引擎本體改造，可區分為大多運用在NA引擎上純增進機械效能的做法，與增壓引擎原則是朝向增加機件強度來承受高壓、高熱所帶來的嚴苛環境等兩種方式。以往要區分為專業或非專業的界線或許在於使用的機件是否為高檔貨，例如鍛造活塞、 H斷面連桿、全新鍛造的輕量化曲軸等。而對汽車科技的涉獵愈多、機件原理理解愈透徹之後，才能分出專業與半專業的區別，為何不說專業與非專業，在於非專業的話根本無法進入主題來探討，其結果或許只在知與不知，也不知道結果到底是可或不可，其間又要加上金錢的助力才能有結果產生，所以「馬力」認真來說是建構在鈔票的前提下運行。
提昇馬力後必備
鍛造活塞的好處
在增壓引擎日漸增多的改裝市場，最多需求、也是最迫切需要的產品就屬鍛造活塞了，為什麼增壓車為求耐用度必須使用鍛造產品呢？而鍛造產品的特點與缺點何在呢？在此仔細地敘述，希望各位能真正了解其中的奧秘。
現代的引擎通常都使用鋁合金活塞，取其質輕、重量低的優點，但鋁合金活塞比鑄鐵活塞有膨脹率較大的問題，所以在活塞的製造上就考慮其特性設計成橢圓及上下斜差的型式，以減緩受熱膨脹後所造成的變形。
而鋁合金活塞的製造大多採用鑄造而成，原廠引擎使用此種鑄造活塞，取其遇熱膨脹率較小的特點，能減少活塞與汽缸的間隙(通常只需預留3～4條即可)，此緊密的間隙搭配可以降低冷車時的空污排放，減少引擎吃機油的現象，並相對減少活塞環晃動提昇耐久度，冷車時的惱人噪音也能減緩。反觀鑄造活塞的缺點，就是材料的緊密度低，套一句實際的形容詞就是「脆」，遇到高負荷很容易裂，如果在高壓縮比的NA車或Turbo車上，伴隨產生的爆震、敲缸現象，鑄造品是無法承受此種負荷的，所以提高馬力的引擎(包含高壓縮、Turbo、NOS等)鍛造活塞即成為改裝的必需品。
高矽量=高強度？
活塞材質的影響
鍛造活塞的製作過程是使用固定的模具在幾萬磅的壓力下沖壓而成，這個過程讓鋁合金的分子能更有效、緊密地排列，讓強度得以大幅提昇，並使材質延展性相對增強。最近坊間因品牌的競爭，某些品牌以強調其活塞含矽量高來突顯其特點，不過究竟含矽量的多寡和鍛造活塞有什麼關聯呢？
先來說矽的成分到底有何功用，如果鋁合金活塞中的矽含量高，就能使活塞在遇熱時減少它的膨脹係數。而鍛造活塞密度高、膨脹率高的特性可以藉由使用高含矽量的材質減少其膨脹，預防活塞在高負荷時因過度膨脹而在缸內咬死的現象。而高含矽量鍛造活塞與汽缸的間隙也可以預留得比含矽量較低的活塞小，進而因間隙小取得活塞環和缸壁間的耐久度，讓運行的噪音也得以減少，所以道路型的重改車輛或中度改裝的耐力賽引擎，這可是最佳的選擇。
雖然矽的含量高有減少活塞膨脹的優點，但其背後卻隱藏著一個強度降低的缺點，矽含量愈高，活塞相形會變得比較脆也就容易發生碎裂，所以單就強度而言，低矽量的鍛造活塞強度才是最強的，由於合金鍛造下的成品具有延展性可以讓活塞在極惡劣的環境下工作(例如高增壓、Turbo引擎、零四加速用引擎等)，但材質含矽量低的活塞膨脹率高，活塞與缸壁的間隙都比較大，包括活塞環間隙也必須加大，不然負荷一大，活塞和缸壁絕對熔在一起，使用此種活塞最明顯的就是引擎噪音非常明顯、長時間下機件的磨耗度相當嚴重，所以此種活塞大多只使用在零四或非長時持續性的賽事。
降低摩擦增加輸出
薄活塞環的好處
探討完材質後，緊接著來談一下活塞製作的型式及選用的注意事項。以增壓車為例(包括Turbo、 Super charge、NOS)，活塞平面到第一環的距離通常必須超過6mm，此種設計能讓第一活塞環遠離爆炸的熱量來減低膨脹率，而活塞環岸也能有足夠強度去承受高標準的工作環境。而活塞環的厚度尺寸則影響其耐久度與密合度，為求低摩擦係數、增加引擎輸出及減少上下貫性的要求，新一代的引擎都使用厚度較薄的活塞環，雖然薄的活塞環有低摩擦、高輸出、氣密性佳的種種優點，但其唯一缺點就是耐久度不若厚的好。
