豐田GT86動力系統(tǒng)改裝設計【含三維冬菇頭進氣電子圖、防傾桿電子圖、排氣電子圖、渦輪增壓器電子圖、說明書】

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From the car modification industry, the current situation and development to analyze, the car modification points for modification of performance and appearance modification. In this paper, we mainly study the is performance modifications. Next is the design of technical modification of a dynamical system of the car, adapted for the pressurization system, exhaust system modification, writing brush ECU system, cooling system modification, the insulation system modification, the strength of the body parts of the installation and other parts, and ultimately achieve purpose of the vehicle power system modification. This paper will be through writing and drawing, and combined with the physical map analysis refitting plan, a reasonable analysis of the change The purpose, principle and results of the installation. The final goal of the power system modification design to enhance the power of the car, to enhance the power of the car, to achieve more than 300ps, to make up for the weakness of the original vehicle power shortage, in the paper will be analyzed the results of the modification. Key words: Modification; power system; intake and exhaust system; ECU; cooling system IV 第1章 緒論 1 緒 論 1.1汽車改裝行業(yè)現狀及發(fā)展趨勢 隨著汽車產業(yè)不斷的發(fā)展，汽車的生產成本越來越低，越來越多的普通人個夠買得起汽車，汽車改裝也慢慢成為一種汽車的文化。汽車的擁有者們對汽車的個性化要求越來越多，最近幾年我國的汽車改裝市場也在飛快發(fā)展成長。同時，飛速發(fā)展的汽車改裝市場也面臨著沒有相關法規(guī)的問題，規(guī)模小、專業(yè)化低、品牌化少等大量問題，成為抵擋國內汽車改裝市場快速發(fā)展的絆腳石。據中國產業(yè)調研網發(fā)布的中國汽車改裝項目可行性分析與發(fā)展趨勢預測報告顯示，由于汽車市場的快速壯大，汽車改裝行業(yè)也會呈現新的發(fā)展趨勢。涉及到地汽車改裝的領域非常大，任何一個領域，都有他專業(yè)的要求，很多汽車的改裝店也都開發(fā)一些優(yōu)質服務。此外，在中國，很多新車上市之后，車商并沒有提供相應的改裝配件，4S店的改裝服務一般也只有安裝倒車雷達、定速巡航系統(tǒng)等。但是在其他地區(qū)，許多車商在新車發(fā)布上市后，都會針對相應的車子提供很多的改裝配件，并且為客戶提供比較詳細安全的改裝方案。不少汽車生產廠商自己就有自己的汽車改裝部門，為車主提供該車的改裝配件。在德國，汽車廠大都擁有專門的改裝公司。如Benz從成立一開始，就有許多御用和非全御用改裝公司為他們服務，這里面最有名的就是AMG。通過AMG公司改裝出來的高性能車可以直接地通過正規(guī)的Benz銷售系統(tǒng)到達客戶手里。BMW也有他們的御用改裝部門，他的高性能汽車部門將一些量產的發(fā)動機升級成高性能發(fā)動機安放在一些優(yōu)化過的量產車型上，成為M Power的版本。 1.2汽車改裝分類 汽車改裝是指根據客戶個人需要，將原廠車進行外觀、內飾以及性能的改動，主要包括外觀改裝和性能改裝兩種。 1.2.1性能改裝 性能改裝包括制動系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)、發(fā)動機動力、進排氣系統(tǒng)、供油系統(tǒng)改裝等。 制動系統(tǒng)：制動系統(tǒng)升級有很多方法，例如除了更換更大的剎車碟和多活塞的剎車卡鉗以及高性能、抗熱衰減性能好的剎車片，還可以換上質量更好的制動液，或者改用高壓制動油管。