分享鍛造葉片的心得,歡迎渦輪車有參考

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自從我改了鍛造葉片之後,很多車友都在詢問我相關訊息,在此我做一下整理。

我車上搭載的渦輪,是Saab T5系統9-3原廠俗稱3號半的Garrett TB2569,這顆渦輪在原廠2000cc排氣量的情況下,起壓時機約在2000rpm,在改裝過電腦與周邊後,在增壓值1.3kg/cm2的設定時,0-160km/h可說是一氣呵成,在市區由於沒有遲滯也相當好開,但由於敞篷車的風阻係數大加上渦輪葉片較小,超過160km/h之後,整體的加速性快速下降,變的相當遲緩,為了解決這個問題,我開始興起想要更換渦輪的想法。

由於Saab原廠設定的轉速並不高,約在6000rpm,所以使用太大的渦輪並無意義,因為過大的渦輪會因排氣量不足,使的起壓時機變晚、馬力/扭力曲線延後、斷油轉速時還未達最佳增壓效率、馬力突然湧現使得加速變得不線性以及變速箱壽命減少等問題。因此我只尋找Compressor Wheel Exducer(進氣側葉片大端)60mm以下的渦輪。

一開始鎖定Garrett的GT2560滾珠渦輪,後來由於不能直上而放棄,又找到T7系統上的TD-04 15T以為可以直上,後來維京孫老闆說油水管要換之外,最麻煩的是要改裝進氣管路,因為兩者並不相同。

後來在一個機緣巧合的情況下,中部車友介紹了我一家台灣專做渦輪的廠商,他說願意研究如何在可以直上的情況下,將渦輪本體強化,聽到後我馬上寄了一顆二手的原廠TB2569下去給他,他收到後馬上分解,丈量尺寸後告訴我這顆渦輪原廠進氣端Exducer/Inducer尺寸分別為54&41.8mm,中間固定渦輪葉片的孔為5.9mm,因此有希望將他們研發的TD-04 15T進氣鍛造鋁葉經由加工安裝上去。

市面上所見到的渦輪進氣端葉片幾乎都採用鑄鋁材質,成本低、製造速度快,還能夠進行大量的生產,屬於原廠量產的規格,而所謂的鍛造葉片,採用比鑄造鋁合金強度更高的鍛鋁材質,再以CNC機械切削而成,這種方式不僅成本高,在技術層面難度也高,因葉片的角度複雜,一般三或四軸機器無法加工,必須用上更昂貴精密的五軸CNC成型。

沒多久他就傳了鍛造鋁葉的圖片給我,進氣端Exducer/Inducer尺寸分別為56&42mm,比起原來足足大了2mm,這樣對於高速的效率絕對有相當大的幫助,而Tuner又告知我由於鍛造鋁合金密度較高,葉片可以較薄且中軸可以加工的更細,除了可輕量化外,相同尺寸的情形下進風量更可多17%左右,再加上尺寸加大,我計算起來可以比原來TB2569理論值多出20%的進風量。

開始進行加工,先用機器與藥水將渦輪外殼與中座清理乾淨,再將進氣端的外殼精密加工,與葉片間的公差只有單邊0.15mm,加工精度必須再0.005mm內,因為間隙過大會造成增壓不良,造成增壓值上不去,影響馬力。

但在過程中發現一個問題,就我寄去那顆二手的渦輪中軸,不符合Tuner工廠的加工規範,也就是說歪的太嚴重了,要我再寄一顆下去,但我手上已經沒有這型號渦輪,便猜想同品牌的9000自排車種,也使用Garrett渦輪,不知道兩者是否相同,上網查詢之後,編號TB2531的9000渦輪,所有數值都與我的相同。

寄下去後Tuner也發現,除了進氣外殼由於固定進氣管的方式有所不同而有差異之外,其他完全相同,便將我原來的進氣外殼移過來,並將中軸重新校正於0.2毫克內,Tuner表示渦輪的好壞除了加工的精度與葉片效率外,最主要的關鍵在於運轉時的平衡校正,因為這關係著耐用度與效率。

渦輪運轉過程當中,到達某一轉速就會出現葉片「喘振」(Surge)及中心軸「撓動」等物理現象,這是強度再好的材料都無法避免的問題,轉速愈高會愈嚴重。為對應這個問題,Tuner廠內有最高可達17萬轉的渦輪測試儀器,可進行各項測試,因為如果平衡工作的好,上述問題可減至最輕,也可確保渦輪性能。

