偏時點火系統
源自直線加速賽車的電子裝置
偏時點火其實是渦輪增壓發動機為了爭取更快的起步加速,而針對供油與點火進行的特別調校。偏時點火基本上是一種源自直線加速賽車的發動機設定方式,由於這是刻意使混合氣在燃燒室外進行爆發,因此偏時點火其實也相當於一般所謂的(Missfiring)。
偏時點火是在收油換檔時停止點火動作,刻意讓油氣在排氣門開啟後進入排氣頭段。
採用偏時點火的主要目的是在發動機不需要動力輸出而又希望大量進氣時,尤其是在帶有增壓器的賽車減少動力進行轉彎時,繼續保持增壓器正常工作,以備需要動力輸出時能夠快速響應。
偏時點火系統的技術原理:偏時點火系統在使用時會發出“碰...碰...”的噪音,而且在排氣管後面還會冒出熊熊的火焰,讓人熱血沸騰。它最早起源於WRC賽事,配備該系統的賽車在極刁鑽的連續彎道中,能夠在減速進彎后,以最迅捷的速度在出彎同時立刻發揮強大的加速力,要說偏時點火系統是應運彎道而生其實也不為過。
偏時點火系統的存在就是為了消除渦輪遲滯,偏時點火系統原理非常簡單,在轉彎或減速等松油門的情況下,ECU會命令汽車的供油系統射入大量的汽油進入發動機,但是不會點火,直接讓這些霧狀的汽油在未經燃燒的情況經過發動機直接進入溫度極高(大約八百到九百攝氏度)的排氣系統。
利用產生出的壓力推動渦輪葉片持續加速,讓車子即使在減速的情況下也能維持渦輪葉片的轉速(大約14000-20000r/min),從而消除渦輪遲滯的現象,讓車子既擁有渦輪增壓的馬力又擁有自然吸氣的順暢。而且,強大的爆炸火焰也會順著排氣管一路沖向尾管,因此當偏時點火系統運作時就會有火花從排氣管噴出!
偏時點火其實和Lancer Evolution的(Post Combustion Control System)相當類似,只不過偏時點火一般是使用在起步衝出前拉高轉速的狀態下,但是(Post Combustion Control System)則是用於換檔回油時節氣門關閉的瞬間。
至於偏時點火究竟是如何達成的呢?簡單的說,就是將點火時間延後至排氣門開啟的狀態,如此即可使混合氣的爆發過程在排氣頭段中發生,而爆發所產生的震波便會成為推動渦輪的力量,這時候儘管車輛仍處在靜止狀態,但是渦輪其實已經開始增壓,一旦駕駛人放開離合器,發動機在現行獲得增壓效果的情況下,起步加速必然會更佔優勢。這也就是偏時點火通常會被用在直線加速賽車的主要原因。
由於偏時點火會使混合氣在排氣頭段爆發后一路燃燒至尾管,因此除了會發出巨大的爆炸聲響,同時也會有熊熊火焰自尾管噴出。但是必須注意的是,偏時點火的目的絕非用來〔玩火〕,因為〔Missfiring〕的定義就是混合氣因點火不當而產生的不正常燃燒現象,當混合氣的在頭段爆發時,爆發所產生的高溫與震波除了會使頭段產生極大的負荷,就連渦輪的排氣端葉片與發動機的排氣門周圍部件也很容易造成傷害。這也是一般在進行偏時點火時,必須詳加了解的注意事項。
比賽車輛所用的渦輪,由於要增強馬力的關係,因此比街車所用的大得多。由於渦輪重量增加的關係,造成發動機加速反應變得遲鈍。因為較重的渦輪葉需要更多的時間與能量來推動葉片的加速以及增壓,這就是所謂的"渦輪遲滯"。
渦輪遲緩稱為Turbo Lag,也就是渦輪達到全增壓所需要的時間,渦輪需要排氣壓力來推動,才能持續增壓,但在賽車減速進彎時會因為油門收小排氣壓力下降,造成渦輪效率降低,無法繼續增壓,需要等到轉速再次提升產生足夠廢氣才能增壓,因此造成了渦輪延遲的現象。
開發Misfiring System就是要減少渦輪遲滯的現象,該系統會在電腦上做手腳,在松油門時,如轉彎或減速的時候,電腦會命令汽車的供油系統將大量的汽油射入發動機,但不會點火,直接讓這些霧狀汽油在未經燃燒的情況下經過發動機直接進入溫度極高的排氣系統,當霧狀的汽油進入之後會因碰到高溫而自動引爆。
產生出來的壓力會沖向唯一的出口,推動渦輪增壓器的葉片持續加速,讓車子即使在減速的情況下也能維持渦輪葉片的轉速(大約14000-20000r/min),使渦輪遲滯的現象消失,讓車子同時擁有渦輪增壓的功率及自然吸氣的反應,另外高揮發性的汽油進入發動機及排氣系統的時候能有效降低發動機和渦輪增壓器的溫度。
偏時點火是在收油換檔時停止點火動作,刻意讓油氣在排氣門開啟後進入排氣頭段。頭段溫度極高,油氣一接觸即爆炸 (我們聽到的碰碰爆炸聲就是在這產生。) ,強大的爆炸壓力便會推動渦輪機的排氣葉片,連動使得渦輪機內的增壓端葉片高速運轉,繼續增壓,即使車輛是在低速或是換檔收油時都能有增壓效果。
偏時點火系統不僅可以降低增壓器的渦輪遲滯,還具有另外一個優點,即汽油本身具有高揮發性,能夠吸收發動機的一部分熱量,當高揮發性的汽油進入發動機及排氣系統時能夠有效降低發動機的溫度。所以,渦輪增壓的賽車需要燃燒很濃的混合氣體,雖然造成高耗油但卻能夠降低發動機的高溫,從這個角度來說,可以增加發動機的耐用度。
但是與之相對的,缺點也不可避免。高濃度混合氣在排氣系統爆炸時產生的強大力量與高溫,會使排氣頭段、渦輪排氣端葉片與氣門周圍等部分之負荷加重,減短渦輪、排氣系統以及發動機排氣門的使用壽命。
這些弱點雖能以各項參數的協調來減緩,但仍不可避免。另外,偏時點火系統運作時會大幅度減少發動機剎車效果,因為曲軸與活塞是呈現無點火無外力的慣性自轉的狀態,這就好比掛空擋踩剎車,發動機不能提供充足的制動力,所以車輛入彎時則必須完全依靠剎車系統來負擔,搭配ALS的車輛對於剎車系統的設定是不可忽視的。
綜合來講,偏時點火系統對機械上所帶來的損害仍是弊大於利,除了在分秒必爭的賽車上使用之外,一般改裝車仍不適合改裝。