還有其他的方法就是換上級別更高的剎車總泵，用來提高剎車踏板的輔助推力。就制動片來說，基本可分兩種：1、普通車輛使用，工作溫度在至之間；2、賽車專用，工作溫度在至之間，高溫的剎車片應避免在普通路上使用，因為在沒有達到額定工作溫度之前，無法提供應有的制動效果，產生制動不穩(wěn)定的情況。 舒適性和操控性一直以來就是無法兼顧的兩個方面。和汽車操控穩(wěn)定性密切相關的一個重要結構就是車輛的懸掛系統(tǒng)。市場上大部分的普通汽車生產廠家都會在汽車上安裝偏軟的減震系統(tǒng)，用來得到比較普通的舒適型的操控感受。這樣的懸掛匹配正常的駕駛完全是足夠的，但如果要用來面對高性能的操控就表現出有些力不從心了，因此汽車懸掛系統(tǒng)的改裝也很重要。 懸掛系統(tǒng)：懸掛系統(tǒng)的改裝一般可分為更換避震器、強化懸掛結構桿、加裝平衡桿等。其中效果最好的也是大部分人都會選擇改裝的就是避震器。避震器的改裝事實上就是換裝阻尼更硬、質量更好并且可以跟彈簧更加匹配的避震器。選擇合適的避震器是十分重要的，要在舒適性和操控性之間取得平衡十分艱難，但是在賽車上，追求的是操控的極致，這種情況就會選用阻尼很硬的避震器而不會考慮任何的舒適性。 普通汽車改裝應從實際需求出發(fā)，弄清楚自己的需要之后再進行改裝，不能只是一味地盲目跟從別人的看法。在滿足自身需求的舒適性和動力性的時候，一定要注意保證汽車的安全性以及合法性。盲目改裝只會讓自己失去樂趣，還會造成危險。 發(fā)動機動力：發(fā)動機對于車來說就如同心臟對于人，一輛車最重要的機構就是發(fā)動機。發(fā)動機的改裝方向大致包括改裝進氣、排氣、點火系統(tǒng)等方面。 進氣系統(tǒng)：空氣濾清器是空氣進入發(fā)動機的一個關卡，它負責過濾進入發(fā)動機的空氣，在喜歡改裝車的車主看來，原廠的濾清器進氣量是十分不足的。因此改裝車的時候都會改裝進氣系統(tǒng)。改裝用的空氣濾清器大多采用特制材料，能夠在濾凈空氣的同時，增加空氣流量和流速，從而讓燃料燃燒更充分，提高發(fā)動機效率，原廠的空氣濾清器是一次性產品，而改裝用高流量空氣濾清器或者是冬菇頭，可清洗，重復使用，十分環(huán)保。 排氣系統(tǒng)：發(fā)動機做功后會排出廢氣，排氣效率的高低直接關系到發(fā)動機性能的高低。原廠的汽車排氣管道較為細小，排氣聲浪低沉，排氣效率地，影響發(fā)動機動力性能。在改裝好進氣系統(tǒng)之后，排氣效率也需要改善。目前排氣系統(tǒng)的改裝大多采用改變排氣的中、前段，去除消音器等凈化裝置，縮短排氣過程，廢氣只經過簡單處理就排出，改裝后車輛動力性將大大提高。改裝后的排氣系統(tǒng)在加速時會有動聽的排氣聲浪發(fā)出，但是排氣共震不能夠過于明顯，不然長時間駕駛汽車時會使駕駛者更容易產生疲勞感。 供油系統(tǒng)：發(fā)動機的理想空燃比為，但如果在高轉速、高負荷時想要獲得較強的動力輸出，通常要將空燃比提高到至之間。供油系統(tǒng)的改裝就是要在需要增加供油的時候提高供油量，增加空燃比，判斷供油系統(tǒng)的好壞的依據就是是否能夠在正確的時間提供正確的供油量。供油系統(tǒng)的改裝可分為硬件改裝和軟件改裝兩個方向，硬件改裝的目的是提高單位時間的供油量。軟件改裝主要是刷寫燃油噴射程序，原車的供油程序是綜合了廢氣控制、油耗經濟性、運轉穩(wěn)定性、引擎材料耐用性等方面之后的設定，所以在發(fā)動機動力輸出性能上，大多無法滿足追求高性能的車主的使用要求，比如在高轉速和高負荷的情況下，這是需要更加高的動力輸出，然而原廠的供油系統(tǒng)可能會出現供油不足的情況，這就需要通過改裝供油系統(tǒng)來改善。 1.2.2外觀改裝 汽車外觀的改裝一直以來都是大多數人會選擇的改裝項目之一，改變汽車外觀最簡單的方式就是加裝空氣動力套件?？諝鈩恿μ准话惴Q為大包圍，主要包括前后包圍、發(fā)動機蓋、側裙、尾翼等，有時我們可能看到在原廠包圍上會加裝一片下擾流板，俗稱前唇或者下唇。加裝空氣動力套件除了可以讓車輛更有觀賞性，以及更加有運動氣息外，最重要的還是要有更好的空氣動力性。 一般的外觀改裝主要包括車身拉花、車身貼膜、前后杠、大包圍、后擾流板、發(fā)動機蓋、等。 1.3本文主要研究內容 本文主要研究針對豐田GT86車型的動力系統(tǒng)改裝。從汽車改裝行業(yè)的現狀和發(fā)展開始分析，目前汽車改裝分為性能改裝和外觀改裝，本文主要研究的是性能改裝。接下來就是對該車的動力系統(tǒng)的改裝技術設計，分為增壓系統(tǒng)改裝、進排氣系統(tǒng)的改裝、ECU系統(tǒng)的刷寫、冷卻系統(tǒng)的改裝、隔熱系統(tǒng)的改裝、車身強度件的加裝等部分，最終達到對該車動力系統(tǒng)改裝的目的。本文中將通過文字與繪圖以及與實物圖結合的方式分析改裝方案，合理分析改裝的目的、原理以及結果。 本次動力系統(tǒng)改裝設計的最終目標為提升汽車動力性，提升汽車動力，達到300ps以上，彌補原車動力不足的弱點，在論文中會對此次的改裝結果進行分析。 3 第2章 發(fā)動機增壓系統(tǒng)改裝 2 汽車發(fā)動機增壓系統(tǒng)改裝 2.1 增壓系統(tǒng)改裝目的分析 渦輪增壓器的工作原理就是壓縮空氣來增加空氣密度，使單位體積含氧量增加，從而增加進氣量。