放眼現今世界車廠,對於引擎動力的研發,幾乎都已投入「缸內直噴供油+渦輪」之列,不過若要以成熟度來說,歐陸車廠仍是略勝日本車廠一籌。以「汽油直噴渦輪引擎」為例,在2004年以「TFSI」之名,把缸內直噴供油及渦輪增壓這二項技術整合的VW,打造出裝載於五代Golf GTI的2.0TFSI機體(代號AXX),以及BMW在2006年推出搭載於R56 Mini Cooper S的N14B16以及E92 335i的N54B30心臟,都是將這二項引擎科技結合的重要代表。

反觀同時期的日本車廠,渦輪增壓雖然使用十分普遍,控制汽油噴射的缸內直噴系統也早在1996年時、由Mitsubishi推出的GDI直噴供油技術做為代表,但因NOx排量過高以及解決排汙需花費更多成本等問題讓其研發之路頗為坎坷,更別說將「直噴供油」及「渦輪增壓」二者整合的汽油直噴渦輪引擎,這些年日本車廠才陸續推出比較有代表性的作品。像是國人熟悉的Subaru FA20 DIT和FB16 DIT、Toyota 8AR-FTS、Nissan MR16DDT引擎,以及最近當紅的Honda Civic Type R FK2搭載的Earth Dreams直噴渦輪心臟,都是整合直噴供油及渦輪的最佳案例。

Earth Dream 2.0 i-VTEC Turbo


以日本車廠推出直噴渦輪引擎的時間來看,Honda算是腳步較慢的後段班,在2011年底隨著Earth Dreams科技問世,缸內直噴才陸續現身在各式引擎平台,將缸內直噴供油及渦輪整合的車款,則是2015年3月日內瓦車展推出的第九代Civic Type R FK2。這顆代號K20C1的新世代引擎,除了具備缸內直噴供油、渦輪增壓,原本自家專精的i-VTEC可變氣門正時、揚程技術也一併整合,以輸出310hp/40.8kgm最大動力來看,其直擊的歐系對手並非Golf GTI之流,而是出力定位更高階的Audi S3或Golf R,性能戰力可說來勢洶洶!

這具Honda第一顆結合缸內直噴及渦輪增壓的新科技引擎,傾盡自家科技打造的心血結晶,單以硬體架構來說,缸徑x衝程為2.0升排氣量常見的86x85.9mm規格,以及對應渦輪增壓的9.8:1壓縮比設定;為了減輕引擎重量及內部機件運作慣性,驅動氣門作動的氣門搖臂為鋁材製作,鋁合金引擎內部則採用鑄鋁活塞、鍛造連桿及輕量化曲軸作為減重手段。另外因應渦輪增壓帶來的高熱,這顆2.0 i-VTEC Turbo引擎特別在「熱管理」下足功夫,像是鈉填充的排氣氣門、前置式的高容量中冷器,以及降低排氣及燃燒室溫度的缸頭水冷系統,還有每缸一組的加大油冷通道,至於水泵浦則比照自家其它引擎為減少曲軸出力的電子式設計,都是讓引擎在高速及重負載下仍能穩定輸出動力的重要冷卻系統。


VTC可變氣門正時+VTEC可變氣門揚程=i-VTEC


如果你是瘋狂的Honda性能玩家,那「VTEC+Turbo」威力你一定不陌生!這個在國內風行已久的改裝玩法,Civic和Accord在移植B18C和H22A的DOHC VTEC「雙凸」引擎後,再「外掛」渦輪增壓後的超暴力性能,比起沿用原廠D16和F20的SOHC「單凸」引擎再改裝渦輪的效能更為瘋狂且有效。

