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  汽車學習園地                   實習課程翦影

      目                  錄

1.極速 2.加速性能 3.扭力與馬力

4.扭力 5.最大扭力        6.引擎回轉數與怠速

7.耗油量與馬力 8.排氣量  9.升功率

10.馬力重量比 11.操控穩定性 12.抓地力

13.自然進氣         14. 增壓進氣  15. 機械增壓

16. 渦輪機壓  17. 延遲熄火


 

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1.極速:

  汽車是人類靈活地運用智慧、投注所有的心血及先進技術、致力改良精益求精以提高性能的最佳交通工具,但是不論其如何匠心獨運巧奪天工,仍對包圍在汽車四周的空氣莫可奈何。

   然就汽車的極速而言,無所不在的空氣影嚮最鉅。為使車速增加,引擎的動力輸出即負有重責大任;另一方面,空氣阻力及行駛阻力則產生相反的作用,倘若此二者力矩相等,那麼汽車的行駛速度便無法提高,而該極限數值就是所謂的「極速」。 如欲再使速度提高,使得今引擎動力輸出增加地求諸於改裝,抑或製作行駛阻力較小的輪胎,這些都是人力可以"扭轉乾坤"的作法。而對於空氣阻力,則可藉車身造型儘求合乎空氣動力學,以將風阻降低至最小限度。

   除此,若將行駛中車輛周圍的空氣予以導流或擾流,方可使之更加快速馳聘。 再者,由於空氣流動所產生的風,對行駛中的車輛亦不無影密,其若順風的話可以提高極速;相反地,逆風而行極速自然會降低;如遭到橫風嫂理,則車輛將東搖西晃地難以直線前進。在空氣稀薄的高山地區,或許空氣阻力會較小,但卻由於送往燃燒室的空氣量隨之減少,引擎的動力性能使因而降低。

2.加速性能

   在引擎所產生的馬力及扭力呈一定的情況下,車重大小亦對加速性能影響深遠;並且一如起步那般對於 從零開始的加速,因齒輪土設定的不同加速性能亦有所差異。而空氣阻力小即所謂的低風阻,其對極速的增加助益良多,可是對加速性能的提高效果並不彰。 處於標準狀態的車輛與以其為基分別進行A減輕車重(輕量化)、B提高引擎動力埔出、C減少風阻、 D降低最終減速土等處理的四部車,測試起步的加速性能,除了D車降低20%以外,其他約提高50%左右,加速最為凌厲者為A車,B車次之;而在0-400m加速方面,D車雖居第三;但0-700mm加速卻落後C車;則至O-1000M加速,C車反敗為勝領先群倫,原車型屈居最後。

   然而,測試極速性能的話,C車獨佔鰲頭,其次為略遜一籌的B車,按著是A車、原車型、D車。儘管上述均為電腦模擬實驗的結果,但若以其為依據來看,汽車予以輕且化對於增進加速性能使於提高引擎的動力輸出;雖然降低風阻亦十分重要,但聲稱風阻係數(CD值)小的車型卻未必"跑得最快"。

3.扭力與馬力                                               

   扭力(Tourqe),係指引擎在爆炸行程時使活塞下行的力矩而言;馬力(Power),則是在引擎回轉數表示的一定時間內可將扭力如數發揮的力矩;亦可視為「扭力是汽車的原動力,馬力是汽車的工作效率」。因此,如欲增加扭力的話,令引擎爆炸行程時的爆發力變大即可;最重要的是將更多的汽油與空氣(混合氣)輸往汽缸內部,也就是加大引擎的排氣量或者配置tourbo charger/Super charger。馬力即是扭力與引擎回轉數相乘之積,故該值愈高便表示馬力愈大,增加排氣量與使用增壓器同樣也能提高馬力,特別是前者乃為70年代以前美國車慣用的手法,不過由於大量使用汽油,並非效率甚佳的方式。

