陈宁 CHEN Ning

摘要：随着现在汽车的普及，大部分家庭都配备汽车作为代步工具。作为汽车四大组成部分之一的发动机，它技术状况的好坏将直接影响整车性能。本文指出发动机常见动力减弱故障和排除，列举出发动机常见动力升级的方式，并结合一个案例说明发动机动力升级过程。

Abstract： With the popularity of cars now， most families are equipped with cars as a means of transportation. As one of the four components of the car， the engine， its technical condition will directly affect the performance of the vehicle.This paper points out the common engine power weakening faults and troubleshooting， lists the common engine power upgrading methods， and illustrates the engine power upgrading process with a case.

关键词：发动机;动力升级;动力检测

Key words： engine;power upgrade;power detection

中图分类号：U463.1                    文献标识码：A               文章编号：1674-957X（2021）22-0049-03

0  引言

发动机被称为汽车的心脏，是汽车动力的来源，是汽车结构最重要的组成部分之一。发动机性能的好坏可以从很多方面来评定，例如，动力性、燃油经济性、通过性、使用方便性、維修性、耐久性等。动力性能往往被认为是最重要的一方面，发动机动力减弱会导致行车不稳定。具有良好性能的发动机应该在工作状态下能更省油，更安静，更舒适，能拥有更好的动力性。

现代发动机可以通过多种方法来提升发动机动力。汽车厂为了保证发动机的最大寿命，会将程序设计较为保守，所以才会给发动机升级留有很大的余地，让发动机功率能更好发挥出来。现代发动机因为工艺的提升以及电控的融入可以使发动机更加耐用。影响发动机动力的因素有进气、排气、点火、涡轮压力、压缩比等等。但发动机动力提升也不能太过离谱，我们需要在保证发动机寿命以及耐用性的前提下，寻求提升发动机动力的方法。

1  发动机常见动力减弱故障和排除

1.1 节气门故障

发动机的动力是由空气和汽油雾化后形成的混合气进入气缸，经过点火做功后转化为曲轴的动力输出。如果进气系统出现了问题，将会使发动机的动力输出不稳定，甚至熄火。如果你体验过驾车到海拔高的西部地区，那里的空气氧含量很低，车辆会出现明显的动力不足。正是因为海拔高，空气稀疏，气压低，氧气少，导致进气量变小，所以进气系统一般出现故障体现非常明显，像空气滤清器和节气门堵塞都会带来明显的感觉。

节气门的故障主要分为：①节气门开闭不正常。②节气门堵塞。

节气门故障一般会导致：①冷车不易启动。②怠速抖动，怠速高，加速不顺畅。③油耗增多，排气管冒黑烟。

应该先检查节气门好坏再进行清洗，以及节气门前的空气滤清也可能导致发动机的进气不顺畅。

1.2 油路故障

油路故障就是燃油没有通过输油管输送到燃烧室，从而使发动机没有正常运行，如果汽油进入发动机燃烧室的量没达到标准的话，燃烧室没有足够的燃料点燃爆破，这会导致汽车的动力越来小。

故障的主要原因有喷油嘴堵塞、汽油泵功率降低以及汽油滤清器堵塞。

故障排除应该检查油路是否正常，清洗油路。

2  发动机常见的动力升级方式

2.1 汽车发动机ECU的提升

ECU（Electronic Control Unit）电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。它控制车辆发动机的各种工作状态参数，例如喷油、温度、进排气门早开迟闭角等等。

ECU配置的升级主要是针对发动机的点火、喷油、空燃比等参数进行更改来提升发动机的输出功率和扭矩。一般来说，最直接的体验就是刷过ECU后汽车的油门反应会变得更加灵敏了，对点火、喷油和气门正时的控制等都会更加精确，从而动力也得到了提升。ECU的刷写是目前市面上最方便最安全最成熟的动力改装方式，绝大部分车型无需拆卸任何原车硬件，仅仅通过每台车自带的OBD-II车载诊断接口即可读写ECU程序。

ECU的刷写也分为不同的阶段，比如一阶、二阶、三阶段等。不同阶段对发动机的硬件也有不同的要求，比如从二阶开始就需要更换进排气、中冷器等，三阶就要做发动机的缸体强化等。

