2022年4月1日 星期五

化油器調整與匹配基本攻略(112.11.28更新)

 

很多DIY車主來問香魚,化油器應該怎麼調?
香魚的標準答案是: 網路上很多,搜一搜就有了。那,為什麼還要花時間寫這篇?
嗯... 因為是香魚寫的。哈哈!
先準備好基本工具,和一整盒油嘴,我們來調化油器吧!

其實,就是因為網路上的教學文和影片「太多了」,而且每個人講的都有一點差異。車友回去究竟是看了誰的哪一篇文章或教學影片無從得知,如果還是調不好又堅持DIY理想,反而越理越亂。最後想想,還是寫一篇給車友參考。至少,寫錯了或寫得不好,還知道誰該出來負責。

我們先來談談口徑匹配的問題:

口徑越大就越好?

這是常見的迷思。過去小綿羊時代也常看到DioPWK28的化油器,當時還想說:「哇! 50cc28mm口徑,好殺啊!」 後來才知道,其實會配那麼大口徑的化油器,排氣量一定都不只50cc了。

既然化油器可以被「匹配」,而不是固定的規則,例如多少cc就配多大口徑的死規則,就表示要依照不同的條件來決定。而香魚認定的匹配決定關鍵,在於「進氣流量」。

下面會提到幾個名詞,為了不讓大家混淆,先釐清一下它們的關係:

流量 = 口徑 x 流速  或者也可以移項,寫成:

流量 / 口徑 = 流速   意思是相同的流量下,如果口徑越大,流速就會越慢。口徑越小,流速就越快。

先科普一下,不想看的可以跳過。
化油器的工作原理叫做「文式管效應」,在高速流動的氣體附近會產生負壓「吸力」,且負壓和流速成正比。也就是流速越快,吸力就越大。這個吸力就把化油器下方油杯中的汽油吸上來,混合在空氣中,進入汽缸燃燒。如果空氣流速不夠,吸力不足以將汽油穩定的吸上來混合,引擎的運轉就會不穩定。而如果流速很大,又會因為和管道阻力限制了進氣效率。

所以口徑匹配的原則是:

1. 維持怠速的進氣流速和負壓吸力,足以提供穩定的供油混合比。
2. 在實際應用的高轉速範圍內,流速不至於太
大,因為管道阻力造成進氣效率降低。

試算案例:

一顆125cc四行程引擎怠速狀況下,搭配PD26化油器,希望藉由升級PD30,提高高轉進氣性能。最大轉速的部分,性能會提高沒有疑問。問題在怠速時流量會降低。流速若掉得太低,就會造成負壓(吸力)不足,造成供油不穩定。

引擎在1200rpm怠速下,每分鐘進氣量:

125cm3 x 1,200rpm / 2(每2rpm進氣一次) = 75,000cm3/min

PD26化油器出口的面積為:  (2.6cm/2)2 x π = 5.31cm2

空氣流速就是:  75,000 / 5.31 = 14,124cm/min

我們把14,124cm/min這個流速設為底線,若低於這個流速,怠速的混合比會出現不穩定。那麼換成更大口徑的PD30化油器,就只能把怠速調高,來維持一樣的流速。反推算的方式如下:

PD30的出口面積:  (3.0cm/2)2 x π = 7.1cm2

每分鐘進氣量:  14,124cm/min x 7.1cm2 = 99,837cm3/min

反推怠速轉速:  99,837cm3/min / 125cm3 x 2 = 1,597rpm

換算起來,125cc引擎從PD26升級到PD30,怠速需要提高到1600rpm左右,才能夠維持足夠的流速讓混合比穩定。但是中高轉部分的進氣阻力會降低,效率會提升。

那麼,如果是150cc搭配PD30?