「VTEC+Turbo」威猛的原因很簡單,因為渦輪是靠引擎的廢氣推動,所以引擎的「排氣效能」越強大,推動渦輪的效果也就越明顯,可以增加單位時間進、排氣量的可變氣門揚程,正是發揮渦輪效能的最大功臣。所以當VTEC開啟、瞬間暴增的空氣灌入引擎內部與汽油一起燃燒爆炸後,同樣暴增且排出的廢氣自然更快速且有效率的推動渦輪,然後讓渦輪迅速進入全增壓狀態,接著再將大量空氣吸入引擎,自然可以造就兇狠的動力輸出。而Civic Type R FK2就是將這二個元素組合而成的最佳案例,並將VTC可變氣門正時、VTEC可變氣門揚程二者予以整合為更精密的I-VTEC,在創造高效能的輸出動力之餘,也能顧及嚴苛的排汙及油耗標準。

Earth Dreams缸內直噴供油


缸內直噴供油的控制,是以一組低壓汽油泵浦將油桶內的汽油抽出,然後再以一組具備20MPa(200Bar)壓力的高壓汽油泵浦將汽油加壓後,導入高壓油軌、再由噴油嘴以分層噴射的方式注入缸內燃燒,比起噴油嘴裝在進氣歧管的方式能夠提高45%供油壓力及提升85%燃油效率。由於缸內直噴的供油量不比傳統供油的噴油量多,所以更考驗著油氣混合的效能,當汽油噴入汽缸內,透過電腦計算分析而設計的進氣道和活塞頂造型,讓進入汽缸的空氣產生滾流作用,使得油氣混合得更為均勻、達到最佳燃燒效率。

Garrett渦輪+電子式洩壓閥


肩負壓榨引擎性能的渦輪增壓器,Civic Type R FK2採用Garrett出品的渦輪,即便沒有使用時下流行的雙渦流設計,但靠著VTC可變氣門正時、VTEC可變氣門揚程組成的i-VTEC可變氣門系統,照樣可以造就近乎無渦輪遲滯的出力特性。此外,為了精確控制渦輪壓力,渦輪的排氣洩壓閥採用電子控制的方式,只要到達預設增壓值就會開啟洩壓,而原廠渦輪增壓值為持壓0.9Bar、瞬壓1.1Bar設定。

與渦輪整合的排氣頭段

早在2006年之後,Honda的引擎就出現了一個重大變革,就是將排氣管頭段與缸頭的排氣端結合,原本以往排氣管「4-2-1」或是「4-1-1」設計的「4」、也就是排氣頭段因此取消,所以當引擎廢氣從汽缸再由排氣門排出之後,就可以直接與觸媒結合,不僅減少額外的「4」頭段排氣路徑,偵測排氣的O2含氧感知器的位置也因此前移,這樣對於電腦計算O2排放量更為直接快速。同樣採用這樣設計的2.0 i-VTEC Turbo引擎,也因為沒有以往排氣頭段的關係,當廢氣從排氣門送出後就可以直接推動渦輪,無須額外經過頭段,造就更直接快速的出力、減少渦輪遲滯。

單一配置六速手排

Civic Type R FK2變速系統單一配置六速手排,以每檔齒比、終傳比3.842及配置的235/35R19輪胎規格來計算每個檔位的理論極速。一、二檔設定偏疏(一檔3.625、二檔2.115),所以0~100km/h實測二檔拖到7000rpm紅線斷油就可以完成(二檔理論極速103.13km/h);三、四檔齒比則稍密(三檔1.529、四檔1.125)來延續中後段加速性能,所以四檔理論極速為197.54km/h、無法突破200km/h;至於五、六二檔則又偏疏(五檔0.911、六檔0.734),所以不僅五檔就已進入超比檔,如果動力許可,六檔的理論極速可以達到302.77km/h(原廠公佈極速268km/h,並是在六檔狀態)

以整體齒比設定來看,Civic Type R FK2檔位齒比並不算是緊密,畢竟以其310hp/40.8kgm引擎輸出以及2500rpm最大扭力、6500rpm最大馬力的趨於平原輸出特性,不需要過於緊湊的齒比來維持引擎出力轉速,就可以保有一定程度的輸出性能,自然可以選擇較疏的變速箱齒比。

