渦輪頭段內孔拋光改裝

內燃機的基本原理，大家應該都很了解，因為引擎須要空氣燃燒後排出廢氣，它的效率有很大的成分就取決於空氣有多容易進出汽缸。空氣與廢氣進出氣缸的阻力，就稱之為吸排損(Pumping loss)。減少阻礙就能讓Pumping loss降到最低，也就能釋放出更大的馬力。因此排氣系統相對來說就相當重要，尤其是渦輪車效果更為明顯。

很多人渦輪車一買來就把中尾段還有Front pipe就換成直通且加大管徑，這樣一來雖然會提升馬力卻犧牲掉了低速扭力，市區會較為難開。在不換渦輪的前體下，以Saab較多的自排車而言我的建議是換成與原廠同尺寸的白鐵製品即可，不需要放大，這樣一來不僅可以提升高速馬力，低速扭力也不至於犧牲太多，可在兩者間取得平衡。

但其實渦輪車中，改裝效果最顯著的其實是頭段的部分，也就是俗稱的芭蕉。典型的原廠頭段由於大量生產的緣故，多為鑄鐵製作的不等長形式，除了無法像等長頭段一樣可減少氣缸跟氣缸排氣撞擊的亂流之外，孔內由於模具鑄造的關係，全部都是粗躁不堪的坑坑巴巴，無法平滑。這樣一來廢氣在排出時的路徑可說是錯綜複雜、如迷宮一般，減慢氣流速率，使氣流在裡面反轉混合。鑄鐵頭段阻擋了廢氣吹出引擎，造成後來進入引擎的新鮮油汽被稀釋了(也就是說廢氣還有一部份留在汽缸內和新鮮油汽相混合). 這當然就造成性能的下降. 若阻礙更大, 還會成為渦輪的排壓,就要花更大的力氣把廢氣排出汽缸, 這就是pumping loss的其中一個來源。

渦輪頭段改裝有多重要呢?，國外雜誌有做過測試，先對排氣回壓敏感的渦輪車三菱EVO原廠的頭段拉出馬力，換上孔內光滑的改裝白鐵頭段再拉一次，出來的結果居然相差了快15hp。且整體曲線提前了不少，也就是說增壓的速度變快了，馬力與扭力提前湧現。再把增壓值往上調整，差別更大，同樣1.6kg/cm2增壓值的情況下，馬力更差到35hp之多，由此可見排氣頭段對於渦輪車的重要性!

其實這一切的數據都是有科學根據的，根據我很久沒有摸的流體力學的公式，以Saab 9-5 AERO B235R引擎為例，缸徑90mm X行程78mm， 壓縮比為9.3:1。我現在假設引擎在2500轉時每一缸會出現21個排氣脈衝，來計算排氣出去的氣流速度為多少。

活塞從上死點至下死點距離為78mm，因為活塞是屬於簡諧運動，因此兩端速度最小加速度最大，而中間速度最大加速度最小，所以兩端速度為零，而中間速度最大，這樣氣流的質點流速會有呈現出初期的流速小而中間的流速大，這樣整體的氣流流速會產生一種所謂的壓縮流體（壓力梯度），這樣算我腦袋會爆炸，所以我直接簡化成最大速度來做計算，以活塞的線速度依據簡諧運動根據公式
x = Acos(ωt+φ)
v=-vsin(ωt+φ)
a=-acos(ωt+φ)

amax = R*ω*ω
ω =2π/T = 6.28/(1/21) = 131.88

V=ω√(R*R - x*x) = 131.88√(0.078*0.078 - 0.0375*0.0375) =9.019m/s

這個在排氣出去的氣體流速在2500rpm下產生的氣體流速9.019m/s

在一個排氣過程中，一秒鐘內排出氣流要近10米的長度(且這樣計算沒有考慮到排氣門的管徑若要考慮下去，其排氣門那邊的速度會更加大)，單缸所產生21個9.019m/s的一秒鐘，接上頭段排氣管時，管徑會被先考量，因為v1/A1 = V2/A2截面積大小會產生不同之流速，且排氣壓力會依據管徑大小而產生不同變化，通常管徑變大，其氣流會減慢氣流壓力也會減小，這就是我們所謂的排壓小（壓力梯度小）。這樣而言，若是管徑相同，則排氣壓力大的發生點會管子的匯集點，也就是與渦輪接合處。

接下來要開始引用流體力學的理論，渦輪頭段管徑若是越大，其排氣順暢度會越好因為因為壓力梯度小與均質流體的緣故，但是若是以氣體流速的角度來看，排氣管徑若是越大，所產生的湍流（turbulence，也稱為紊流）會越來越嚴重，因為排氣是屬於壓縮氣體流，一個壓縮氣流所走的路徑沒有用良好的路徑來限制，會產生不可預期的行走路徑，縱使有限制每一點的氣體質點所走的路徑也就會不一樣，這就是湍流(也可以說亂流)，這就是流體力學不可抗的地方。

所以在加大的同時，也必須將渦輪頭段孔內表面打拋的光滑，因為是以均質流體（一維流體力學）來計算排氣表面光滑是讓氣體流的邊界層（Boundary Layers）的減小（均質流體），好處在於減小壓力梯度分佈產生不同方向流，借以增加流速。

說了這麼多理論的東西，簡單一句話就是渦輪頭段是汽車改裝中，少見沒有負面影響的雙贏改裝，只是目前市面上似乎沒有Saab車種專用的渦輪白鐵頭段，而從國外買又貴到吐血，且白鐵頭段不管是哪一家製做的，久了都會有長期高熱而有裂開的可能性，因此在"Sabb內湖外廠某家名店"的協助下，換上用原廠的鑄鐵頭段進行內部拋光的製品(用交換的方式)，這之拋好的頭段,先把四個連接排氣門的地方孔徑微微加大，再把整個孔內的多數的地方都拋到光滑，尤其是壓力最大的渦輪接合處，更是用研磨膏打磨到完全鏡面。

裝上去之由於廢氣從排氣門到達渦輪的速度變快了，最明顯的就是增壓值提升變快，油門一踩下去原廠渦輪馬上增壓，本來就以微乎其微的渦輪遲滯變成完全消失了，整體加速更是一氣呵成，完全不拖泥帶水。高速時的在加速反應也變得更靈敏，在加速變得更快，真的是令人驚豔的改裝，此外這段時間的行駛還發現了兩個好處，除了由於增壓值變快低扭提升而造成省油之外，排溫由於流速變快的緣故，也整體也平均降低了50-80度左右，只能說以萬把塊的改裝方法，渦輪頭段拋光是一個相當划算的改裝方法，推薦給大家。

不過新9-3的由於排氣管再檔火牆，拆裝不易，除非剛好要下引擎，不然不建議做這樣的改裝，而舊9-3與9-5就沒有問題了!