怠速轉速:  99,837cm3/min / 150cm3 x 2 = 1,331rpm

所以化油器並不一定口徑越大越好,過大的尺寸不僅高流速部分根本用不到,怠速部分表現也不穩定。

反之,如果一個騎車非常RV,轉速從不超過7000rpm125cc車主,改用24mm口徑化油器會更穩定省油。

下面表格直接換算各種不同排氣量單缸引擎的粗估怠速流量參考,但這只是以排氣量進行簡單計算。實際的進氣氣流特性還會因為缸徑行程比,和汽門口徑/數量,甚至凸輪的揚程和開閉角度而有微妙的差異。

考量低轉速進氣流速的化油器口徑匹配參考
* 除了化油器口徑,引擎本身進氣歧管口徑也要考量
** 引擎結構、進氣門大小/數量、開閉角度都會影響進氣特性

看了上表的推算,是不是就能理解,原廠化油器的口徑選擇,一定都有道理的。
而且,商用車和運動車款的口徑選擇,也都符合上表計算出的合理範圍。

化油器的設定/調整範圍

前菜上完,我們來吃主菜吧。
我們以PD系列這種最高CP值的簡單化油器為例,類似結構的PE/PWK設定和調整方式也基本相同。但CVK負壓型化油器不太一樣,調整方式若有機會再寫另一篇文章說明。

準備工具:

以PD26/30為例,化油器本體的拆裝及調整,會建議準備如下圖的工具:

  1. 耐油容器 - 不鏽鋼或塑膠盤皆可。化油器拆裝經常會有汽油滲漏,小零件也多。若沒有一個容器,可能會弄得到處都是汽油,或是遺失小零件。
  2. 板手 - 開口/梅花皆可,7mm / 8mm / 10mm尺寸建議備用。
  3. 十字起子 - PH2規格,拆裝肥腸束環,以及化油器油杯。
  4. 一字起子 - 6.5mm用於換油嘴,4.5mm用來調整混合比及怠速螺絲。

設定:

1.    副油嘴(Slow) - 副油嘴主要決定1/4油門以內的供油濃度。再透過「混合比螺絲」來微調,達到精確調整怠速空燃比的目的。
油嘴的號數(番數),指的是油嘴的孔徑,單位是「條」,也就是0.01mm10μm
舉例來說,#35怠速油嘴的孔徑就是直徑0.35mm大小的孔。孔徑就跟指紋粗細差不多。



2.    主油嘴(Main) - 提供1/4油門以上到全油門的供油濃度。PD系列的主油嘴螺牙都是M5規格。


3.    油針高度Needle – 使用油針頂端的C扣位置調整,共有五格位置,初始設定都在中間第三格。C扣上升,油針下降,供油量減少;反之,油針上升,供油量會增加。調整油針會整體性的影響空燃比,香魚個人建議放預設值就好,非不得已不要去動油針,不然很容易調亂掉。




調整:

1.    混合比螺絲 – PD: 進稀退濃,理想值在1.5圈上下。(有些化油器調整方向相反)所謂的1.5圈,意思是先把混合比螺絲鎖到底之後,再反轉退出來1.5圈。
警告: 混合比螺絲鎖到底不可太用力,因為底部的結構很薄,一旦鎖過頭爆裂,這顆化油器就GG了。



2.    怠速調整螺絲(進升退降) – 就是調整怠速油門的開度。單缸輕檔車怠速一般在1500~1800rpm左右。但也會因引擎設計差異而有不同。



3.  油線張力 - 油門線在油門全放開的狀況下,要維持至少2~3mm左右的遊隙。如果化油器裝好,發現油門沒有遊隙,通常是沒裝正確,或是油線長度需要調整。




油嘴號數的預設值:

油嘴號數的預設值,其實需要一些經驗。基本原則是:
1. 化油器口徑不變,怠速油嘴號數和排氣量成反比,主油嘴號數和排氣量成正比
例:
- 野狼125cc原廠PTG26的油嘴號數大約是#38/#92
- 野狼150cc原廠PTG26的油嘴配置就變成#35/#95

副油嘴降低的原因,是因為負壓吸力增加了。而主油嘴提高的原因,是因為高轉速的油氣總需求量提高了。以此類推,如果野狼用65缸164cc,副油嘴可以沿用#35或更小的#33開始測試。主油嘴則應該需要#95以上。