ECU Remap+進排氣升級、358hp動力達成




車輛協力:E51 Car Studio

其實「缸內直噴+渦輪」的組合,帶來的不只是更高效能的出力以及節能油耗,對於之後的改裝升級也頗有幫助!渦輪引擎提升動力的方式很簡單,就是將原本設定的增壓值提高,就可以獲取明顯的動力成效,不過在增壓值打高後,伴隨而來的高溫高熱,就得精確控制設定,而最直接快速的降溫方式,就是「噴油」也就是供油量的調整,而這也是為什麼會聽人家說,天氣很熱的時候聽到爆震的聲音,或是改裝車輛動力後的電腦供油沒調好,開到引擎爆掉出怪手的事情,這就是「油不夠」以及降溫不足帶來的情形。

具備高壓直噴供油系統後,以往需要改裝加大噴射量的噴油嘴、提高供油壓力的調壓閥甚至汽油泵浦的改裝就可以省去,只要將渦輪壓力提高,然後針對噴油嘴的噴射時間還有噴射量去改寫,就可以滿足一定程度改裝所需的供油量!一般來說,像是電腦改寫、進排氣升級的這類「二階」或是周邊再強化的「二階半」升級,在原本的高壓泵浦、高壓噴油嘴的範圍內都算足夠,如果以2.0升直噴渦輪引擎的架構來看,約莫可以提升60hp左右的動力,但若是像VW EA888 Gen8引擎(七代Golf GTI、Golf R、S3)因配置八隻噴油嘴(缸內4支、歧管4支),更為充沛的供油量可以對應改換加大渦輪的「三階」升級,而無需強化供油系統。


至於Civic Type R FK2的配置,其實也和現行諸多2.0升直噴渦輪引擎相同,從已經採用鑄鋁活塞、鍛造連桿且壓縮比9.8:1的設定,FK2其實後續升級動力的空間令人期待!供油系統為四支缸內設計,高壓汽油泵浦的壓力則可達200Bar,至於要破解引擎動力的電腦,FK2採用Bosch的MED17系統,偵測進氣量的方式為MAP歧管壓力及MAF空氣流量計二者並行。

在改寫電腦程式方面,店家表示因為算是初次接觸FK2,基於耐用度及測試的考量,撰寫方式盡量以原廠設定為基礎然後再進行微調,所以像是i-VTEC開啟時機就維持原本設定,斷油轉速也保留在7000rpm不變更,僅針對不同轉速域的供油、點火數值進行調整,至於渦輪的增壓值設定則從原本0.9~1.1Bar調整到1.55Bar水準。


原廠進氣管路為塑鋼材質製作,為了避免因為動力提升、增壓值打高的關係,造成管路間的束管膨脹而鬆脫甚至爆管,店家已經採用英國Forge Motorsport出品的強化多層矽膠管,產品完整度頗高,像是EGR廢氣回收等的插孔也完整保留,直接沿用原本配件再裝回即可。至於原廠配置的進氣洩壓閥也改換Forge強化的外洩部品,營造更為熱血的洩壓聽覺感受。


用來降低進氣溫度的Intercooler中冷器,FK2並非如多數歐系鋼砲放在冷氣及水箱冷排的中間,而是設計在最前端,而Forge Motorsport一樣有推出加大進氣容量的中冷器,管路也採用多層矽膠管強化耐用度及減少膨脹而降壓的情形。


和原廠中冷器比較,上方銀色的原廠件厚度較小,能夠容納空氣的容量自然少,反觀Forge加大中冷器的造型比較高又厚,搭配在外緣設計可以集中及導風的集風罩,降低溫度的效果自然比較出色。另外原廠中冷器的進出風管為塑鋼材質,可能因不同的熱膨脹係數而造成破損失壓,Forge則為金屬材質並仔細焊燒,完全根治失壓問題。