此外Tuner還更新渦輪內部所有內部耗材,整顆渦輪基本上跟新的一樣,其表示渦輪在作動時,軸承是浮在內部的波斯上面,只要油用對保持潤滑,根本不容易損壞。重點為對應進風量變大,還貼心地將排龜內的洩壓孔從約24mm加大到27mm以加速洩壓,避免排壓過高。

安裝過程中有些小插曲就不再贅述,之前2000排量時增壓時機約在2100上下,換了2300之後再下降到1950左右,而且增壓速度相當快,3700rpm時就可以到達滿壓1.3kg/cm2,表示渦輪的加工精度相當好,增壓快速。

本來超過160km/h就衰退的問題,也得到大幅的改善,整體進氣量加大的情況下,相同增壓值可以輕鬆直上200km/h而不拖帶水,本來我的車實測100-200km/h為18.9秒,以敞篷車來說已算相當不錯(馬力231hp的E46 330敞篷實測為33秒…),現在應該有可以快兩秒以上的感受。

我計算過這顆渦輪的對應馬力,原廠GT2531為28lbs/min,換算成CFM(Cubic feet per minute,用於測量氣體流速的單位)乘以14.2為397CFM,對應最大馬力為274hp上下。TD04-15T原廠進氣量為CFM,如果按造最佳理論值增加17%,到達500CFM大概是原廠19T的水準(46.0mm /58mm Inducer / Exducer),但由於TD04的進氣外殼比較大,而TB2531則小了一號,因此必須要打個折扣,打個93折大概落於465CFM,這樣剛好介於16T(CFM435)與18T(488CFM)中間,根據我的經驗與國外網站的驗證,1hp大概是1.45CFM,所以465/1.45=320.689,這顆渦輪最大約可以對應到320匹左右,比起原廠渦輪已經增加約17.5%的整體進風效率,實際輸出的馬力根據國外的經驗大概會增加9%左右。

9%的馬力漲幅看起來沒多少,但實際上如果等比放大是當驚人的數值,之前幫我設定電腦的Tuner表示說馬力約在275hp,現在應該有到達294hp,而且按造渦輪的風量塗上看來也還沒有用完還可以再向上調整增壓值到達1.5kg/cm2來到320匹的大關。

此外順便糾正一個觀念,很多人都覺得TD04排龜的尺寸比TB2531還要大,但其實是錯誤的,9-5用的是5cm2,9000用的是6cm2,而TB2531則是標示A/R48,根據公式((CM x 8) - 7) / 100 = a/r ratio,換算起來大概是7cm2,而且排葉的大端(Exducer)53mm甚至比TD04 52mm還來的大,但由於小端(Inducer)只有41,8,Trim值較小,因此還是可以起壓快,但高速就會差一些,而且原廠TD-04排氣是12葉,而TB2531為11葉,這樣高速應該也會要來的再好一些。

如果不想花太多錢的朋友,可以考慮以原廠渦輪修改升級為導向,低速暢快高速又變好,扭力與馬力也提早湧現,真的是相當推薦升級的一種方法,只是就必須慎選加工廠家,市面上太多打著渦輪工廠的名號其實都是自己瞎搞,我只選擇有在國際行銷的的台灣品牌,這樣才有保障。

其實台灣渦輪現在已經相當精良,真的毋須再花大錢去買貴森森的進口品牌來使用,台灣品質真的不輸國外,身為台灣人麻煩各位支持國貨能選用台灣的產品。




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相當實用的分享文,雖然我不是開SAAB的車,請問你這樣改完後,馬力扭力都提高,那麼變速箱也有強化嗎?
太厲害了,我媽問我為何跪著看這篇
謝金桓,謝京衛,這麼專業的文章只有你寫的出來!
太厲害了,可否pm下完工價,廠商資料,感恩
dinnerxp wrote:
太厲害了,可否pm下完工價,廠商資料,感恩


+1
好奇這樣重整要花多少coco...
小弟的老鯊也想來搞一下

請問
這葉片都是固定型的
那廠商宣稱可變幾何渦輪
葉片角度真的是可控制的嗎?

orangebear1006 wrote:
請問這葉片都是固定...(恕刪)


可變渦輪應該指的是調整進氣量,
氣體吸入渦輪裡,有個環狀機構可以改變角度,
讓進氣量可大可小
最近渦輪也出現問題了.可以私訊一下廠商的聯絡方式嗎?謝謝!
現在已經可以用金屬3D列印做葉片出來,對這些廠商來說又有更強力的製作工具了
(燃氣渦輪機因為工況更嚴苛,目前3D列印只能做到guide vane這些周邊)
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