2. 排氣量不變,主/副油嘴號數和化油器口徑變化成正比
例:

- 野狼150cc原廠PTG26的油嘴配置是#35/#95
- 野狼150cc升級PD30的油嘴號數可能要用#38/#98

因為化油器的口徑增加,相同轉速下的負壓吸力和流速都會降低。所以需要更大的油嘴號數來補償,才能提供足夠的燃料。

此外,空濾和排氣管的阻力,也會影響引擎填充效率,進而影響油嘴號數的選擇。
例如,野狼原廠排氣管,前段內徑為26mm+回壓尾管,若改成內徑30mm的前段+直通尾管,通常會因為回壓降低,而需要將油嘴號數向上修正。

調整和確認油嘴的方法,於下一節說明。


油嘴號數的調整方法

其實調整化油器最有效率的工具,還是空燃比機,但就是貴。不過只要依照下列的程序去調整,多花點時間也可以調整到非常理想的狀態。

1.    副油嘴:
上一節說明了油嘴預設方法,通常在#10誤差範圍內略偏大,引擎都可以發得動。空燃比螺絲先預設在標準的1.5圈左右。
發動後,將
怠速調整正常怠速熱車約一分鐘。確定暖車後,將混合比螺絲逐漸調到最稀(中間可能需要反覆調整怠速)。
以PD26/30為例,如果怠速螺絲鎖到底(最稀),若還可以維持正常怠速
,就表示副油嘴號數可以再降低。
如果狀況相反,混合比螺絲可能還有半圈以上就無法維持怠速熄火,副油嘴號數就要提高。
理想調校結果是,混合比螺絲在1.5圈上下。冷車需要拉阻風門才可以發動。
熱車後怠速穩定在1500-1800rpm,不會忽高忽低,排氣沒有明顯辛辣味。

2.    主油嘴:
    主油嘴的號數要在副油嘴調整好以後再進行,不然就做白工。
如果沒有空燃比機,就只能透過運轉的順暢度和火星塞電極的顏色來判斷。火星塞的顏色只要行駛一公里以上,就能看出差別。但是主油嘴影響1/4-全油門的開度,所以試車要在能夠經常開1/4油門以上的路線,火星塞的顏色才有參考價值。

    轉速上不去,不一定是油不夠,也可能是因為過濃。簡單的調整邏輯如下:

    A. 轉速上不去 - 火星塞偏白 --> 加#5再測試
    B. 轉速上得去 - 火星塞偏白 --> 加#2~3再測試
    C. 轉速上不去 - 火星塞偏黑 --> 減
#5再測試
    D. 轉速上得去 - 火星塞偏黑 --> 減#2-3再測試


混合比螺絲最佳化調整 (PD26為例)

1.    暖車 引擎達到工作溫度(備註1),調整才會正確。由於冷車狀態燃燒效率低,所以,如果調整到冷車都可以不用拉阻風門發動,熱車後怠速一定過濃,驗排氣COx過不了關。

2.    怠速調高約2000rpm調整怠速螺絲,如果車上沒有轉速表,沒有外掛看轉速裝置,對聽轉速能力也沒自信,請參考這篇如何用手機APP聽引擎轉速。不過聽久了就大概知道,這部分也不需要講究很準確。

3.    調整混合比螺絲 0.5~3圈範圍之間(備註2),尋找引擎轉速的變化點。例如調濃退到2圈以上,怠速開始降低;逐漸調稀,怠速會逐漸變輕快。反覆測試幾次,找到由濃到稀時,轉速出現最輕快的那個點,大約就是理想空燃比13.3的位置。然後再將空燃比螺絲退1/4圈左右(AFR=12.5-12.8),就是會好騎的設定點。(備註2)

4.    怠速調低至1500-1800rpm輕催油門幾下測試是否順暢,試騎看看。

備註:

