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[转帖]涡轮改造

楼层直达
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文:Bear / 圖:Jimmy 設計: Chris
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採訪協力‧Turbotech Inc ( 02 ) 2754-4730、0915-353-757
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一般車主在進行 Boost Up 的升級改裝時,是否曾經考慮過高增壓值、葉片處於高迴轉速的情況之下,中心軸 ( Shaft ) 的平衡性是否足以應付呢?此外,世界知名的渦輪大廠 - Garrett 提到他們的未來展望:傳統渦輪的工作溫度約在 950℃ 左右,未來將朝向 1050℃ 進行研發。由此可知,熱對渦輪影響之大,也是另一項提昇性能的一大挑戰!

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高風量的升級 實用簡單操作
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對性能狂熱追求的好戰份子而言,增壓值似乎永遠嫌不夠,可是 Boost 值加大,空氣將歷經更為重度的壓縮,此時伴隨而來的將是熱害的產生 ( 一般來說,25℃ 的空氣經過渦輪Boost全開壓縮之後,溫度幾乎都會上升到 100℃ 以上 ) ,對機械科技來講,既是突破性能表現的指標又是阻礙的來源,可以說是讓車迷們又愛又恨啊!所以為了抑制熱量的產生,並提昇動力輸出,進氣側 Housing 高出風量的升級改裝 ( 進氣側容積拋大,並更換大型葉片,如:TD-04L 改 TD-05 16G 的葉片 ) ,可說是一個因應之道,其意謂著渦輪單位時間內,要是能夠提供引擎更多進氣量的話,在較短的轉速區間內即可享有 Hi-Boost 相同的快感,然而最重要的是:引擎完全不需要以高轉速極緊繃的狀態,就可完成全增壓的作動,關於這一點,當然還伴隨著引擎於低轉速下,所產生的熱量會較少的一大利多 ( 有些渦輪甚至會在排氣側外殼製作水冷式夾層,強化散熱效果,如:KKK K27 卡車專用的型式 ) 。

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宇宙中的能量與物質,始終維持著守恆不滅的定律而生生不息,而當進氣量大幅提昇之後,燃油供應量當然也必須跟著追加出理想化的 A/F 值,因此更加濃密的混合氣,將使得燃爆後所產生的廢氣量大幅增加,此時排氣壓力會更明顯地擴大,排氣壓力的高漲將會導致過高的排氣溫度,為了這一點,加大排氣側 Housing 提昇「 排風量 」 是個解決方式沒錯! zZ|Si  
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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 ) 。 1@kPl[`p'  
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為了降低排壓所實施宛如刀鋒的 Cut Back 改造,除可降低轉動慣量之外,對於排氣側的出風量也小有幫助

美丽湛江我的家 呼号:BG7JMI 中国移动:137 909 63766 QQ:455506113

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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。 b3(pRg[Fp  
排壓要是過大, dw %aoe  
容易導致止推軸承 UeWEncN(  
( 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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只看该作者 2楼 发表于: 2004-11-13
歐系渦輪車常使用的 KKK 渦輪,在中座本體 Housing 的設計上,由於材質對於膨脹係數上的設計,具有強度較佳的優勢,而在台灣最有名的就是 Audi/VW 1.8T 引擎所使用的 K03 渦輪,這顆渦輪具有一項頗為人詬病的缺點:為了增壓效能,其中心軸設計得非常細 ( K04 亦然 ),與差不多等級的 TD-04L 的軸心相比,細了0.3~0.5mm 左右,一般在打高增壓值的狀況下,與其他品牌出力差不多的渦輪相比,非常地不耐 ( K03若未進行強化修改的話,增壓值最好不要超過 1.0kg/cm?;K04 則最好不要超過 1.1kg/cm?),不過這顆渦輪的中座內部設計卻有幾項優點:銅套軸承較為粗勇,並非左右兩側分離式的設計,而 Thrust Bearing 一出廠即是使用360°的型式 ( K14 以上等級的渦輪都是使用 270°,如:K26;而以下的均為 360° )。

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所以在 Shaft Tuning 強化方面,能改的就是訂購強化型的銅套軸承,這顆由 KKK 所生產的特製零件,從外觀上,不難看出它具有更多的油道設計,中央更是具有大得嚇人的超大油孔來提供更佳的潤滑效果,雖然重量看起來似乎較輕,可是實際上為了強度的考量,這具銅套軸承可是與一般品具有相同的重量,因此再配上高轉速的平衡作業 ( 排氣側葉片 Cut Back + 平衡切削 ),可以說是 K03/K04 Hi-Boost 保護Shaft最好的因應之道 ( K03 僅進行排氣側 Cut Back,搭配 1.8T 引擎即可使單位時間內的出風量,由 150g 增進至 170g )。

而針對 KKK 渦輪的高風量改裝,K03 升級 K04 僅需換上 K04 的進氣側,並對排氣側進行 Cut Back 即可,而早期 911 Turbo 所使用的 K14 渦輪若要升級成 K26,也是同於 K03 升級 K04 的作法,僅要更換進氣側即可,而 K26 系渦輪,2664 型只要換上 K27 3070 型進氣側 + 排氣側Cut Back,即可對應出五百匹馬力以上的輸出;至於 K3T 升級成 K3TR,只要更換 32 系列的進氣側即為所求,而關於 KKK 渦輪的異種改造,Turbotech 也有非常特別的作法,就是將 K03 更換蓋瑞特的葉片,而 Housing 以及背板再進行加工修改,就可輕鬆升級成 K14。

左側為 TD-04 所使用的中心軸,而右側則為 K03/K04,兩者相較之下,後者顯得較為纖細由於 K03 / K04 止推軸承就已經是 360 度的型式,因此在 Shaft 改造方面,銅套可更換左側油孔較大的強化部品
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渦輪改造維修價目表特殊渦輪改造價目表
適用車種 / 引擎 增壓器規格維 修價 目表增壓器規格對應馬力 價格
VAG 1.8T/2.7TTK0315,000 24,000蓋瑞特T335026,000
SAAB 三菱、蓋瑞特15,00024,000蓋瑞特T3 / T04B 40026,000
Volvo三菱15,00024,000蓋瑞特T04R 7002,6000
Porsche 996TT K1617,00025,000KKK K26380 電 洽
Porsche 993TT(408hp)K16 17,00025,000
Porsche 996TT(450hp) K24 19,000 28,000
4G63 三菱 15,00024,000
EJ20 三菱 15,000 24,000
SR20DET 蓋瑞特T25
A/R 0.42  qy-BZ%3  
15,00024,000
A/R 0.4815,00024,000
A/R 0.6015,00024,000
A/R 0.8015,00024,000
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只看该作者 3楼 发表于: 2004-11-13
支持东风先行改造!
纷纷万事 直道而行
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只看该作者 4楼 发表于: 2004-11-13
以下是引用石河子在2004-11-13 15:45:37的发言: IqKXFORiNI  
支持东风先行改造!
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好的!积极响应!!!

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我来改,你买单,沉默就是同意了!

美 呼号:BG7JMI 中国移动:137 909 63766 QQ:455506113
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只看该作者 5楼 发表于: 2004-11-14
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只看该作者 6楼 发表于: 2004-11-14
这样重要的革命工作,你都不支持,伤心
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只看该作者 7楼 发表于: 2004-11-14
这种事,东风是不敢做的,还是等我来吧!
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