   另一方面,倘若儘使引擎呈高回轉,則縱然排氣且小方可高效率地獲得較大的馬力。四汽閥DOHC型式,即是既可增加馬力又能提高效率的機械配置,目前推出的轎車均相繼搭載之,且為使操縱愈形簡是順暢,微電腦控制系統便成為不可或缺的要件,而其對於增進效率及馬力亦有所助益。 即便是引擎的馬力輸出一致但扭力卻不盡然相同,如果馬力大的話,任何一款車型皆能快速馳騁,可是駕駛人的感觸將會迥異;扭力大的引擎可瞬間產生極大的爆發力,故較易親身體驗出速度感。總之,對於馬力的發揮扭力輸出是關鍵所在。

4.扭力(Tourqe):

  係指引擎在爆炸行程時使活塞下行的力矩而言;馬力(Power),則是在以引擎回轉數表示的一定時間內可將扭力如數發揮的力矩;亦可視為「扭力是汽車的原動力,馬力是汽車的工作效率」。

   因此,如欲增加扭力的話,令引擎爆炸行程時的爆發力變大即可;最重要的是將更多的汽油與空氣(混合氣)輸往汽缸內部,也就是加大引擎的排氣量或者配置Turbocharger/Super charger。馬力即是扭力與引擎回轉數相乘之積,故該值愈高便表示馬力愈大,增加排氣量與使用增壓器同樣也能提高馬力,特別是前者乃為70年代以前美國車慣用的手法,不過由於大量使用汽油,並非效率甚佳的方式。

   另一方面,倘若儘使引擎呈高回轉,則縱然排氣且小方可高效率地獲得較大的馬力。四汽閥DOHC型式,即是既可增加馬力又能提高效率的機械配置,目前推出的轎車均相繼搭載之,且為使操縱愈形簡是順暢,微電腦控制系統便成為不可或缺的要件,而其對於增進效率及馬力亦有所助益。即便是引擎的馬力輸出一致但扭力卻不盡然相同,如果馬力大的話,任何一款車型皆能快速馳騁,可是駕駛人的感觸將會迥異;扭力大的引擎可瞬間產生極大的爆發力,故較易親身體驗出速度感。總之,對於馬力的發揮扭力輸出是關鍵所在。

5.最大扭力                        

      最大扭力取決於汽缸(排氣量)的大小,所以排氣量愈大的車型,扭力輸出自亦愈大;而若引擎的排氣量相同,則缸數較少者的最大扭力略勝一籌。例如某廠2lDOHC每缸四汽閥設計的兩具引擎,一是百列入汽缸型,擁有160ps/18.5kgm的性能,二為直列四汽缸式,可發揮6Ops/19.Okgm的最大馬力及扭力,其排氣量與最大馬力均同,至於最大扭力輸出則缸數較少的後者多出0.5kgm;另一家廠牌出品的2lDOHC四汽缸16汽閥引擎,動力性能與後者並無二致,唯產生最大扭力的轉速有異。

    由此可知,扭力是驅使曲軸運作的回轉力,爆發一次可輸出若干力矩,故一個汽缸所吸入的混合氣量愈大,獲得較大的爆發力便能發揮強勁充沛的扭力。由於扭力不同而最大馬力又為扭力與引擎轉速相乘所得,因此前述中的六汽缸引擎扭力輸出會較小,但其經高回轉作用,仍可獲得與四汽缸者相同的高馬力。再者,擴增一個汽缸的排氣量,多傾向於將衝程加長,如此一夾在低轉速區域即可獲得最大扭力,故此具動力配置易於操控。

6.引擎回轉數與怠速

   所謂引擎的回轉數,即指曲軸的轉速而言,以一分鐘多少轉(單位rpm)表示之。其對馬力輸出有所影響,引擎運作至高回轉區域較能產生大馬力。DOHC引擎一般均運轉至600Orpm之譜,而賽車用引擎則約在l00OOrpm以上。為使引擎呈高回轉,必須提高各零件的精度,且採用質輕堅韌的材料,故將令其製作成本增加。對於引擎來說,除了高回轉以外,怠速(Idling)也非常重要。在怠速運轉的狀態下,油門是關閉的,此時根據其以若干轉速穩定地運轉,即可確認該具引擎乎衡性的優劣。如果不平衡的話震動較大,而怠速運轉不穩定的引擎,絕對無法呈高回轉運作。然而,賽車用引擎等亦有在怠速運轉時缺乏穩定性的情形,不過其採用衝程超短化設計,怠速時的進氣並不充分,且將飛輪作為高回轉用途予以輕量化。由於賽車用引擎的良莠係取決於高回轉區域的特性及馬力輸出,故其怠速運轉的狀況如何倒在其次。