另外美國大廠Total Seal有生產改裝用的無開口活塞環(Gapless ring)，其第二環運用雙重組合而找不到缺口，如此一來即可克服高膨脹係數活塞必須預留大尺寸間隙的困擾，進而達到氣密的功效。至於在JE或Wiseco活塞上，可以發現在第一環和第二環之間多了一道溝槽，其目的是阻隔爆炸時的火焰壓力，讓通過第一環的氣體不再漏過第二環，此設計可以讓活塞環在引擎高轉時維持良好的氣密性。至於選擇上，可藉由凸頂活塞(Dome)與凹頂活塞(Dish)不同的構造來達成所需的壓縮比，所以活塞頂部的設計不僅能改變壓縮比，更關係到爆炸後整個火焰的傳播和熱傳導的問題。
方向不同做法相異
壓縮比與動力的關係
壓縮比攸關馬力輸出也決定引擎特性，壓縮比B=(汽缸容積+燃燒室容積)/燃燒室容積，一個原廠引擎壓縮比大都介於9～10：1，由於近期科技的發達、電腦控制系統的搭配，使得壓縮比有逐漸提高的趨向。簡單來講，輕改裝的NA引擎沒有可程式電腦的搭配只要使用辛宛值95～98的汽油，即使壓縮比做到10應該都沒問題。如果使用更高壓縮的活塞使壓縮比達到11～11.5的話，由於高壓縮帶來的供油、點火爆震的問題，所以可程式電腦就變成不可或缺的配備。而零四專用NA引擎如果搭配辛烷值更高的賽車汽油且不在街道上使用，其壓縮比可以達到13～15：1，這樣的設定其實已相等於增壓引擎打1 kg上下。
壓縮愈高代表預壓愈足夠，當活塞到達上死點時爆炸所產生的壓力也愈大，而熱效率的提昇直接就增加馬力的輸出，所以每提昇一個單位的壓縮比，引擎大約能增加3～5％的馬力。當壓縮比提昇到14：1 以上時，馬力的線性輸出曲線隨即開始下降，因為過高的壓縮已造成運轉貫性的阻礙，再加上高壓縮的爆震因素，需要克服的問題頗多，所以過高的壓縮也是造成馬力再次下降的導因。
以應用來講，使用高壓縮凸頂活塞，最常遇見的損壞大多出現在最凸的邊緣或氣門溝的周邊銳角較大、較薄的地方，原因在於爆炸的熱傳導被活塞上凸出或凹陷的地方所影響，造成熱量無法平均的擴散，溫度容易集中在較薄材質的部分，成為日後活塞毀損最大的主因。因此理想中的活塞頂設計應該愈平整愈好，凸頂的設計也應該拉緩凸起角度的弧線，減少銳角的產生，才能達到平均傳遞爆炸火焰的需求。
增壓引擎使用的活塞則朝低壓縮方向前進。低壓縮的設計，並非如字面所言一直保持在低的範圍運作，反而是為了配合增壓後汽缸進入的大量空氣所壓縮下的結果，壓縮比依然維持在12：1以上。為了機件的存活及耐久，降壓縮是一種預負荷的做法。所以增壓打的愈高、所使用的Turbo愈大，壓縮比勢必要降的更低，結果Turbo Lag更加嚴重。
因此市售增壓車款(如Saab、Volvo)則使用較高壓縮、中增壓的做法，來得到市區行駛的較好效率、空污排放低及減少Turbo Lag，成為好開自排Turbo車，當然原廠此種設計，是給全世界90％的正常人使用，絕對不會對僅有少數的瘋子情有獨鍾。
小東西大功用
活塞銷的用途
當各位對活塞深入了解之後，來探討連接活塞和連桿的介面：活塞銷。乍看之下，小小的一支活塞銷，無法令人覺得有任何高科技的聯想，但事實上活塞銷要求其材質的應用、製造尺寸、公差的匹配。活塞銷使用的材質都是高抗磨損的鋼材，其材料硬度幾乎接近車刀刀頭的H11鋼材，如此高強度的材料才能減低活塞銷的重量，而重量在往復運動的機件上所產生的相對G力對連接物件的動力衝擊影響相當嚴重，重量低的物件能使物件活動力增加，也能減低物件本身的摩耗。所以搭配在鍛造活塞上的活塞銷，幾乎都製造成連桿受力部分最粗，往兩端逐漸變薄的型式，讓連桿小端的面積受力和活塞兩端大面積的受力能均等，藉此減低活塞銷本身的重量，又能達到預期的強度。
光講活塞銷的材質，是廠家製造上的特別設計，但談到減低摩擦阻力的應用時，就必須了解活塞銷的固定型式，原廠引擎設計的型式大都使用「3/4浮式」設計，也就是活塞銷固定在連桿小端，活動的部分被允許在活塞兩側的銷孔。如此設計轉動的部分受力在活塞本身，少了連桿的部分，所以並非整隻銷體都能轉動。而搭配鍛造活塞、連桿的製品，幾乎全部採用「全浮式」的設計，連桿小端注入一個油銅波司，其間隙調整在1～2條，如此一來連桿小端及活塞本身都能自由轉動，在高速運轉時能有效的分擔機件的摩擦力，對引擎內部的輸出及耐久度都有相當的幫助。