當發(fā)動機排氣時，廢氣推動渦輪轉動，從而帶動渦輪另一端的葉輪轉動，葉輪轉動使進入濾清器之后的空氣壓強升高，提高進氣量，發(fā)動機噴油量隨之增加，因此，發(fā)動機的輸出功率隨之增加。 渦輪增壓器有四個主要優(yōu)點：1、提高發(fā)動機升功率。不改變發(fā)動機排量，就可以增加空氣密度，使得發(fā)動機噴油量增加，提高發(fā)動機的功率，使發(fā)動機的功率及扭矩增加到。2、改善發(fā)動機的排放。渦輪增壓器發(fā)動機通過改善發(fā)動機的燃燒效率，減少燃燒不充分而產生的污染物。3、提供高原補償的功能。在高海拔地區(qū)，氧氣含量較低，渦輪增壓發(fā)動機就可以克服因氧含量降低導致的發(fā)動機的功率下降。4、提高燃油經濟性，降低油耗。渦輪增壓發(fā)動機燃燒效率高，可以節(jié)省燃油到。 2.2 增壓系統(tǒng)改裝原理分析 渦輪增壓器結構原理：廢氣渦輪增壓器主要由渦輪和葉輪一起一些其他控制元件組成，葉輪和渦輪安裝在同一根軸上，當發(fā)動機排氣時，廢氣推動渦輪轉動，從而帶動渦輪另一端的葉輪轉動，葉輪轉動使進入濾清器之后的空氣壓強升高，提高進氣量，發(fā)動機噴油量隨之增加，因此，發(fā)動機的輸出功率隨之增加。 空氣增壓后，汽油機壓縮和燃燒時的溫度和壓力都會增加，爆燃傾向增加。汽油機排氣溫度比較高，不宜采用增大氣門重疊角方式來加強排氣的降溫，這樣會降低壓縮比也會造成燃燒不充分。另外，汽油機的轉速比較高，空氣流量變化大，很容易造成渦輪增壓器反應遲滯。針對渦輪增壓汽油機使用時出現的一些問題，研究人員不斷進行實驗改進，使渦輪增壓汽油機的運行效果越來越好。如圖2.1和2.2 渦輪增壓器的功率相關計算過程如下： 1） 絕熱膨脹功 表示廢氣在渦輪中所能做功的最大值 （2-1） 式中為廢氣絕熱指數， 為廢氣氣體常數， 為滯止溫度， 為增壓比， 2）渦輪功率 (2-2) 式中為廢氣每秒進入渦輪的流量 為單位時間內通過的空氣量 (2-3) 為渦輪的機械效率，取值范圍為0.95~0.99，這里取0.98； 為有效效率，取值范圍為0.75~0.80，這里取0.79； 為實際渦輪輸出功率。 在上述計算過程中，和為此車型和此改裝件官方數據，經過計算，增加渦輪之后，發(fā)動機功率將增加39kw左右。 圖2.1渦輪增壓器電子圖 圖2.2渦輪增壓器實物圖 圖2.1為渦輪增壓器的簡圖，圖2.2為渦輪增壓器的實物圖。當發(fā)動機運行時，廢氣從排氣管排出，流經渦輪，帶動渦輪旋轉從而帶動另一端的葉輪轉動，葉輪對進氣管吸進的空氣進行增壓，使進入發(fā)動機燃燒室的空氣變多，從而提高發(fā)動機燃燒效率。本次改裝方案選用 Turbine Kit BRZ/86用渦輪套件，有一套轉為豐田GT86車型設計的渦輪增壓改裝套件，經過長期的使用測試，此改裝套件擁有較好的動力性、耐用性，所以此次改裝設計選擇此套件。 2.3 增壓系統(tǒng)改裝結果分析 本款渦輪套件使用的是T518Z渦輪本體，與原廠最高輸出200ps/7000rpm相比，可以直接提升到317.6ps/6760rpm，最高輸出也提升至將近325.8PS，最高扭矩也從原廠的205Nm/6600rpm提升到367.5Nm(37.5kgm)/3344rpm，最高扭矩提升162.5Nm。如圖2.3、2.4、2.5 圖2.3發(fā)動機馬力扭矩圖 圖2.4改裝后汽車加速測試數據圖1 圖2.5改裝后汽車加速測試數據圖2 改裝后0-100km/h加速時間為5.8秒原廠0-100km/h加速時間為6.9秒，改裝使加速時間提升1.1秒；改裝后0-400m加速時間為13.8秒，原廠0-400m加速時間為15秒，改裝提升1.2秒。 13 第3章 發(fā)動機進排氣系統(tǒng)的改裝 3 發(fā)動機進排氣系統(tǒng)的改裝 3.1 發(fā)動機進氣系統(tǒng)改裝 3.1.1進氣系統(tǒng)改裝目的分析 發(fā)動機的工作需要大量空氣，外界空氣首先要經過濾清器過濾之后才能進入燃燒室，濾清器是進氣系統(tǒng)不可或缺的組成部分，大部分原廠的濾清器都是普通的一次性產品。改裝用的濾清器都是由特殊的化學纖維制成，可清洗反復使用，更加環(huán)保，它能夠在過濾空氣的同時，提高空氣流量和流速以上，從而提高發(fā)動機燃燒效率，提升動力性。 3.1.2進氣系統(tǒng)改裝原理分析 進氣系統(tǒng)由空氣濾清器、空氣流量計、進氣壓力傳感器、節(jié)氣門體、附加空氣閥、怠速控制閥、諧振腔、動力腔、進氣歧管等組成。 進氣系統(tǒng)的改裝主要就是提高發(fā)動機‘容積效率’，發(fā)動機進氣系統(tǒng)改裝一般分為以下幾個方向： 一、空氣濾清器的改裝最直接的辦法就是安裝高流量空氣濾清器。改裝高流量空氣濾芯能夠減小發(fā)動機進氣阻力，而且能夠提高發(fā)動機運轉時單位時間的進氣量及容積效率，當空氣流量計量測出進氣量的增加后，將信號傳遞給ECU，ECU立即控制噴油嘴噴出更多的燃油來匹配對應的空氣流量，使得更多的油氣混合物進入汽缸，使汽車發(fā)動機燃燒效率增加，提高發(fā)動機的動力性。如果單一的更換空氣濾芯不能夠滿足需求，該可以把空氣濾清器總承改裝成俗稱〃香菇頭〃的濾芯外露式濾清器，進一步減小發(fā)動機進氣阻力，提高發(fā)動機的進氣效率。 二、進氣道的改裝主要在于兩方面，一是進氣道的形狀、二是進氣道的材料。