排氣管也改換Forge Motorsport出品的改裝排氣管,能夠有效率的加強引擎排氣效率,尾段在維持原廠四出型式之餘,並設有遙控啟閉閥門的設計。在Auto模式下的慢行狀態閥門關閉,以較多的回壓營造飽滿的低速扭力,排氣聲浪也比較內斂,如果大力鼓催、渦輪大開的時候則自動開啟,減少渦輪的排氣背壓,聲浪也變得飽滿且震撼。另外也因頭段觸媒改換直通部品,所以藉著改寫電腦之餘,將第二個O2含氧感知器的讀取功能關閉,解決因排氣變太流通而可能亮燈的問題。


由於供油和點火的空燃比已經調整,所以原本出力算是普通的低中速動力變得較為飽足,反應也比較直接靈敏,不需要等到4500rpm之後才可感受較為強勁的加速力道,原本出力落差的情形也獲得改善。至於4500rpm之後本就動感的輸出動力,也因為改寫空燃比及增壓值的提高,讓中後段動力變得強勁許多而且延伸性十足,加上前面已經補足的低中速動力,鼓催起來十分全面且帶勁,不再需要刻意維持出力轉速,隨時隨地都可以感受一氣呵成的加速推力!


Civic Type R FK2充滿侵略性且頗具未來感的造型令人望之難忘,前方大型化前保險桿以及面積達4000m㎡的格柵進氣壩,則可讓行進間空氣導入降溫,同時也可流過加寬前輪拱的散熱孔,讓前輪煞車進行散熱。至於後方與LED尾燈整合的高聳大型尾翼以及線條複雜的下擾流槽空力,則是利用空氣的下壓力及快速將底盤氣流排出的方式,營造更為穩定的車身動態。


經過動力性能的強化,FK2加速感受比起先前更為舒服且快意,加上其配置的六速手排檔位設定得宜,每檔位間緊湊的換檔行程(40毫米)有助於加快換檔時間,搭配輕量化飛輪讓換檔後的銜接性變得較為緊湊,犀利又明快的駕駛步調令人熱血沸騰。此外原廠為了避免出力過強、造成扭力轉向的情形,而配置限滑差速器(也是提升過彎操控性能的利器),在動力升級後,強大的動力雖然不致於造成輪胎過度打滑空轉(起跑轉速上限約4000rpm),但一檔起步衝刺時仍可感受些微的扭力轉向,明顯增強的貼背感受也令人大呼過癮!


為了完整且精確的調整引擎動力,E51 Car Studio的電腦設定均在Mustang MD150馬力機上進行調整,除了藉著模擬路上行駛的阻力達到與實際道路上調校路試的效果外,在改裝前已經進行原廠狀態的拉馬力測試,改裝完畢後再進行最後測試,以一樣條件、一樣測試基準的方式,比較出改裝前後的動力提升差異。

改裝前引擎輸出 293.12hp、改裝後引擎輸出358.28hp

成長65.16hp




改裝前輪馬力/輪扭力 234hp/35kgm、改裝後輪馬力/輪扭力 287hp/41kgm

從改裝前後的馬力、扭力輸出曲線來看,二者的幅度走向其實都沒有太多變化,主要是諸多功能仍基於原廠的設定,像是氣門開啟、關閉的時間,或是VTEC作動的轉速等,都維持原本的設定數值,僅針對供油、點火的空燃比還有渦輪增壓值進行修改,所以才會有著走向幅度接近,但是出力數值有所不同的情形。

單以電腦程式修改、進排氣系統強化的升級工程,就可以造就65.16hp的動力進帳,足以見得這顆2.0 i-VTEC Turbo引擎的升級能耐不同凡響。這還是電腦程式「Stage1」一階的設定,現階段因為仍在測試狀態,所以電腦設定仍偏保守,而店家也還在不斷進行路試並讀取Data Log資訊做為再修改精進的設定參數,未來若再針對空燃比及可變氣門系統進行修正,在不變更渦輪規格的前提,最大動力挑戰380hp並非難事,也令人期待後續改裝進度及發展!