   大體上,市面所出售的車型怠速約在600一80Orpm左右。小心謹慎地進行怠速運轉時的引擎調整,縱然轉速約為60Orpm,亦應可獲得極佳的乎衡性。轉速表(Tachometer)乃用以表示出引擎的回轉數,有助於作為換至高速檔時引擎運作情形的參考依據,對於檔位的提高,得以親身體驗到加速感。 覺得加速開始鈍化時,將檔位換至高速檔即可,反之,換至低速檔時善用轉速表亦相當便利。提高檔位轉速漸增而略有超高回轉(Ove,revolution)現象的話尚無大礙,但其若發生在降低檔位轉速急遽提高時則最為麻煩,容易導致引擎爆裂之意外。

7.耗油量與馬力

    耗油量與馬力二者之間的關係是對立的,如欲提 高耗油量,便只能產生恰如其分的馬力。而所謂"恰 如其分"即為癥結所在,依照作為標準的馬力輸出為 若干,"尺度"將有所不同。對使耗油量大為提高來 說,即今少量的燃料徹底且完全地燃燒殆盡,以獲 得更多的馬力輸出,換言之,便是設法增加馬力。為使汽缸內混合氣的濃淡程度達到均等,可將進氣 口設計成較易於產生渦流的形狀,或燃燒室採用得 以更迅速傳導火花的形狀,譬如能引起擠氣動作 (Squish,活塞接近上死點時與汽缸蓋底面所產生)的形狀等。準確地令混合氣著火,可防止爆震,亦對提高壓縮比有所助益。

  再者,倘若想要提高馬力,可使更多的混合氣進入汽缸內部,即加大氣閥的直徑、採用四氣閥型式,或縮短衝程令引擎呈高回轉運作。進氣口的形狀亦以筆直能減少混合氣的流動阻力者較佳,不過難以產生渦流且活塞速度變得遲滯,相對地將混合氣吸進汽缸內的作用也會減弱;此外,汽缸中亦易分成油氣濃淡兩部分,恐有無法進行完全燃燒之虞。 油氣分佈稀薄便不易產生馬力,因此必須再大量使用燃料,於是耗油量惡化。以高轉速連續運作的賽車用或跑車用引擎,由於經常保持在高溫狀態下,必須吸入多量且溫度較低的汽油以茲冷卻,故今耗油量增加。近年來,在賽車方面亦對耗油量有所限制,而應變之道即採用微電腦控制的方式,不過這麼一來,便須進行輸入眾多資料及設計程式等作業,花費龐大的金錢與時間。然而儘管如此,輸出強大馬力的同時亦令耗油量降低,仍是今後汽車製造的一大課題。

8.排氣量

   由引擎的缸經與衝程加以計算出的汽缸容積即為排氣量,該值愈大不僅意謂著引擎本身體積愈大,亦將成為汽車等級與規格的區分標準。由於其乃課稅及車身尺寸的依據,故現階段各大車廠均在排氣量的一定範圍內(如2000cc﹒),針對如何製造出馬力/扭力大的引擎相互競爭。 引擎排氣量較大者,扭力輸出較為充裕,亦即可以更加強而有力且快速順暢地行駛。

   然而,渦輪增壓器的製造技術愈發洗練,機械增壓器經過改良漸趨實用,於是乎到底以增加排氣量提高馬力較好?抑或在排氣量小的引擎上配置Turbo/Super charger之類的增壓器為佳,誠令人無所適從。 引擎在汽缸內令汽油與空氣之混合氣爆炸,其所產生的熱能僅有30%作為馬力輸出使用。而Turbo charger利用排出的廢氣令渦輪迴轉,且使壓縮機進行增壓運作,故可說是有效地利用排氣能量的系統,若從效率的觀點來看,非渦輪增壓器莫屬。 再者,在製造技術突飛猛進的今日,已有操控愈形簡易、性能亦優異的Turbo charger問世,由於其可適時調節增壓的多寡,因此也能輕而易舉地改變馬力的大小;順應汽車的行駛狀況得以調整增壓,則也能改善耗油量。如果以微電腦控制增壓調整的話,或許既強而有力省油性能亦佳的引擎便會應運而生。若在排氣量小的引擎上搭載渦輪增壓器,由微電腦控制增壓與燃料噴射量,亦可視作嶄新的動力系統。