一、改變進氣道的形狀目的在于增加進氣的流速，但這類產品通常為專車專用，不同的車子進氣道要求不同，因此局限性較大；二、一般情況下改裝進氣道都會選用質量更輕以及不吸熱的材料，目前最常用的就是碳纖維的材質，碳纖維吸熱能力十分低，可以使進氣的溫度完不受發(fā)動機的高溫影響，增加進氣密度，使得單位體積的含氧量提高，從而提高發(fā)動機動力，這種改裝的效果很好，但由于成本過于高，因此選用改裝進氣道材料方案的用戶較少。通常用戶會選擇同時改裝進氣道的形狀和材料來追求最好的改裝效果，此時將空氣濾清器一起拆除，把進氣口延伸至車外，直接對準前方，可以隨車速提高增加進氣壓力，提高進氣量。 三、直噴式歧管在專業(yè)比賽用車上面通常選擇犧牲低扭表現，重點在于調教賽車在高轉速時候的動力輸出，因此都采用縮短進氣歧管和拆除空氣濾清器的方法，用來進一步消除進氣阻力，來獲得最優(yōu)質的高轉速的動力輸出表現。傳統(tǒng)的車型一般都是前方安置排氣，后方安置進氣，在換裝直噴式進氣歧管后，將要面對的挑戰(zhàn)就是，如何能夠使發(fā)動機獲得足夠量的新鮮空氣。所以，直噴式的進氣歧管搭配經過空氣動力學設計的碳纖維進氣道是最合理有效的改裝方案，這也是賽車廠商一直以來的選擇。 四、二次進氣，市場上有很多二次進氣改裝件，受到很多消費者的選用，當然成本也不低。"二次進氣"的原理是除了從進氣道中的空氣濾清器吸入空氣之外，還可以從發(fā)動機的管路上另外安裝一種進氣裝置，來增加空氣流量，達到提高容積效率的目的。二次進氣改裝后，效果最明顯的是在低轉速的時候，如果在高轉速時節(jié)氣閥全開，大量空氣被吸入發(fā)動機地時候，二次進氣裝置所能引入的空氣量相比之下就無法產生很大的影響了。在進行很大程度的進氣系統(tǒng)改裝時，就要考慮發(fā)動機ECU中的供油系統(tǒng)與進氣系統(tǒng)的匹配了。如果只是一味的增強進氣效率，但供油系統(tǒng)無法匹配對應的供油量，結果就是無法完成提高發(fā)動機動力的目標，因為發(fā)動機需要的是比例適當的油氣混合物而不只是大量的空氣。此外在實用上必須考慮噪音的問題。如圖3.1和3.2。 圖3.1空氣濾清器改裝件實物圖 圖3.2空氣濾清器改裝件電子圖 此次改裝選用的是與渦輪增壓器配套的干式冬菇頭風箱進氣，進氣直徑分別為和，大大增加了進氣量，提高進氣量高達，提高進氣效率并是發(fā)動機效率增加。并且該濾清器可清洗重復使用，較原廠濾清器來說，更具有高效性、環(huán)保性以及性價比。 3.1.3進氣系統(tǒng)改裝結果分析 本次改裝加大了發(fā)動機進氣量，提高進氣量達到，空氣進入增加，經過空氣流量傳感器檢測之后，電腦將根據空氣流量數據進行計算，從而加大燃油的噴射量以匹配增加的空氣量，使得燃燒室內的油氣混合物增加，使發(fā)動機效率增加。 3.2 發(fā)動機排氣系統(tǒng)改裝 3.2.1 排氣系統(tǒng)改裝目的分析 排氣系統(tǒng)：發(fā)動機做功后會排出廢氣，排氣效率的高低直接關系到發(fā)動機性能的高低。原廠的汽車排氣管道較為細小，排氣聲浪低沉，排氣效率地，影響發(fā)動機動力性能。在改裝好進氣系統(tǒng)之后，排氣效率也需要改善。目前排氣系統(tǒng)的改裝大多采用改變排氣的中、前段，去除消音器等凈化裝置，縮短排氣過程，廢氣只經過簡單處理就排出，改裝后車輛動力性將大大提高。改裝后的排氣系統(tǒng)在加速時會有動聽的排氣聲浪發(fā)出，但是排氣共震不能夠過于明顯，不然長時間駕駛汽車時會使駕駛者更容易產生疲勞感。 3.2.2 排氣系統(tǒng)改裝原理分析 排氣系統(tǒng)大致可以分為直排式排氣和回壓式排氣，直排式排氣的聲浪和排氣管口徑都相對較大，排氣過程順暢，適合高速行駛?；貕菏脚艢獾穆曇粝鄬碚f比直排式排氣要小很多，回壓式排氣在排氣過程中可以讓廢氣形成回壓，保證發(fā)動機的低扭輸出。而回壓式排氣的聲浪在轉速達到到轉時會爆發(fā)出來。 排氣管通常分為頭段、中段、尾端。每一段都有自己不同的效果和對車輛提升性能的能力，選擇怎樣的改裝方案十分重要。頭段：一般稱為芭蕉，更換頭段通常可以使汽車發(fā)動機的動力性得到提高，通常會增加到匹馬力左右，這也是在初級改裝中提升動力的一個有效的途徑。而且改裝芭蕉之后，發(fā)動機的排氣聲音會增大。也有一些改裝車的發(fā)燒友會選擇自己設計并且制造排氣管，或者是購買不同品牌的排氣管進行焊接，這樣也可以達到理想的效果。一些用戶為了得到動聽迷人的排氣聲浪，會在尾段選用直排式尾段，中段會選用回壓式排氣來彌補低扭輸出，讓車輛在低扭的動力有所增強，這也是現在大多數人選用的改裝方案。尾段的改裝是最初級的改裝了，尾段的體積不大，但尾段是提供聲浪的主要部分。 原廠使用的排氣系統(tǒng)是在眾多工程師的反復調教、設計下所生產出來的。工程師們充分考慮了汽車行駛過程中的動力性、環(huán)保性、燃油經濟性和生產成本，經過反復測試所得到的排氣系統(tǒng)，能夠合理的與該車輛搭配。對于小排量汽車來說，由于車輛使用僅限于普通代步，因此不需要過多考慮高轉速動力輸出，只需要考慮低扭輸出，而原廠排氣恰好能夠滿足這一點，通過排氣不順產生的回壓，可以增加低扭情況下的動力性，彌補動力不足，并且適合城市道路使用。 注意事項：并不是聲浪越大，發(fā)動機的馬力就越大，這是一個錯誤的看法。所以想要發(fā)動機的動力提升，不能夠僅僅改裝排氣的尾段。排氣的中尾段是排氣消音的主要區(qū)域，尾段在消音過程中其主要作用。