值得注意的是在裝配全浮式活塞銷時，一定要仔細丈量連桿小端的尺寸和活塞銷孔的公差。如果小端的間隙比活塞孔間隙大時，受負荷後，活塞部分因緊度的不同迫使轉動停滯，唯一能轉動的部分只剩下連桿小端，接著就會發生活塞銷和連桿小端異常的摩損，甚至會有咬死的現象產生，對引擎將造成致命性的損害。
強度重於一切
連桿與曲軸
連接活塞和曲軸的零件稱為連桿，連桿負責將活塞上下往復的動作轉化為曲軸的圓旋轉運動，其機件所承受的壓力及拉力超乎想像的劇烈。所以連桿的製造必須本著朝著強度的追求來完成。通常市售連桿都是熱鍛而成，搭配著較厚的軸承蓋，來達到需求的強度。而原廠連桿為了重量和經濟性，通常都計算到夠用的範圍，最多預留25％的強度。一旦改裝增壓系統或NOS，且把引擎轉速拉到超過8000rpm時，這種原廠連桿隨時都有彎曲的可能。所以說以數據來敘述的話，原廠連桿大部能承受0.7～1kg以下的壓力，而NOS的馬力提昇也應該能控制在50匹上下。如果NA引擎上換上一組鍛造連桿，由於重量的增加，可能對引擎的輸出並沒有相對的優點存在。
鍛造連桿的型式還可區分為H斷面和I斷面。H斷面的設計由於受力面的應力強度增加，較適用於高負荷、高轉速的引擎，且鍛造連桿在製造時，採用極高檔的4340鋼材。此鋼材強度高卻又有相當的延展性，能承受高負荷又能抵擋無謂的扭曲變形。
不僅材質選擇的高檔，鍛造連桿的製造通常都是從鋼胚上直接切割而成，且經過拋光平整處理，盡量去除製造時表面的尖銳點或製造模線，此舉都可以去除表面不均勻的應力。連桿軸承蓋也搭配ARP螺栓(此連桿螺栓有著抗拉扯力超過200000psi的強度)的鎖緊磅數，來做連桿大端的真圓加工。全新的連桿未鬆開螺栓時丈量，呈現的真圓度幾乎是百分之百，所以裝配連桿時務必要依照規格表上的鎖緊磅數確實鎖緊，不然連桿大端的真圓度將因此而失真。
曲軸的改良無不朝著高轉平衡和輕量化著手。曲軸輕量化必須藉著切削鋼材來達成，但切削鋼材之後整支曲軸的平衡就蕩然無存，所以曲軸平衡是必須的一道手續。至於曲軸平衡的轉速和範圍有一定的關聯性，以一部八氣門的引擎而言，真正運轉的轉速頂多在6～7千轉，因此平衡頂多做到7千轉即可，因為平衡的校正愈往高轉域，其平衡區域的範圍相對愈少，也就是說高轉區域平衡度為零時，其低速域的平衡值就可能愈差。所以曲軸平衡的區域希望能盡可能保持在引擎最常使用的範圍，所以以往所謂的萬轉平衡曲軸，如果使用者並未使用9千至1萬的轉速，所做的平衡點也徒然無功。且曲軸平衡點如未因應在轉速範圍，其他速域的轉速將導致曲軸的震動，相對的影響波司的壽命，也抑制了引擎輸出的能力。
改裝要求平衡
裝配選擇注意事項
當操刀者準備好這些高檔的機件時，裝配的細節及注意的項目也是值得講究的細節。以裝配原廠引擎的方法來操作或許不見得適用，因為大多數的人都會在加工時就犯了錯誤。使用鍛造機件，也因為膨脹係數大的原因，汽缸壁與活塞的間隙都比原鑄造件來的大，連活塞環的間隙也會因為受熱的大小，使得第一環和第二環的間隙都不盡相同。
而曲軸大小端的波司間隙也是值得注意的事項，以理論而言，較小的波司間隙能減低油壓的喪失，但較小的波司間隙使用必須建構在曲軸頸和連桿大端的真圓度上，如果沒有良好的真圓度，較小間隙的應用可能會導致波司不規則的損傷，因此運用在高轉速的賽車引擎上，由於油壓隨時都保持高標準，所以波司間隙可以設定在標準的較大值，來期許減低摩擦和防止咬死。
最後告訴讀者，引擎是由各個機件一一組立而成，包括各缸之間的獨自運作，所以改裝引擎首重平衡的調整，機件的重量平衡包括活塞、連桿、活塞銷，各自都應調整到一致的重量，而運轉的平衡則包括曲軸、皮帶盤、飛輪等旋轉的物件，動力平衡又關係到各缸的進氣量、噴油嘴的噴油量、火星塞點火大小的一致，諸如種種都是平衡。所以專家說改引擎要改什麼、注重什麼？回答只有兩個字「平衡」。把平衡做好，各缸間的動力一致，自然會有高輸出及耐久的表現。
話說至此，不曉得各位是否詳解完善了呢? 亦或是一頭霧水、看的頭昏眼花呢?
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