9.升功率

   所謂升功率(Power per liter),係為使各種排氣量的引擎馬力能更簡易地比較出孰優孰劣,而以1L的排氣量為標準加以換算馬力大小。儘管是明顯地看出馬力輸出有所差異,但若試著換算升功率的話,則可更具體地一目了然,其作用與耗油量的計算及馬力重量比(Powerweight ratio)等相仿。 必須特別注意是以毛值(Gross)或淨值(Net)表示馬力的大小,前者乃以引擎單體測定馬力而得;後者則估計自將引擎實際配置在車體上的狀態,因此其已將經由動力傳輸所產生的功率損失計算在內。如欲比較分別以毛值及淨值表示的馬力大小,必須採用統一的計算方式不可。在型錄上,淨值將土毛值低上約若汽油車款15%、柴油車款10%、小型車10%及柴油卡車5%。 Turbo型A車排氣量為550CC、最大馬力52匹(以毛值表示),另一部Non.trubo型B車採用1300cc、93匹的引擎,將此二者的馬力換算成升功率的話, A車為95匹,B車為72匹,顯而易見A車優於B車;將 Non.turbo型A車依同樣方式換算,其升功率為62匹。

   由此可知,最近輕型車所配置的引擎,具有與小型 大眾車並駕齊驅的馬力輸出,故可親身體會到其那 傑出的速度感。據悉目前Fl中的1500Cc.Turbo引擎, 約可獲得1000匹馬力,而某部大眾車的排氣量為1600CC 、最大馬力140匹,均換成升功率,前者為667匹, 後者僅103匹,約有6.5倍的差距。採行四汽閥DOHC型式,並使用Turbo charger及電子控制的引擎,得以提高馬力輸出,而在賽車方 面為增進燃油效率,故不得不將渦輪增壓予以降低, 遂使得Fl的賽車手們常抱怨動力不敷所需。

10.馬力重量比

  為了比較汽車行駛的潛力,使用最為頻繁的便是馬力重量比(Power weight ratio),其乃將車重除以引擎最大馬力所獲得的數值,也就是以引擎的1匹馬力必須驅動若干重量的汽車。大體上可從馬力重量比愈小,判斷出該車的加速性能愈佳,更能靈敏迅捷地行駛暢快。以某部跑車為例,其舊款的車重為1035kg、最大馬力165ps,而新型各為1280kg及185ps,由於最大馬力的表示方法不同,加以比較必須統一,故經換算成毛值新型約在217ps之譜。

  由上述數據可知,經過了車型改款,重量增加245kg而馬力提高52ps,但難以判斷出該車的性能是否有所精進或者不變,此際馬力重量比即可發揮效益,經將馬力與重量相除的結果,舊款為6.27kg/ps,新型5.8gkg/ps,兩者相形之下一目了然,新型車的性能顯著地提升。 足見算出馬力重量比的話,各車的行駛潛力如何得以豁然理解;不過,任何車型懸掛系統的調校、 與輪胎的搭配、前後車重分配均衡……等行駛感覺 的好壞,比數字的比較來得更加重要。