所以改裝直排式尾段，就可以得到很大的的排氣聲浪，但不會使發(fā)動機的動力有明顯的提升。 在改裝排氣系統(tǒng)的時候，要充分考慮自己的需求，自己對車輛操控和動力的要求，如果你比較追求低扭的輸出，不是很在意高轉速的輸出的話，建議慎重改裝排氣系統(tǒng)。因為改裝排氣的結果就是犧牲低扭輸出，來換取高轉速下的動力輸出的。 此車原廠排氣方式為回壓式排氣，而此次改裝將改換為直排式排氣，回壓式排氣系統(tǒng)內有一個回壓鼓，廢氣從發(fā)動機內部排出后將會在回壓鼓內形成回壓，導致廢氣排放較為緩慢，影響排氣效率，而回壓式排氣取消了回壓鼓的設計，使得排氣更加順暢。改裝后的排氣質量更輕，直徑更大，因此較原廠相比，不僅能夠使排氣效率增加，也起到一部分降低整車質量的作用。 本次排氣改裝選用街道版排氣，相對于其他排氣品牌如：、天蝎排氣等來說，街道版更適合日常使用，排氣聲浪相對較小，不會造成太大的噪聲，適合普通城市街道駕駛。 圖3.3發(fā)動機排氣改裝實物圖 圖3.4發(fā)動機改裝件電子圖 圖3.5豐田GT86原廠排氣 3.2.2 排氣系統(tǒng)改裝結果分析 如圖3.3、3.4和3.5，圖3.3是排氣改裝件實物圖，圖3.4是排氣改裝件電子圖，圖3.5是豐田GT86原廠排氣。1、通過圖片分析，改裝排氣相對原廠排氣重量更輕，原廠排氣大概在左右，而改裝排氣重量只有左右。2、改裝排氣管道直徑比原廠排氣更大，使得排氣速度增加，使得發(fā)動機排氣更為順暢，效率增加，從而提升發(fā)動機馬力，提高汽車動力性。3、原廠排氣將聲浪收在排氣管內無法釋放，而改裝排氣尾段比原廠排氣更為粗大，將排氣聲浪完美釋放，提高了發(fā)動機和排氣的聲浪，滿足改裝玩家駕駛樂趣的要求。 第4章 其他配套系統(tǒng)改裝 4 其他配套系統(tǒng)改裝 4.1 ECU程序刷寫 4.1.1 ECU程序刷寫目的分析 ECU數據刷寫，俗稱刷ECU，它主要有三個方面的應用：一、新車出廠時進行車輛數據的記錄，二、可以利用汽車ECU進行汽車修理檢測，三、用于汽車改裝，改善動力系統(tǒng)匹配以及功能性要求。在ECU設計時，程序和數據是分開存放和管理的。ECU數據根據控制任務的不同性質，可分為多個數據區(qū)域，例如零部件信息配置區(qū)域、動力參數區(qū)、排放參數區(qū)、故障診斷區(qū)等。不同的場合會用到ECU的不同部分的數據，因此需要將這些數據進行分開管理。比如，汽車整車裝配廠只需要該車的不同零件裝配的信息，汽車發(fā)動機廠則需要發(fā)動機方面的信息，用于調教發(fā)動機的性能，修理廠則需要汽車故障信息，便于檢測維修。汽車改裝方面所進行的ECU刷寫大多目的為調整發(fā)動機噴油系統(tǒng)，來改善發(fā)動機動力。 4.1.2 ECU程序刷寫原理分析 ECU是汽車的信息管理中樞，是汽車的大腦，我們可以根據自己的需要進行刷ECU，我們可以通過刷寫ECU來增強汽車的動力，也可以用來減弱動力。 簡單原理如下。1.ECU控制著引擎的運行。2.ECU控制引擎運轉所需要的各個部分，如進氣量，噴油量，點火時間等，所以發(fā)動機的性能取決于ECU的控制。3.發(fā)動機在不同工況下運轉時，所有的信息以數據庫方式記錄在ECU中。4.刷ECU的實質就是修改這個數據庫。因此，在發(fā)動機可承受范圍內增加發(fā)動機的動力性，改善發(fā)動機動力輸出，最根本的方法就是改變ECU中的數據。 刷ECU只是優(yōu)化汽車發(fā)動機和ECU的參數，一切的改裝都必須保證發(fā)動機的運轉的安全性以及保證發(fā)動機的使用壽命，改裝必須留有一定的余地，保證絕對的安全，讓發(fā)動機在改裝后能夠在一個平穩(wěn)安全的區(qū)域運行，而不是讓發(fā)動機工作在極限狀態(tài) ；因此刷寫ECU不會損害到汽車的安全性和使用壽命。其實，一般來說，只要能夠順利讀取到ECU的數據，刷寫ECU是一件十分簡單快捷的改裝項目。我們一切的改裝，一切對于汽車動力提升的基礎，都是以不影響耗油，不影響保修，不影響車檢為前提的。汽車ECU的刷寫升級是必不可少的，在硬件改裝結束之后，ECU的升級可以使各硬件之間匹配的更加完美，汽車的動力性得到最大化的提升。不同車輛的ECU的刷寫升級是不同的，每一輛車的ECU刷寫都需要根據每個車的硬件配備和使用需要而決定，在了解到車主需求之后，首先利用專業(yè)設備讀取該車原廠數據，再根據該車硬件配備和使用需求進行專屬的數據修改。ECU這樣的升級方式對汽車現有的電子系統(tǒng)不會產生任何不良影響，原廠診斷電腦并不會發(fā)現程序上的變動，也不會有無法消除的故障碼出現，更不會影響回原廠作診斷。 ECU刷寫主要改寫方面有發(fā)動機氣門開閉時間、發(fā)動機噴油量、點火提前角等，主要目的在于匹配相應的硬件改裝。 目前市面上主要提供ECU刷寫改裝服務的品牌有： 1、 德基德克：一家德國公司，2005年進入中國市場，是歐洲最大的ECU生產廠商之一。 2、 艾森：中國公司，2006年創(chuàng)立，是目前中國ECU刷寫改裝服務行業(yè)的領跑者。 3、 Remaps：德國公司，擁有20年汽車ECU開發(fā)經驗，目前世界排名第一，行業(yè)內口碑十分好。 目前市面上的大部分消費者都會選擇上面三個品牌的改裝服務，本次改裝，我選擇德國Remaps品牌，具體原因如下： 1.德國Remaps在德國已經有將近20年的ECU調校經驗，在扭博格林賽道調校過的賽車更是數不勝數，民用車經驗之豐富更不在話下，也是目前支持國產車升級范圍國內最多的品牌； 2.