文 TAG Engineering. 圖 JE, CP, Engine Engineering, 未經同意請勿轉載

我們知道一顆引擎組成的動力是透過各種精密的數據以及零件堆疊而成，很多時候大部分玩家希望擁有更長的衝程帶來更高的扭矩而想變更預設的曲軸配置，然而往往變更衝程後連帶就是活塞以及連桿搭配的問題。

那麼搭配不同的連桿長度對於活塞需要的修改部份又該如何判斷呢？在做異種曲軸移植或是訂製活塞或是連桿時又該注意什麼呢？

其實引擎設計邏輯中，衝程連桿比一直都是性能引擎重要的參考環節(他直接影響引擎的活塞速度、轉速反應、轉速極限、動態平衡性等等)、往往有時候選定了目標衝程跟連桿長度比例後、活塞反而凸出上死點非常多、那麼正確的作法其實是需要透過額外訂做適合壓縮高度的活塞、而不是縮短連桿去破壞衝程連桿比。

▲ 依照設置的曲軸連桿長度不同、搭配不同活塞梢位置的活塞可以在正確的活塞壓縮高度下保持優異的衝程連桿比

以下我們就透過簡單的小公式跟講解讓大家了解什麼叫做 “活塞壓縮高度” 讓想要打造自己引擎的玩家有個參考依據。

活塞壓縮高度 (Piston Compression Height)：

定義為活塞梢的中心線與活塞頂部的平面部分之間的距離。在訂購或是修改活塞時(尤其是定制活塞) – 清楚了解這個數字是相當很重要的，這樣活塞就會相對於本體的平面表面(當缸頭螺絲完全鎖緊後)落在正確的位置。要確定最佳壓縮高度，您需要知道您的本體運作行程高度、連桿長度以及曲軸行程。

▲ 各項數據參考圖。

以下先要了解一些基礎部位的稱呼以及尺寸丈量方式。

1. 中缸高度(引擎運作行程高度)

• 意指汽缸上死點平面到連桿底部(曲軸一半行程)位置的總長。

2 連桿長度

• 定義為連桿在活塞梢中心線到曲軸頸中心線的長度

3. 曲軸行程半徑

• 定義為曲軸衝程總長的一半

當準備好這些數據後就可以開始計算正確的活塞壓縮高度臨界值。

計算公式為 

中缸高度 – (衝程除以2) – 連桿長度 (可額外 +- 活塞實際需要距離死點平面的高度)

矩個例子，假設數據曲軸衝程 83.5mm：引擎其中缸高度為 212.5mm，連桿長度為 140mm，衝程半徑為 83.5/2=41.75

其套用公式換算為 212.5-41.75-140=30.75mm (基礎預設為活塞上死點對齊汽缸平面)

▲ 這個 30.75mm 就表示活塞壓縮高度要達到 30.75mm (活塞平面到活塞梢中心線之高度)。

當你手中的活塞高度不足以達到這個活塞壓縮高度數據時、表示你的活塞無法進行任何修改或是切割、連桿以及衝程搭配上也不正確。反之當數據超過計算出的數據時、你則可視活塞肉厚來做些微切割修改以適配正確的壓縮高度 (我們不建議修改任何一個完整成品的活塞、這裡意指特殊情況下的留用或是客製活塞修整，使用者需對自己的修改造成可能的損壞負責)

但如果當引擎組裝者做額外設定壓縮比需要讓活塞低於或是高於平面時，則只需要做額外的增減換算即可。例如，如需要讓活塞低於死點平面 0.5mm 則整段公式的後面在增加 -0.5mm 即可 ex. 212.5-41.75-140-0.5=30.25mm

正常情況下以活塞輪廓的邊緣高度需要持平汽缸平面或是略低於汽缸平面。高於則可能會造成引擎機械的損壞。

可能很多人會想大部分算活塞凸出多少修改多少就好了不是嗎？是的！部分情況下是這樣.. 但是如果當您需要使用長衝程的曲軸卻又想要保留優異的衝程連桿比時、這時可能需要搭配更長的連桿，那麼就需要更短的活塞。當你沒有任何活塞當做參考依據時這個計算公式就變得很重要。

例如，當衝程加大到 90mm 時，依照衝程連桿比最佳基準 1.7 換算，連桿長度需要達到 150mm，這時相信大部分活塞都會凸出平面非常多。在沒有可參考的依據下，你會不知道活塞梢的位置該如何移動又或是該保留多少活塞距離。更不知道如何向活塞製造商確認活塞的尺寸 (全球活塞製造商都用上述標定項目的尺寸作為換算基礎，你需要清楚知道個部位的尺寸才能正確下單訂做)。

這時透過公式可以簡單的換算出 212.5-(90/2)-150=17.5mm。則你只需要告訴活塞訂製商，你需要的活塞壓縮高度為 17.5mm 即可 (這類的異常壓縮高度活塞屬於特殊型式)。這是一個很安全又很方便的計算法則，可以快速的讓引擎建構者評估挑選零件搭配上的安全性。

絕大部分的引擎製造商在設計上都遵循這個基礎公式、而透過計算出的活塞壓縮高度則表示可以達到最佳的燃燒效率以及壓縮性能跟動力輸出。

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