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[转帖]涡轮改造

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只看该作者 1楼 发表于: 2004-11-13
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中心軸在高增壓的狀態下,常因為本身的平衡度變差或過大排氣壓力的推擠而造成損壞。而從排氣側的防碳外蓋,更可發現被排氣葉輪磨損的痕跡 ( 左上 )。

可是大 Housig 就代表必須要換裝對應較大型的葉片,來維持渦輪增壓所最重視的「 氣密性 」,如此大葉片將會因為慣性的增加而不易驅動,這點對於性能迷所最關切的增壓反應是一大違背,所以為了能降低排壓,最佳的修改方式,就是對排氣葉片末端進行切削改裝 ( Cut Back ) 。

Actuator 連桿長度的調校非常重要,過緊過鬆都會導致 Over Shoot 以及增壓效率的低落,以 K03 為例,通常是在閥門關閉之後,將螺絲往 Actuator 方向調緊兩牙即可。
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這種近幾年來新興的渦輪改造方式,顧名思義!是在維持葉片長度不變的前提之下,朝葉片運\轉的反方向進行特定角度的切削,除了能夠降低轉動慣性提昇排廢氣驅動的效能之外,並可增加葉片彼此之間的容積量,所以單位時間內能夠 「 掃出 」的廢氣量,更能夠藉此提昇,排壓即可藉此大幅降低,溫度更可因此受惠達到理想狀況 ( 單純以增濃空燃比降低溫度,只能治標無法治本 ) 。而關於切削角度呢!其將決定於葉片材質的強度、葉片數量、引擎排氣量、Boost 值以及 A/R 值等因素,而有固定的換算公式 ( 有些重負載的載重車,渦輪廠商配給原廠的渦輪,也常看到諸如此類 Cut Back 的設計;或者是特殊用途的渦輪,如:RX-7 跑 Drag 常用的可對應七百匹,排氣側 A/R 0.81 的HKS T04R Cut Back ) 。此外,排氣出口處的加大以及粗口徑 Front Pipe,也都具有相輔相成的輔助效應,而 Actuator 洩壓閥 ( Sing Valve ) 孔徑的加大,在此時也可一併進行加大的修改來防止 Over Shoot,這對於高風量 + Hi-Boost 的玩法來說,更是有其必要性。

Shaft Tuning 依型式各有不同
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而換新輪胎都必須進行平衡作業,來維持高速運\轉的平衡性,而中心軸 ( Shaft ) 當然也不例外,在現今渦輪中座本體的設計中,為了耐熱以及開膜的需要,其 Bearing Housing 多半使用鑄鐵材質,所以中心軸的運\轉必須要有套狀軸承來加以輔助,其作用與波斯非常類似,為全浮式的設計 ( 意指銅套套住中心軸 「 浮 」在 Bearing Housing 中 ) ,所以 Bearing Housing、銅套以及中心軸三者之間的潤滑及間隙,是由引擎機油來負責,由此可知,油壓的建立對於渦輪壽命的維持佔有舉足輕重的地位。至於滾珠軸承 ( Ball Bearing ) ,基本上也是具有銅套的設計,只是銅套與中心軸之間圍繞了數顆金屬滾珠輔助潤滑,所以旋轉阻力得以大幅降低,不過對於旋轉中心Balance 的要求會比銅套軸承更為嚴謹,一般來講,最高轉速時中心軸震動的幅度,至少須控制在 2 微米以內,所以當排氣側葉片進行 Cut Back 之後,平衡性當然會跟著改變,對此必須掛上兩側葉片模擬實際狀況,一併進行葉輪內面切削的平衡作業。 FQ2 6(.  
排壓要是過大, FI DV5Y/f  
容易導致止推軸承 ]nY,%XE  
( Thrust Bearing 破裂以及背板嚴重磨損的情形。
至於滾珠軸承,由於精密度的要求較高,而且拆開軸承珠子即會掉落無法使用,所以難以進行Cut Back的改裝,至於平衡方式必須採用 VSR 平衡機,並且注入機油進行十萬轉以上的平衡,其平衡切削的位置則是直接作在葉片的中央固定螺絲之上,由此可以見得 B.B. Shaft 的平衡,可說是更為接近實際的運\轉狀況,此外,滾珠的固定座通常具有陶瓷 ( 常見於 Garrett ) 及金屬 ( 常見於 IHI ) 兩種,前者具有較好的耐溫性,可是超出一定界限之後,將容易有龜裂的情形發生;而後者則是脹大導致滾珠發生潤滑不足的現象,因此 B.B. 型的中座大多採用水冷式的設計來維持恆溫性,所以車主在進行 B.B. 渦輪升級改裝時,除了機油品質及更換週期必須注重之外,冷卻水的妥善與否更是必須列入考量 ( 通常在空檔空催油門時,若有出現高頻率拉尾音的聲音,通常可判斷 Ball Bearing 已有平衡性不佳的情形產生 ) 。

再者,銅套軸承若想要升級成滾珠型式,為了省去上述的麻煩,通常是直接連同整個中座本體一併更換 ( 如:GDB 硬皮鯊所使用的 IHI RHF55 VF30 就可換裝 RHF5 VF34 的滾珠型中座 ) 。

滾珠軸承的平衡作業,必須使用高精密度的 VSR 平衡機,以十萬轉以上的轉速進行,而切削的位置則是位在葉輪的固定螺絲上。

而一般來說,市售的渦輪大多具有十萬以上的迴轉速,而原廠基於成本所做的平衡有著一定的限度,打高增壓值轉速大幅提昇之後,公差值也會跟著放大,所以增壓值並不是可以無限制增大的,當然高熱所造成的傷害也是另外一項導致毀損的因素,所以不管原本渦輪的型式為何,若要進行 2.0bar 左右極端增壓值的設定,在硬體面的考量之上,進排氣兩側的壓力平衡之後 ( 一般來說,為了增壓反應,排氣側壓力仍然還是會設計得稍大於進氣壓力,如:HKS GT 系、GReddy T 系以及 Apex\'i AX 系等等的 Hybrid 渦輪 ) ,再來就必須考慮 Shaft 旋轉的平衡性了。

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渦輪損壞的現象,除了吸入異物打傷葉片,以及高溫高壓所造成的彎折現象外,通常也會伴隨者 Shaft 發生損壞的狀況。就以上所述,銅套軸承是承擔旋轉時的力量,而當進排氣兩側壓力差異過大時 ( 排氣大於進氣 ) ,Shaft則會因為排氣側的擠壓而往進氣側移動,對於此一現象,渦輪中座內還必須要有止推軸承 ( Thrust Bearing ) 的設置,而 Thrust Bearing 是固定於止推軸環 ( Thrust Collar ) 上,並隨著中心軸旋轉,而內部通常具有油道來輔助與中心軸之間的潤滑,而當排氣壓力大過進氣側壓力過多時,止推軸承會過度擠壓軸環及背板,輕則發生磨損的現象;嚴重則會導致破裂,甚至傷及 Bearing Housing ( 兩側壓力相差 20%,Thrust Bearing 就會發生明顯磨損的現象,而當頭段壓力超過 Boost 值 2.5 倍之後,則有損壞的危險 ) ,以 TD-04 及 KKK 全系列渦輪為例,若 Bearing Housing 磨損程度超過十條,就無法進行維修,因此除了兩側壓力的平衡之外,因應之道就是更換受力較平均的 360°止推軸承 ( 原廠基於成本考量,大多數渦輪均只有 270° ) ,以下筆者將為各位介紹蓋瑞特及 KKK,高風量 + Shaft Tuning 幾款較熱門渦輪改造的 Know-How。
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