真正的一對一個性化的正版程序，各大汽車品牌原程序80%以上來源自德國BOSCH.全球最頂尖的ECU程序出自德國,各種怪獸超跑以及場地賽車ECU調校均源自德國工程師調校； 3.在國內目前雖然很多ECU升級品牌，但1/3左右的品牌只針對大眾奧迪品牌，而另一部分卻只有單一的1種程序，更多的是直接使用盜版ECU程序，而德國Remaps調校的車型包括歐、韓、美、日以及國產的汽油車和柴油車，貨車，大巴，輪船，游艇，拖拉機，摩托車，甚至工業(yè)發(fā)動機。針對每種車型都有5種以上的動力調校模式（實際上德國Remaps可以為每臺車調校十幾種動力模式，比如原車200匹的渦輪發(fā)動機，可以改根據各人要求改到220，230，240，250，280，300.....直至到400匹以上）； 4.技術上可以自主研發(fā)ECU接線圖，因此可升級車型會遠遠超越其他品牌，而ECU程序除了做ECU動力升級還可以做DSG波箱升級，更有獨門秘技：如屏蔽三元催化、氧傳感器、EGR廢氣再循環(huán)、柴油車DPF，針對重度改裝的改高凸輪軸調校，加大缸徑，換發(fā)動機，換渦輪等一系列個性化調校。 5.刷寫成本低，性價比最高，無論動力提升程度，還是升級ECU后汽車行駛平順性，靈敏性，燃油經濟性，穩(wěn)定性都毋庸置疑；另外還可以提供進氣，排氣，個性化加裝等升值配套服務； 6.動力提升可根據個人需求可以單獨調整，售后服務體系完善； 總的來說就是性價比高、品牌效應高、經驗豐富、售后體系完善、值得信賴。 Remaps針對每種車型都有5種以上的動力調校模式，分別為： 1：ECO TUNING 省油模式,針對客戶的要求將程序按照最省油的模式調校,提升5%； 2：第一階段程序 STAGE 1，綜合性最好的程序，可以兼容93汽油，動力與油耗兼顧； 3：第二階段程序 STAGE 2，根據97號汽油特性調校，比較偏向動力的調校，適合喜歡加速推背強的愛車人士,適當配合進氣排氣改裝，會讓第二階段程序發(fā)揮得更好； 4：賽車程序 RACING TUNING必須配合全部進氣，排氣全段直排，該程序非常暴力，適合在賽道或喜歡極速的愛車人士，但必須配合最基本的進氣排氣，否則賽車程序無法真正發(fā)揮； 5：第三階段 STAGE 3：需要對全車進行強化，例如鍛造活塞，高凸輪軸，強化缸體，鍛造曲軸等一系列的強化，方可以讓您的愛車可以在該程序下安全運行，否則原車硬件無法承受強大的功率和扭矩； 6：在以上幾種模式基礎上再按照每位車主不同的要求個性化調校； 本次改裝選擇的是德國Remaps針對豐田GT86個性化設計的第二階段程序 STAGE 2，STAGE 2是專門為豐田GT86車型設計的程序，STAGE 2刷寫要求是車輛增加渦輪后并且對進氣和排氣系統(tǒng)都經過優(yōu)化，此時車輛硬件方面都得到優(yōu)化，可以和程序匹配的更加完美，獲得最優(yōu)的動力升級。 4.1.3 ECU程序刷寫結果分析 刷寫ECU之后，根據測試得如圖4.1 圖4.1刷寫ECU之后發(fā)動機馬力扭矩圖 改裝后1、發(fā)動機動力提高。2、原廠油耗為10L/100km，改裝之后油耗為8.5L/100km，油耗降低。3、發(fā)動機進排氣以及供油系統(tǒng)配合更加完美。4、發(fā)動機運轉更加平順，換擋更加平穩(wěn)，動力銜接更加完美。5、解決了原廠發(fā)動機以及離合器配合問題。 4.2 冷卻系統(tǒng)改裝 4.2.1 冷卻系統(tǒng)改裝目的分析 發(fā)動機基本理論時，大家知道發(fā)動機是一種內燃機，那么發(fā)動機在運轉做功過程中必將產生大量的熱，發(fā)動機的溫度急劇上升，如果此時發(fā)動機得不到良好的冷卻，降低溫度，就會導致發(fā)動機由于溫度過高而損壞。此時就需要發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)發(fā)揮作用，將發(fā)動機內部的熱量及時的吸收并運送到發(fā)動機外部進行散發(fā)，確保發(fā)動機在合適的工況下運轉。 發(fā)動機有兩種冷卻方式，1、是用水來充當介質的水冷系統(tǒng)，發(fā)動機內部高溫熱量先傳遞給冷卻液，冷卻液將熱量帶出發(fā)動機，散發(fā)到空氣中；2、是用空氣來充當介質的風冷系統(tǒng)，發(fā)動機的熱量直接散發(fā)到空氣中，從而達到降溫效果。因為水冷系統(tǒng)冷卻均勻，效果好，并且發(fā)動機運轉時較為穩(wěn)定，震動和噪音較小，所以當今發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)以水冷系統(tǒng)為主。無論我們采用風冷還是水冷的方式，冷卻系統(tǒng)都必須能夠將發(fā)動機的溫度維持在合理的溫度，讓發(fā)動機能夠在正常的工況下運轉。 4.2.2 冷卻系統(tǒng)改裝原理分析 水冷系統(tǒng)組成及工作原理： 水冷卻系統(tǒng)可靠性高、體積小、運轉安靜。目前發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)以水冷系統(tǒng)為主，水冷卻系統(tǒng)主要由水箱、風扇、水泵、水管、水套、節(jié)溫器和水溫監(jiān)測、控制裝置等組成。 