  1. 氣冷車的缸頭工作溫度至少要達到80℃以上(摸到會燙傷的程度),水冷車可以低一些。
  2. 怠速空燃比要設定在13.3左右也是可以,測廢氣都是一次過。但是油門的低速反應會變鈍,笨笨的比較不好騎,也比較容易出現回油放炮的現象。所以平常使用還是建議調略濃一些。萬一排氣驗不過,再調稀空燃比驗車就好。
    怠速油嘴如果用太大,也會有排氣驗不過,CO/CO2高的問題,須注意。
  3. 怠速設定越低,空燃比會需要比較濃來維持運轉。如果希望驗排氣容易過,或是比較環保,味道比較淡,怠速維持1800rpm左右較佳。但過高的怠速(2000rpm)和稀薄的怠速油氣設定,會導致引擎溫度提高,對於氣冷引擎的壽命有負面影響。


瞬間大催油門熄火或NOGO正常嗎?

有些車友喜歡怠速大油門催下去測試,看會不會熄火,其實這樣測試沒甚麼意義。因為實際路上騎乘,會大油門催下去的當下,引擎一定至少在3000-4000rpm以上。

怠速大油門會熄火,是因為怠速時引擎的進氣流量很小,化油器柱塞這時放在最低的位置,只留了一條小縫增加文式管流速,以維持對油杯汽油的吸力。突然將柱塞瞬間開大,引擎轉速還沒升上來,文式管的流速瞬間下降à負壓吸力消失à引擎吃不到汽油,當然會熄火。

如果對油門和動力比較敏感的車友,可能也會注意到。直拉式化油器並不是油門開到最大,就一定會得到最大動力。因為油門開度過大,會降低文式管的流速,反而導致供油濃度不足。這個狀態尤其在爬長坡卡轉的時候,很容易感受得到,油門要對應轉速,在特定的開度範圍,才會得到最佳動力

如上,使用較小口徑的化油器,這個問題會比較不明顯。此外,若一定要怠速瞬間大油門不熄火,請使用以下原則調整:

1.    怠速空燃比調濃,即使大油門空燃比瞬間變稀,油氣濃度還能維持運轉。

2.    怠速調高,保持進氣流量。

3.  換成聰明的CV系負壓化油器,就怎麼催也不會熄火了。

為什麼新化油器裝上去,一發動就狂飆轉速

1. 柱塞裝錯了;2. 或是油門線拉到。
正常安裝的柱塞,沒有拉油門線的狀態必須是落到底的。只有保留怠速螺絲頂住的那一點縫隙。油門每次放到最底,都能聽到柱塞到底的「叩」一聲。如果油門放到底都沒有聲音,就是油門線拉住了。

如果沒有空氣進去,引擎是不可能拉轉速的。
如果沒有空氣,但油很多,也只會NOGO熄火,不會有轉速。




為什麼冷車很好發,熱車狀態油門要帶一點才好發動?

這不好解釋,但這是正常的現象。即使使用CV系化油器也是這樣。香魚騎過一些原裝進口的單缸/雙缸/四缸化油車,也是一樣。所以只能說這是正常現象。不過這個問題在搭配比較小口徑的化油器時,似乎比較不容易發生。

冷車不用拉Q鈕就可以發動對嗎?

不對,如果冷車不需要增濃就可以發動。表示怠速的供油量太濃。等到引擎熱起來,燃油氣化條件變好的時候,空燃比就會呈現過濃的現象。排氣味道會很辣很臭,也一定驗不過排氣檢驗。

理想的狀態,應該是夏天帶一點阻風門,冬天很冷的時候阻風門需要全拉,就很好發動。熱車後可以放開阻風門,排氣也沒有明顯辛辣味。

排氣管放炮!?

網路上對這個問題眾說紛紜,不過常常沒有搞清楚重點。詳細解析如下:

1. 是催油門的時候放炮? 還是回油滑行的時候放炮?

