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潛力大? V型引擎外掛雙渦輪正流行


刊登時間: 2014/07/26

文/蔡書銘、圖/編輯部、設計/

藉由強制進氣改裝以提高引擎動力輸出,這是內燃機提升動能不變的邏輯,而在諸多強制進氣系統的方式中,就屬渦輪增壓的成本最低、效率最好,但如果一次裝兩顆渦輪就沒那麼簡單了。汽缸分成兩排並呈現V型夾角,顧名思義稱為「V型引擎」,這種引擎把機械增壓放在夾角中間恰得其所,可是,如果是單顆渦輪就有不知往哪擺的窘境,因應方式就是一次裝兩顆!本期特別企劃將透過VQ引擎外掛雙渦輪的實例,來了解設定的重點為何?順帶介紹近幾年所流行、超跑外掛雙渦輪壓榨大馬力的方式。隨後舉出四款車型改裝個案以領略其有趣好玩之處。

大排氣量汽缸多 引擎折半變V型
為什麼市面上以1.6~2.4L引擎數量最多呢?就引擎反應、容積效率等各方面考量之下,每缸排氣量400~600c.c.是最均衡的設定,這也是四缸引擎為何會將排氣量設定在1.6~2.4L這段區間的原因,可是部分車型有高性能的需求,需要更大的排氣量來創造更多動力,總不能一直把衝程拉長,甚至是活塞不斷加大吧!因此唯一的方式就是增加汽缸數,多一缸就成了直列五缸、多兩缸就是直列六缸…隨著引擎長度不斷增長,運轉時平衡較差、震動也會變大,所以V型引擎的出現解決了這些問題。

V型引擎擁有更好的平衡與靜肅性,長度會比直列引擎短一些,但是寬度卻會寬一些。

在不使用強制進氣系統的情況下,就是加大排氣量,像圖片中這具Lamborghini Aventador LP700-4的V12引擎,7.0L可榨出700hp最大馬力,如果12缸排成一直線,駕駛可能要坐在行李廂了。

利用廢氣推動的渦輪機,當然要放在排氣端,而且每一缸到渦輪機的距離要差不多,這樣渦輪效率才會高,所以排氣管在同一邊的直列引擎要外掛雙渦輪是非常簡單的,但是V型引擎要外掛單渦輪可就困難重重了,不管渦輪機放哪裡都不對,早期像是Nissan Cefiro或是Mitsubishi Galant外掛單渦輪,就出現排氣路徑過長或是不對稱的情形,加上進氣管路的配置,整個引擎室從上到下爬滿了管路,看起來非常凌亂且效率不佳,所以後來乾脆移植日規引擎,這樣問題比較少,可是,並不是每位車主都承受得住移植引擎這種瘋狂的方式,因此,V型引擎若要升級動力,就改裝機械增壓吧!
外掛渦輪一向是壓榨動力最快的方式,而這種方式被普遍使用於直列引擎中,施工難度也是最低。

雙渦輪增壓引擎最著名的算是Toyota 2JZ-GTE,透過強制進氣系統的加持,要創造出超過800p最大馬力並非難事。

機械增壓高成本 單渦容易雙渦難
多數機械增壓可以直接安裝於V型引擎夾角中,增壓器普利盤與曲軸普利盤使用皮帶連接,當空氣進入增壓器壓縮之後,再直接送往兩側進氣歧管,這樣的配置相當適合V型引擎使用,可是機械增壓並非沒有缺點。如果能有效降低進氣溫度,對燃燒效率是莫大的幫助,倘若加裝Intercooler在保桿內,過長的進氣路徑讓機械增壓喪失了原本的優點;機械增壓擁有低速即可開啟、但高速表現不佳的問題,這也是為何注重扭力的Muscle Car會選擇機械增壓的原因,機械增壓成本較高,不同容積效率的增壓器,就需要不同的模具,還有像是皮帶帶動會損耗較多動能、體積過大等缺點,這也是越來越多車廠使用渦輪取代機械增壓。
近幾年最受歡迎的就是BMW E9X 335i雙渦輪增壓引擎,使用廢氣推動的渦輪機,只要排氣管在同一邊,要外掛雙渦輪時在輕而易舉。

如果要把單渦輪改在Galant的V6引擎上,有其技術上的困難度,因此後期多直接移植VR4雙渦輪增壓引擎。

如果把V型引擎看成兩具直列引擎,然後分別在兩側排氣端外掛一顆渦輪機,不就成了雙渦輪增壓引擎,這樣聽起來似乎很有道理,但是這背後卻延伸出非常多問題。首先是空間,V型引擎雖然較短、但卻較寬,引擎室兩側的空間較小,渦輪放置的空間受到很大的限制;再者是進氣管路配置,是否會因為兩側空間不同,造成管路走法不同而導致兩側進氣效率不一樣等等;此外,電腦調校是另一門學問,兩側引擎的空燃比是否相同、出力是否平均等,諸多環節都是外掛雙渦輪無法普及的原因。

善於運用強制進氣系統壓榨動力的M.Benz,早期都是在V型引擎夾角中放一顆機械增壓,後期也都改成效率更好的雙渦輪增壓。

BMW F10 M5的V8引擎將雙渦輪放在V型夾角中,為縮短進氣路徑,Intercooler改為熱交換式,不過這種設定成本過高,售後改裝市場很難比照辦理。