水冷系統(tǒng)用冷卻液作為介質，發(fā)動機內部零件的熱量先傳給冷卻液，冷卻液將熱量運送至發(fā)動機外，再散發(fā)到大氣中去，從而降低引擎的溫度，起到降溫作用，散熱后的冷卻液再重新流回到高溫機件處，進行下一個冷卻循環(huán)。因此，想要保證發(fā)動機在合理的溫度下運轉，只需要合理的調節(jié)水冷系統(tǒng)的冷卻線路和強度。 水冷系主要零部件：???? 1、膨脹水箱? 膨脹水箱，其上方連接水箱加水管，下方連接水泵的進水管，大多用半透明材料制成。??? 2、散熱器? 為了獲得高效的散熱能力，散熱器大多選用高導熱性的材料，散熱器一般可分為管片式散熱器和管帶式散熱器兩種。? 管片式散熱器由許多冷卻管和散熱片組成。冷卻管是焊接在上、下貯水室之間的直管，是冷卻液的通道。 管帶式散熱器中散熱帶與冷卻管相間排列。散熱器芯一般多用導熱性好的黃銅、鋁或鋁錳合金制造。? 一般的水冷系統(tǒng)的散熱器蓋都安裝有閥門，正常情況下，閥門是閉合的，此時冷卻系統(tǒng)與大氣是隔斷開來的，使水蒸氣留存在散熱器內部，從而增加冷卻系統(tǒng)里面的的壓力比大氣壓要高，提高冷卻液的沸點，防止發(fā)生開鍋現象。當冷卻系統(tǒng)內部的水蒸氣過量時，冷卻系統(tǒng)內部的壓力增加，當達到一定限度時，閥門自動開啟，排出部分水蒸氣，使冷卻系統(tǒng)內維持正常的壓力，防止散熱器由于高壓而損壞。???? 3、風扇? 風扇—般安裝在散熱器后面，并與水泵同軸。風扇的作用是提高流經散熱器的空氣流速和流量，以增強散熱器的散熱能力。???? 4、水泵? 水泵運轉時，帶動冷卻液流動，使冷卻液不停的在冷卻系統(tǒng)中循環(huán)，以達到對發(fā)動機的冷卻作用。當發(fā)動機運轉時，發(fā)動機曲軸輪連接散熱器的風扇，帶動風扇轉動，從而帶動與風扇同軸的水泵進行運轉，達到冷卻作用。 5、水冷卻強度的調節(jié)裝置? 在我們日長沙使用汽車的時候，經常會遇見不同的環(huán)境條件，發(fā)動機也會在不同工況下運轉，因此，為了使發(fā)動機在不同環(huán)境和工況下都能夠正常平穩(wěn)的運轉，我們需要根據發(fā)動機的不同運轉工況來調節(jié)發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)強度。通常我們可以通過兩種方法來調節(jié)冷卻系統(tǒng)的強度：1、改變空氣流量，可以通過改變汽車進氣格柵開合的程度來改變汽車行駛的時候空氣的流量，同時可以改變散熱器風扇的運轉速度來改變風量。2、改變冷卻液流量，利用安裝在氣缸蓋出水口處的節(jié)溫器來控制冷卻液的流量 4.2.3 冷卻系統(tǒng)改裝結果分析 本次冷卻系統(tǒng)改裝主要項目為改裝中冷器，選擇的改裝件為Fuel Force水箱油冷一體件。相對原廠中冷器以及Fuel Force加大中冷器來說，Fuel Force水箱油冷一體件容量更大為，而Fuel Force加大中冷器容量則為，原廠中冷器容量則為更加小的。原廠水箱的厚度為，Fuel?Force全鋁加大水箱的厚度為，Fuel?Force水箱油冷一體的厚度為。如圖4.2 原廠的水管接口是強化塑料，而改裝水箱的材質均為全鋁。有效地保障了車友在享受愛車的操控與速度時，不用擔心水溫過高使得水箱接口爆裂。水箱的容量與厚度均比原廠增多，一是增加水箱鋁面與空氣的接觸面積，二是增大了循環(huán)的時間。這兩者使水在冷空氣中接觸的面積變大，時間變長，從而更好的達到對車子的降溫效果。 圖4.2原廠中冷器、加大中冷器以及水箱油冷一體件對比圖 4.3 隔熱系統(tǒng)改裝 4.3.1 隔熱系統(tǒng)改裝目的分析 隔熱棉通常安裝在汽車發(fā)動機蓋的下面。它可以起到發(fā)動機隔音、隔熱、減少共振、預防機蓋變色等作用。還可以防止由于下雨而產生的水蒸氣的升騰作用。在北方地區(qū)，冬天的時候，隔熱棉可以有效地保護發(fā)動機溫度。由于引擎蓋長時間處于引擎上方，引擎運轉的熱量大部分都會傳導給引擎蓋，長時間下，引擎蓋會因為高溫的原因從而與其他部位產生色差。隔熱棉還可以隔絕發(fā)動機艙運轉時產生的噪音。隔熱棉不會對發(fā)動機艙的散熱性產生影響，但是會增加發(fā)動機艙的散熱系統(tǒng)的工作壓力。 4.3.2 隔熱系統(tǒng)改裝原理分析 一些廠家在汽車出廠之后取消了發(fā)動機艙隔熱棉，主要是為了節(jié)約成本，也有一些廠家配置了隔熱棉。此次改裝我們采用一種高隔熱和防燥的材料。 4.3.3 隔熱系統(tǒng)改裝結果分析 改裝后，發(fā)動機艙的隔熱性能、隔音性能得到提升。如表4.1 表4.1安裝隔熱棉前后對比 安靜情況下怠速 50km/h 80km/h 120km/h 行駛20分鐘后發(fā)動機機艙蓋溫度 裝有隔熱棉 42.5分貝 64.6分貝 67.9分貝 71.4分貝 35.4度 無隔熱棉 44.6分貝 65分貝 71.8分貝 76.1分貝 53.6度 差值 2.1分貝 0.4分貝 3.9分貝 4.7分貝 18.2度 4.4 防傾桿加裝 4.4.1 防傾桿加裝目的分析 1.前防傾桿——為了控制前輪傾角，減小側傾，我們需要在汽車的前橋上安裝防傾桿，和前輪相連接。 2.方向前束平衡拉桿——由于一般車輛為前輪驅動，并且是前輪轉向，因此，為了保證前輪傾角。使轉向輪具有循跡能力，我們需要在前輪下擺臂上安裝此構建，以控制轉向輪的對稱性。 3.