11.操控穩定性

    所謂操控穩定性,係指汽車行駛時的手感如何而言。引擎輸出馬力即可驅動汽車,而汽車與路面互有關係的是輪胎與懸掛系統,因此手惑的好壞即是取決於此二者的性能。

   大體上輪胎可分為交叉簾布層(Bias)和徑向簾布層(Radial)兩種,從構造的觀點來看,後者的手感紮實,打轉方向盤的反應亦較靈敏。再者,隨著輪胎尺寸的愈趨扁平,對於方向盤的操縱反應即益形敏銳,但反之則較易受路況的影響。 而懸掛系統方面,關鍵係在於幾何設計上。因其決定懸掛裝置的作動方式,所以亦涉及所支撐的輪胎狀態,乃轉化成手感將車況傳達給駕駛人。因關於汽車的行駛有各種不同的要素相互牽制,故對一切的狀況無法要求懸掛系統均能順應。其中,可使懸掛作用與汽車行駛之間的關係儘趨理想者,首推雙A臂(Double Wishbone),有些賽車即採用之。由於賽車常在接近性能極限的狀態下行駛,若欲駕御此種車型,勢必具有相當的技術才能勝任。

   然而,將其妥善調校的話,在日常行駛時即為操控性佳的車款。 除了輪胎和懸掛系統,一旦車速提高,則車身造型亦與操控穩定性有關,此即衍生出空氣動力學上的問題。如果車身的揚力係數大,輪胎的抓地性能自然不佳,所以操控穩定性亦將遜色,且須包括遭致橫風襲擊的情況在內。除此,設定Ff FR或Midship型式對汽車的重量乎衡亦有影響。提到操控穩定性,極易出現轉向不足(Under steer)或轉向過度(Oversteer)等用語,而一般在乘車時常無法顯著地確認此種狀態,因其主要取決於手感問題!

12.抓地力

   抓地力(Road holding),乃是表示驅使汽車行駛所必需之輪胎如何以適切的狀態緊抓住路面。為了增進抓地力,對支撐輪胎的懸掛系統進行調校極為重要。因此,懸掛的幾何設計和輪胎校正,甚且彈簧與減震筒的強弱,以及其衝程的長短等均有密切關係。 所謂懸掛幾何(Suspension geometry),即是在幾何學上顯示出懸掛的位置關係。

     以登A臂式為例,如果下控制臂較長而上控制臂稍短,則輪胎的外傾角(Camber)變化將愈大。控制臂的傾斜程度亦對外傾角變化產生影響,因此與輪胎的接地狀態也就是抓地力有關。 而經由前輪校正改變輪距和外傾角,其抓地方亦會有所更易,或使駕駛人難以操控抑是愈形簡易。其次,藉著彈簧和減震筒的強弱程度,可控制由幾何設計及校正所決定的懸掛作用;並依彎道幅度的大小和過彎速度的高低,決定懸掛裝置將如何運作。 此外,在越野的情況下,因須駛過凹凸路面,以致懸掛衝程的重要性相對地增加。如果輪胎能緊貼住路面的話最好不過,假使其跳躍不能因應凹凸狀況而動,那麼在短間若驅動力和地面對車輪的側向力均無法作用,則將陷入瞬間失控的狀態。由於汽車行駛的狀況林林總總差距極大,即使懸掛依照設計如樣開發完成,亦須經過反覆測試及改良,以迄獲得最佳的貼地性能。

  13.自然進氣

        引擎在運轉的過程中,讓燃燒所需空氣經由自然進氣的方式吸入引擎的燃燒室中。自然進氣的吸氣力量就是來自活塞下向運動時..所造成的燃燒室真空,將外界空氣吸入,所以自然進氣引擎也稱為自然吸氣引擎,而汽缸會在進氣的行程中吸入可以燃燒的油氣..這四個汽缸所能累積的油氣總體積,就是一般所『吸氣量』。
        在自然進氣引擎中,完成進氣的燃燒室內,最大的壓力上限就是與外界相同的壓力(約一大氣壓力!!)在燃燒室內體積固定的情況之下,壓力低也代表著油氣量較少(油氣即指被噴化成霧狀的汽油與空氣的混合氣,一般高速行駛混合氣比率為15~20:1GDI直接噴射引擎更高達40:1,此比率稱為『空燃比』)燃燒需要的是氧氣,所以排氣量越大的車,就能吸入較多的油氣,使動力輸出變大!!,除了加大排氣量外,另一個方法就是裝上增壓器!!!!