2.2 增加涡轮

装有涡轮增压器（如图1）的发动机有许多优点：①涡轮增压器的最大优势在于能在不增加发动机排量的前提下，大幅提高发动机扭力与功率，一般来说，装置增压器的发动机，其扭矩与功率要比一般发动机增加至 20%～30%[1];②涡轮增压发动机比自然吸气发动机的噪音会小很多，因为涡轮增压器可作为额外的消音器，消除产生的噪音，减少噪音污染;③高原性能表现更好，在一些高海拔的地区，因为空气稀薄空气压力较低，所以普通发动机的功率会因为进气效率低的原因使得发动机的功率降低很多，涡轮增压器增加进入发动机的空气密度从而提高进气效率以产生更多动力。

加装涡轮增压器或者更换大尺寸涡轮增压器是最快速高效的方法，而在原自然吸气式发动机上加装增压器比较复杂，需要改变很多东西。现代发动机缸体大部分是铝合金材质，通常需要进行缸体强化，或者更换中缸，对水道进行封闭以及对缸体进行焊接加强筋等等。有的甚至需要对发动机舱进行改造。因为涡轮本体很大还要增大水箱，增加中冷器等。涡轮增压对于排气也需要进行改进，使排气更容易让涡轮产生压力。改装涡轮增压是发动机动力提升当中最快速高效，同时也是最复杂的一种。

2.3 进排气系统的升级

2.3.1 进气系统的升级

进气系统的功能是尽可能多且均匀地向燃烧室提供可燃新鲜充量，保持发动机高效工作[2]。进气系统的升级主要就是更换更高效率、更高流量的空气滤清器滤芯。换装高流量的空气滤芯就能有效降低进气时的空气阻力，从而提高发动机运转时的进气量。在供油系统中的空气流量传感器能通过电信号测出进气量的增加，将信号提供给控制供油的发动机电脑（ECU），ECU便会调整喷油器的喷油量，从而喷出更多的汽油与空气进行配合，让更多的雾化油气（并不是较浓）进入到汽缸中，达到增大发动机输出功率的目的。

原厂的空气滤清器滤芯大多数出于成本的考虑而使用纸质的滤网，纸质滤网的表面有无数的小孔用来阻隔空气中的灰尘、沙子或者其他异物，纸质滤网表面累积的赃物会阻塞小孔，进气量就会减少。因此，需要经常清理或者更换原厂滤芯。而高流量滤芯都是采用成本较高的棉和海绵制作，还配合专用的滤芯油来阻隔灰尘的堆积。因为棉是三维立体的过滤介质，所以灰尘在通过时会被纵横交错的多层纤维阻隔，再由滤芯油使其浮离于滤芯表面，不会像纸质滤芯那样，在小孔被灰尘堵塞后便失效。因此，高流量滤芯进气效率更高而且持久。海绵滤芯比棉质滤芯有更高的容尘量，有更长的清洁周期，能够长时间保持良好的透气性，有不怕潮湿和不容易被异物打穿的特性，而且高流量的空气滤芯可以终身免更换。

如果换了高流量的滤芯依旧不能满足车辆的进气需求，就可以使用高性能的空气滤清器。将整个空气滤清器总成换成俗称“香菇头”的滤芯外露式空气滤清器（如图2（c）），这种进气可以更进一步的降低空气进入的阻力，增加发动机的进气量。“香菇头”滤芯就是直通式空气滤芯。外露式“香菇头”的滤芯材料使用海绵和纱布，还有一些更高等级的使用不锈钢网或是纤维型的滤网。材料不同，会导致过滤空气的效果也有所不同。

2.3.2 排气系统的升级

汽车排气系统是主要排放发动机工作时所产生的废气，同时减少排出的废气污染和噪音[3]。一个高性能的排气管可以给发动机带来很多好处，比如不同工作状态下发动机要求的排气压力不同，好的排气应该控制排气量，使得发动机内的工作压力得到保证，不会让发动机的怠速转数过高甚至不稳定，也能保证发动机在高转数时废气可以快速排出。废气最后通过一条笔直大口径的排气管，再经过高流量的三元催化器轉化有害气体后经过高性能的消声器将噪声降低或者隔绝以后，再以高速排出车外。

因为需求的不同，所以在选择改装排气系统时，要配合驾驶习惯以及车辆的特性来进行选择。例如，盲目更换了高流量的系统，会令发动机低转时不能产生“合理”回压就会导致慢速驾驶困难。一套好的排气系统是通过减少发动机的功率损失来提升发动机的动力输出。在改装排气管前，应当确认自己希望车辆达到的特性，以及自己的需求。比如自动变速器车就不能更换太通畅的排气管，否则会丧失低转速下的扭矩，甚至会影响高速时的功率发挥。