頂巴——通常頂巴安裝在避震器的底座頂端。用來增強發(fā)動機艙的整體的剛性，消除汽車過彎時產生的側傾，提高過彎極限，改善汽車操控能力。 4.前底巴——安裝在前橋與車架底盤前方的連接部位。用來增強車身地盤的連接剛性和強度，提高過彎能力和操控性。 5.后頂巴——通常頂巴安裝在后避震器的底座頂端。用來增強后備箱的整體的剛性，消除汽車過彎時產生的側傾，提高過彎極限，改善汽車操控能力。 6.后底巴——安裝在后橋與車架底盤后方的連接部位。用來加強后橋與車架的連接強度和剛性，提高過彎能力和操控性。 7.車身底盤增強平衡拉桿——安裝在底盤的中部，用來加強車架底盤的整體剛性和強度，增加汽車操控極限，改善汽車操控性。 4.4.2 防傾桿加裝原理分析 在汽車設計之初，由于車架結構不同，有些加強桿被省略，有些被其他的結構取代。普通用車由于使用需求一般，通常不需要這些加強結構，但對于追求性能的車輛來說，這些加強結構是不可或缺的。另外，有一些專業(yè)比賽用的車輛，會增加駕駛艙防滾支撐架與側門加強鋼梁等改裝項目，以提高車輛的整體強度。平衡桿的制造材料的要求十分嚴格，一般的材料根本無法滿足制造要求和使用要求。平衡桿在滿足其硬度、強度和剛性要求時，必須盡可能的輕量化，使發(fā)動機艙整體的強度剛性得到加強的情況下，盡可能的降低質量。通常情況下，不同的車型由于汽車的結構設計不同，加強桿不可以混用。如果發(fā)生劇烈的碰撞之后，相關的防傾桿受到嚴重的變形或者損壞，應該選擇全部更換，而不是修復。因為，在受損之后，平衡桿的材質和強度剛度特性已經發(fā)生改變，無法滿足初始的要求，嚴重影響到汽車整體的安全性。 4.4.3 防傾桿加裝結果分析 本次改裝選用的是碳纖維防傾桿，如圖4.3和4.4 圖4.3碳纖維防傾桿改裝件實物圖 圖4.4防傾桿電子圖 通過加裝碳纖維防傾桿，使汽車發(fā)動機艙整體剛性增加，剛性提高，提高操控性，滿足發(fā)動機動力增加之后的要求。 27 第5章 結論 5 結 論 通過此次改裝方案設計，最終實現該車的動力提升，具體成果如下： 1、 原廠最高輸出200ps/7000rpm，直接提升到317.6ps/6760rpm，最高輸出也提升至將近325.8PS。 2、 最高扭矩也從原廠的205Nm/6600rpm提升到367.5Nm(37.5kgm)/3344rpm，最高扭矩提升162.5Nm。 3、 改裝后0-100km/h加速時間為5.8秒原廠0-100km/h加速時間為6.9秒，改裝使加速時間提升1.1秒；改裝后0-400m加速時間為13.8秒，原廠0-400m加速時間為15秒，改裝提升1.2秒。 4、 進氣量增加40%，發(fā)動機進氣效率提高，提升動力性。 5、 原廠排氣30kg，改裝后15kg，減重50%，排氣效率提高30%，聲浪提升，增加駕駛樂趣。 6、 原廠油耗實測為8L/100km，改裝后油耗為8.5L/100km，油耗降低15%。 7、 發(fā)動機進排氣以及供油系統(tǒng)配合更加完美。 8、 發(fā)動機運轉更加平順，換擋更加平穩(wěn)，動力銜接更加完美。 9、 發(fā)動機隔熱性能提高，發(fā)動機艙隔音性能改善。 10、 發(fā)動機艙整體剛性提高。 詳細數據見表5.1和5.2 表5.1發(fā)動機改裝前后數據對比 馬力/PS 扭矩/NM 0-100km/h加速時間/s 0-400m加速時間/s 排氣質量/kg 油耗L/100km 原廠 200 205 6.9 15 30 10 改裝后 317.6 367.5 5.8 13.8 15 8.5 差值 117.6 162.5 1.1 1.2 15 15% 表5.2發(fā)動機艙隔熱和隔音性改裝結果 安靜情況下怠速 50km/h 80km/h 120km/h 行駛20分鐘后發(fā)動機機艙蓋溫度 裝有隔熱棉 42.5分貝 64.6分貝 67.9分貝 71.4分貝 35.4度 無隔熱棉 44.6分貝 65分貝 71.8分貝 76.1分貝 53.6度 差值 2.1分貝 0.4分貝 3.9分貝 4.7分貝 18.2度 本次改裝方案設計僅僅為一次對于汽車動力系統(tǒng)改裝方面的探索，其中還有很多不足之處有待彌補。希望能夠在以后的時間里通過繼續(xù)學習這方面知識，不斷的彌補此次設計的不足。 根據《機動車登記規(guī)定》，已領牌照的汽車進行改裝時，應向車管所登記申報，其改裝技術報告經車管所審查同意后，方可進行改裝。改裝完畢，還要到車管所辦理改裝變更手續(xù)。并填寫《機動車變更登記申請表》。本次改裝設計前提為已經向有關部門提供相關審核材料，因此此次改裝 內容符合有關法律。 參考文獻 參考文獻 [1] 盧鵬.淺談汽車動力性能改裝[J].農業(yè)裝備與車輛工程，2011（02） [2] 秦啟超.電噴汽油機進氣系統(tǒng)改裝淺析[J].汽車實用技術，2014（04） [3] 李玉明.發(fā)動機進氣系統(tǒng)設計研究與實踐[D].2012 [4] 施保連.淺談汽車排氣管改裝設計[J].黑龍江科技信息，2015（24） [5] 羅海鵬.汽油機兩級增壓系統(tǒng)的匹配與性能研究[D].2014 [6] 曾穎卓.殊途同歸改裝豐田86&斯巴魯BRZ[J].汽車與運動，2015（02） [7] 王建輝.排氣熱端隔熱罩設計和結構優(yōu)化[D].2014 [8] 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