 14. 增壓進氣

         原理為除引擎吸氣外,另以強迫的方式將空氣送入引擎的燃燒室中,一旦燃燒室的壓力升高,也代表著油氣量較多..即可輸出更大的動力,因此雖然排氣量未增加,但仍能輸出與大排氣量引擎相同的動力,以較少的排氣量卻能輸出高排氣量的動力,在台灣實為一種減低稅賦的方法!!!增壓進氣又分為機械增壓與渦輪增壓...此兩種不同增壓方式的不同點在於增壓葉片的動力來源。


 15. 機械增壓

        機械增壓的動力來源為引擎本身的動力,增壓葉片的動力來自引擎,因此增壓反應十分迅速,不會有遲滯的現象發生,但相對的,引擎也因為多了增壓器的負擔,會出現如壓縮機重拖的現象,且引擎自發動就開始進入增壓狀態,即使在不需增壓的市區行走,也避免不了增壓器的作動!!


16. 渦輪機壓

      渦輪增壓器的動力來源是與進氣增壓葉片同軸的另一組葉片(位於進氣歧管~~),當燃燒完的廢氣要排放至排氣管時,會先將此葉片沖動..經由這個動力傳遞至氣端的增壓葉片,於是有了增壓動作;渦輪增壓是以排氣的燃燒廢氣作為動力來源,因此在作動上稍會有些遲緩(因為氣體排放至沖動葉片需要反應時間-慣性原理!!)也就是所謂的『渦輪遲滯(turbo Lag)』,在越大的渦輪增壓器上,此現象就越明顯,因此渦輪增壓器的壞處即在於無法將增壓力道即時放出!!但好處則是渦輪增壓器並不消耗引擎的動力。
      較高系數的機油:增壓引擎最大的問題即在於高溫,這高溫一是來自增壓過後較有效率的燃燒(汽缸內燃燒後所產生的能量僅有約30%轉換為動能,其餘約70%轉換為熱能!),二則是增壓器本身的高速運轉所產生的高溫。引擎的高溫可以交由機油和散熱系統來降溫..但增壓器本身的散熱系統就不如引擎完善,它只能與引擎共用機油,一方面潤滑,一方面也得同時進行散熱降溫的工作,因此增壓引擎的機油品質也較特別高!!


  17. 延遲熄火

      這是一個必須注意到的問題!!增壓器在引擎熄火後,便失去了潤滑及降溫的機油,因此在增壓器動作之後,請不要立即熄火,保持引擎怠速運轉1~3分,讓機油還有時間可以流經增壓器,以免得增壓器的軸承因過熱而產生了永久性的損害!!一般解決方法即加裝Turbo Timer,使得雖熄火之後,但引擎還能依設定時間延遲停止動作,使機油能有時間流經增壓器!!

 

             實習課程翦影 

                 汽車基礎實習--鉗工

鉗工實習:實習內容有鉗工基本測量、

                 鋸切、鑽孔、鑿削、銼攻、
                 
                 鉸螺絲、裝配。

                      汽油引擎實習

                                   

汽油引擎實習:

認識引擎本體及附件的構  造、規
       格及工作原理。

二、熟練的拆卸分解、檢修、組合、 
       安裝及調整引的基本能力。

car7-1.jpg (11261 個位元組)

                       汽車底盤

wpe8.jpg (11242 個位元組)汽車底盤:

一、認識汽車底盤各項機件的構造、       
       規格及工作原理。

二、熟練的拆卸分解、檢修、組合、
       安裝及調整底盤的基本能力、且
       能正確使用工具與儀器。

                                                 汽車電系

汽車電系:

認識汽車電氣各項機件的構造、
       規格及工作原理。

二、熟練的拆卸分解、檢修、組合、 
       安裝及調整電系的基本能力、且
       能正確使用工具與儀器。

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                                      柴油引擎實習   

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柴油引擎實習:

一、認識引擎本體及附件的構造、規        
       格及工作原理。

二、熟練的拆卸分解、檢修、組合、
        安裝及調整柴油引擎的基本能     
        力。

                                           汽車綜合實習

汽車綜合實習:

一、認識正確的汽車維護程序、工作
       安全及廠家修護手冊規格及工作
       原理。

二、從汽車實習中養成獨立的基本能   
        力、且能正確使用工具與儀器。

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