2.4 其他参数或部件升级

发动机压缩比的改装。发动机压缩比越大，动力性越高。减小燃烧室容积可以提高发动机的压缩比。可以通过磨削气缸盖、更换连杆来增加连杆小端与大端之间的长度、在燃烧室内侧增加固定物、改装活塞等方法来实现压缩比的提高。但是压缩比的提高就要求发动机机体强度的相应提高，所以也不能为了提升动力而将压缩比提高太多，同时也会导致发动机内混合气的异常燃烧。

增大发动机排量。排量大发动机功率也大，就好比3.0的发动机就会有比2.0更大的动力输出。可以通过更换缸套来增加大气缸的直径，或者通过镗缸来实现发动机缸体的扩大。

火花塞的更换。发动机是汽车的心脏，而火花塞就是发动机的心脏。通过改装火花塞可以实现车辆性能的提高。火花塞的提升主要是通过更换火花塞的材料。如普通镍合金火花塞更换成铂金火花塞，或者更换成更好的铱金火花塞。

发动机的动力提升有很多的方法。但发动机是一个完整的系统，是影响汽车运转时性能发挥的最重要的总成，牵一发而动全身，因此改变发动机应当谨慎行事。发动机出厂前都经过反复的设计和测试，在性能、寿命和成本几方面进行综合考虑。所以改变发动机一定要有成熟的方案以及合理的方法。

3  宝马n55发动机动力提升案例

3.1 动力减弱检修

一台12年宝马335i发动机故障灯亮（如图3）。行车电脑显示不再提供全部功率（如图4）。发动机8万到9万公里以后，发动机的所有橡胶垫圈垫圈容易老化，比如像气缸垫，气门室盖垫以及油底壳垫。这些橡胶垫圈的老化容易导致发动机漏机油（如图5），机油量不足影响发动机润滑，就会导致零部件磨损严重。如果是轻微磨损，更换橡胶垫圈即可。

通过对电脑的读取以及对发动机舱的观察，得出发动机功率下降是因为发动机舱漏机油。但更进一步的检测还需要发动机拆下，对零部件的检测（如图6）。

因为车主想要提升发动机动力，所以我们采用拆下发动机整机的形式对发动机进行维修。更换完发动机各类胶垫以后发动机就不会再漏油，发动机正常运转了。因为发动机需要提升动力，所以我们拆解发动机对部分部件进行改变。

3.2 动力提升

3.2.1 强化缸体

宝马的n55发动机属于单涡轮双涡管发动机，本身不需要对发动机进行大范围的改动，但因为后期可能会增加大尺寸涡轮，所以考虑先强化缸体。强化缸体的方法有很多，但这台发动机选择的是进行缸套更换。因为n55发动机属于开放式水道。开放式水道的好处就是散热会更好。结构也更简单，加工更方便，重量也更轻。但会导致发动机的缸体强度不足。如果功率过大则会导致爆缸。更换发动机的缸套后，变成封闭式水道，这台n55发动机的缸体强度变好了。

3.2.2 更换中冷器

中冷器的作用是降低增压后的高温空气温度。发动机的进气温度直接影响了发动机的燃烧过程，是影响发动机功率的因素之一。

3.2.3 刷写ECU

ECU刷写是最快速的一种方法。车主采用了外挂式ECU，就是直接使用一块电脑板代替原本的电脑。这种程序更加方便，灵活性也更好。车主刷写了一套APR，它拥有好几套不同的压力曲线及两套自定义曲线，对应不同情况下的的马力需求，还可以通过中控台上面的控制按钮来切换需要的对应马力，也就是说任何时候，只要按下两个控制按键之一就可以随意切换马力。比如日常出行就可以使用正常发动机的功率进行代步，而按下切换键后便可以变成大马力的功率。

4  结论

发动机动力的提升，受到使用情况、部件本身等诸多因素的影响，是一个复杂的系统工程。发动机也有它自身特性，只要掌握了这些特性，就可以很好的升级发动机，使发动机拥有更大的使用空间、更好的燃油经济性以及更好的动力曲线。

参考文献：

[1]宋海洋.现代汽车涡轮增压器的原理及使用研究[J].南方农机，2020，51（20）：95-96.

[2]张小青.浅析汽车发动机进排气系统维护[J].汽车维修，2021（02）：25.

[3]康永.汽车排放控制系统的检修[J].重型汽车，2018（06）：45-47.

[4]左适够.汽车发动机构造与维修[M].北京：人民交通出版社，2020.