1.1 如果是催油門的時候放炮,問題比較大。依香魚個人的經驗,催油門放炮大都是點火正時、汽門氣密不良,或是凸輪正時沒對好才會出現,要先檢查並排除問題。

1.2 如果是引擎轉速拉上去,放開油門時放炮,又分成兩種。一種是低沉連續的噗嚕噗嚕聲,這通常是改裝排氣管結構造成的聲音,不是放炮;原廠回壓管通常不會。另一種是不連續鞭炮般的爆音。後者這個才是我們說的回油放炮。

2.1 為什麼會放炮? - 從引擎排放出來的廢氣,如果含有未燃燒的油氣,累積在排氣管腔體中。累積到足夠的濃度,加上排氣本身自帶的高溫,一旦引燃,就會像放鞭炮一樣大聲。

2.2 為什麼會有未燃燒的油氣排出? - 以化油器來說,油門全關的時候,並不會完全停止供應油氣,只是降低到怠速的供應量。正常來說,雖然油氣量很低,但空燃比沒有變,應該要足夠讓火星塞點燃。如果油氣的濃度過低(過稀),低到火星塞無法點燃的程度,沒有點燃的油氣沒有燃燒就直接被排放出去。變成所謂的「空火行程」。如果空火行程多發生幾次,就會在排氣管內累積未燃燒的油氣。一旦濃度累積到足夠被點燃,就會發生放炮。

2.3 為什麼油氣濃度會過低? - 因為有多餘的空氣跑進來。活塞向下運動,進氣門打開,產生的負壓經過歧管達到化油器文式管,把混合氣吸入。在上述的過程中,只要有氣密不良,造成空氣從文式管以外的縫隙洩漏進來,就會把油氣沖淡。

例如: 活塞環氣密(未磨合的引擎)、排氣門氣密、歧管接頭氣密等等。加工品質不良的化油器柱塞,或是老舊磨損的柱塞,也可能是漏氣的來源。另外,負壓油杯和廢氣控制管線都會用到歧管上的負壓管,如果這些系統有氣密破壞也會造成回油放炮。

雖然微小的氣密滲漏不影響引擎運轉,但有可能造成放炮問題。

3. 解決放炮問題? - 先確認歧管和廢氣控制系統都沒有明顯的漏氣。化油器和引擎內微小的空氣滲漏量,可以靠怠速混合比調濃一點,或是把怠速調高一點,都可以達到補償效果。
但這樣處理的方式算是治標,帶來的副作用可能是廢氣排放驗不過。

連續拉轉一段時間就熄火或NOGO是怎麼回事?

慢慢騎沒事,騎快一點拉轉一段路就NOGO... 甚至熄火。
重新發動很困難。
路邊休息一下,喝杯飲料,又可以正常發動了。

兄弟們,這問題叫做「油路不順」。發生的原因可能有以下幾種:

1. 油箱內生鏽 - 生鏽的鏽渣阻塞了油杯,或是汽油濾心。
2. 油管阻塞 - 可能因為折到或是被其他零件壓到。

把化油器的汽油管拔下來觀察,如果汽油不是順暢地流出來,而是滴滴答答的就是了。低轉速的時候汽油消耗慢,所以沒事。高轉速的時候,落油的速度跟不上消耗的速度,就會讓化油汽油杯內的油面高度維持不住。降低到一定程度,油嘴吸不到油,就會出現NOGO的症狀了。

結語

化油器DIY基本調整不難,工具也很簡單。輕檔車主都可以自己嘗試調整看看,調整好了會很有成就感。如果擔心自己調亂掉,可以先記下原本的空燃比螺絲圈數。從現有的狀態開始往內鎖,看轉進多少圈到底,就是目前的圈數。

比較常遇到的,是有大多數車友以為油嘴號數,和混合比螺絲圈數都有所謂的「標準答案」;或想要完全「直上免調整」的方案。如果真的有,香魚也很想這樣提供,但實際上是做不到的。

大家平常調整化油器有遇到甚麼問題或經驗,也可以在文章下面留言討論。如果還有可以分享給大家參考的部分,再補充說明。

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