理 1. 正常VTEC未開啟,低轉速狀態Low rpm 2. Normal Operation(低轉速凸輪軸)、Higah(高轉速凸輪軸)、搖臂、油壓、液壓同步活塞 3. 高轉速High rpm,汽門開啟更深更長。

接著上半座則是不管自然進氣或是強制增壓車都相當重要的一部分,導入燃燒室內的空氣「時間」及「量」都是左右動力主因,所以凸輪軸的「角度」及「揚程」就是主導這兩項重要的進氣關鍵,氣門開得越深、開得越久相對的進氣量也就更多,不過這樣一來低速時引擎運轉還不夠快,要填滿燃燒室則是需要更多時間造成低速反應不佳,所以像是許多改裝廠才會有所謂的「道路Cam」與「競技Cam」的分別,當然也不是沒有低速與高速兼具的方式,可變氣門正時的機構就是為了兩者兼具而誕生,最具代表的就是Honda VTEC(i-VTEC)、Toyota VVT-i、Nissan NEO VVL及Mitsubishi MIVEC這些高性能的可變機構。

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自然進氣&強制增壓意識圖 以單純的1bar來說就好,強制增壓所帶入的酸素量已經是自然進氣的好幾倍,搭配燃料供給使得其燃燒效率更佳,更容易創造出自然進氣倍以上的扭力。

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紅色的部分就是凸輪軸,與氣門及氣門帽的機構組成,當凸輪軸角度越大、揚程越深對於氣門彈簧的擠壓就越愈嚴重,因此許多高轉速的自然進氣引擎在更換凸輪軸後,都會針對氣門彈簧做強化,至於氣門帽材質也都是以輕量化做為提升。

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低速Cam 可以看到橢圓形的「寬度較小」,這就是所謂的凸輪軸角度,而凸輪軸的最下方到最上方的長度,就被稱之為「揚程」主要是左右氣門開啟的深度。 高速Cam 最上方的位置明顯較低速Cam來的寬,這個部分就是我們常說的「凸輪軸角度」,也就是影響氣門開啟「時間長短」的主要原因。

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自然進氣車要求的就是輕、快,所以活塞的要求與渦輪車不太相同,斧頭的部分會盡量要求呈現尖銳的設計,來降低通過機油時的阻力加快運轉速度,強度部分則是沒有強制增壓那般的大扭力,因此許多改裝店家通常還是建議客人使用原廠曲軸施以加工即可。

國產自然進氣車品牌:

1. Ford

2. Honda

3. Hyundai

4. Kia

5. Luxgen

6. Mitsubishi

7. Nissan

8. Toyota

進口自然進氣車品牌:

1. Aston Martin

2. Audi

3. Citroen

4. Daihatsu

5. Ferrari

6. Infiniti

7. Land Rover

8. Lamborghini

9. Lexus

10. Lotus

11. Mazda

12. Maserati

13. Mini

14. Peugeot

15. Porsche

16. Subaru

17. Suzuki

18. Volkswagen

自然進氣系統優點:

與增壓引擎相比重量更輕

油水溫度較穩定

動力輸出較強制進氣線性

油門反應極佳

引擎組裝相對細膩

引擎溫度較低,線組耐久性較高

傳動系統負擔低

自然進氣系統缺點:

相同排氣量下峰值表現較強制增壓低

改裝效果成長較不明顯

大馬力需要更大排氣量營造

需要利用轉速來換取馬力

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