很多細心的車友都會注意到:許多超跑、改裝車和賽車在換檔、過彎甚至剎車時都會尾部噴火,同時發出爆裂的響聲,非常帥氣。有人不禁想問:車尾噴火的原理是什么?噴火對車子有傷害嗎?最重要的是,我的家庭轎車能噴火嗎?其實,跑車噴火的背后原理是一套叫做「偏時點火」的系統。
偏時點火其實是渦輪增壓發動機為了爭取更快的起步加速,而針對供油與點火進行的特別調校。偏時點火基本上是一種源自直線加速賽車的發動機設定方式,由于這是刻意使混合氣在燃燒室外進行爆發,因此偏時點火其實也相當于一般所謂的〔Missfiring〕。偏點火系統,英文為”Anti-Lag System”,簡稱ALS系統,是一種使用于拉力賽或直線加速賽的電子裝置,基本的功能是減少渦輪遲緩的效果。同志們~記住啦哈,這是適用于比賽及的一項改裝。
一、偏時點火系統原理:
偏時點火系統的存在就是為了消除渦輪遲滯,偏時點火系統原理非常簡單,在轉彎或減速等松油門的情況下,ECU會命令汽車的供油系統射入大量的汽油進入引擎,但是不會點火,直接讓這些霧狀的汽油在未經燃燒的情況經過引擎直接進入溫度極高(大約八百到九百攝氏度)的排氣系統。當霧狀的汽油進入之后會因為碰到高溫自動引爆。利用產生出的壓力推動渦輪葉片持續加速,讓車子即使在減速的情況下也能維持渦輪葉片的轉速(大約14000-20000rpm),從而消除渦輪遲滯的現象,讓車子既擁有渦輪增壓的馬力又擁有自然吸氣的順暢。而且,強大的爆炸火焰也會順著排氣管一路沖向尾管,因此當偏時點火系統運作時就會有火花從排氣管噴出!
汽車的渦輪增壓的工作原理是,利用排氣歧管中的壓力,推動渦輪(也就是一種風扇)旋轉,這個風扇就像鼓風機,可以增加進氣歧管中的空氣流量,從而提高引擎燃燒效率,進而增大汽車功率。當汽車收油或換擋時,哪怕以毫秒計算的換擋時間,也會因為引擎供油量減少導致轉速下降,進而導致排氣歧管壓強降低,再進一步導致渦輪轉速下降,最后的結果就是增壓值降低,引擎功率下降。此時再給油,首先燃料要在引擎內燃燒,然后廢氣進入排氣歧管,然后推動渦輪旋轉,然后進氣量增加,然后引擎才會恢復原有的動力,即所謂的渦輪遲滯。偏時點火的原理就是在收油時,ECU會強制噴射系統繼續噴油,但是不進行燃燒沖程,這樣大量油氣混合器未經燃燒就進入高溫的排氣歧管,在排氣歧管中爆燃并持續推動渦輪旋轉,從而保證收油時排氣歧管壓力不下降,進而保證渦輪轉速不下降,進而保證進氣流量不下降,從而消除了渦輪遲滯。大量燃料在排氣歧管中直接燃燒所產生的火焰會直接從排氣口噴出,這就是我們經常看到的拉力賽車本隨著“砰砰”的響聲噴出的火焰。
二:偏時點火改裝方法要點
基本上偏時點火系統是利用簡單的二次進氣機構、加上強大的電子制御系統搭配,讓原本依ECU計算的配套點火正時時機能夠有條件的變化。
正常引擎的點火時機是在活塞到達上死點時點火,現今的電子噴射引擎之點火系統多由ECU所控制,通常點火正時是完全不可調的,其點火時間只會隨車輛的負載而改變,ECU更會隨時偵測真空值、節氣門開度、車速及轉速等參數,進行B.T.D.C.(Before Top Dead Center、上死點前)度數的改變,由于點火提前過多時,引擎可能會產生爆震現象,對引擎產生傷害,因此爆震感知器測得此一狀況,就會通知ECU將點火時間延后,使爆震狀況解除后再將點火角度恢復提前,其實此工作狀況是一直循環發生的,亦是一般車輛點火時機的標準反應。
但偏時點火系統則是利用改裝的電腦,在收油的同時將點火時機退后,讓應該在燃燒室內壓縮、爆炸的混和氣,在空氣燃燒殆盡后、殘留大量的油料排放至排氣頭段中,再藉由追加的進氣管路再次形成混和氣,由于渦輪本身的高溫引燃混和氣,利用燃燒室外之二次爆炸所形成的壓力推動渦輪葉片,使渦輪增壓值維持在持續增壓的狀態,如此在再次補下油門時就不需要等待渦輪蓄壓,能夠在短時間內使渦輪再度全開。
利用對應的電腦軟件,有對口的的偏時點火機能,另外加上一組電磁閥使原本應由進氣泄壓閥泄放之空氣,經由追加的二次進氣管路回到排氣頭段,設定是偏時點火開關開啟時,收油門即會觸發電腦將點火時機退后,形成前文所述的偏時點火現象。
事實上各項參數的設定卻是最困難的部分,先就B.T.D.C.度數來看,在偏時點火機能中提供正負70度的調整范圍,由于點火正時過于提前引擎會爆震、退后太多放炮情形又很嚴重,理想的點火時機只能藉由反覆測試實驗來取得,加上配合B.T.D.C.改變,供油、油門位置、節氣門開度等各項參數都要再修改,電腦調校的功力不足非但無法達到偏時點火之真正效果,更會對引擎造成嚴重之傷害。
并且單靠電腦調校其實仍不足以真正完成偏時點火系統,包含二次進氣的管路配置,排氣系統等周邊亦需有所更動,先就二次進氣管路來說,一般市售車要改裝都需自行設計進氣管,其位置大致分為歧管端或頭段處,前者需小心爆壓對氣門的傷害,后者則要注意較高的溫度對電磁閥耐用度之影響。另外排氣系統則是要選擇全直通排氣管,讓爆壓順利釋放,亦才能附帶偏時點火系統最吸引人的強大爆音與熊熊火焰。
三:
偏時點火系統的優缺點:
偏時點火系統還具有一個優點,即汽油本身具有高揮發性,能夠吸收引擎的一部分熱量,當高揮發性的汽油進入引擎及排氣系統時能夠有效降低引擎的溫度。所以,渦輪增壓的賽車需要燃燒很濃的混合氣體,雖然造成耗油但卻能夠降低引擎的高溫,從這個角度來說,可以增加引擎的耐用度。
但是與之相對的,缺點也不可避免。高濃度混合氣在排氣系統爆炸時產生的強大力量與高溫,會使排氣頭段、渦輪排氣端葉片與氣門周圍等部分之負荷加重,減短渦輪、排氣系統以及引擎排氣門的使用壽命。這些弱點雖能以各項參數的協調來減緩,但仍不可避免。另外,偏時點火系統運作時會大幅度減少引擎剎車效果,因為曲軸與活塞是呈現無點火無外力的慣性自轉的狀態,這就好比掛空擋踩剎車,發動機不能提供充足的制動力,所以車輛入彎時則必須完全依靠剎車系統來負擔,搭配ALS的車輛對于剎車系統的設定是不可忽視的.。綜合來講,偏時點火系統對機械上所帶來的損害仍是弊大于利,除了在分秒必爭的賽車上使用之外,一般改裝車仍不適合改裝。