柴油引擎

Ford Focus TDCi WRC Edition 柴油引擎汽車

首先,車頭的ST Style前空氣力學保桿,結合了大型湛黑梯形橫柵進氣壩、ST Style整合投射式前霧燈與黑色菱狀水箱護罩,營造出濃厚的性能化科技感受。此外,為了增加夜間的安全性,所配備的投射式AFS主動轉向頭燈。將能隨著車速與方向盤角度變化而調整,提升有效照明範圍達90%以上。

BMW 525d 高效動力的柴油車

2008年春,搭載BMW新世代柴油引擎的全新車款,即將再次鼓動追求高效動力的熱潮。這款全新正2008年式525d豪華運動房車,在今年將與520d入門版本,以及頂級的535d頂級旗艦版,構築起BMW大五系列柴油車款的鐵三角,無論是鍾情於優異的經濟表現與動力品質,還是超越其他車款的驚人表現,現在因為525d的引進,讓消費者擁有更多元化的選擇。
相較於狂暴級動力的535d,525d的各項表現顯得更親民。就引擎輸出來說,3.0升V6柴油引擎搭配單渦輪,市區中低轉速大扭力特性,在跟車或是超車時均能遊刃有餘,而若偶爾想體驗疾馳快感,大腳油門後40.8kgm的扭力,也能稱職的揮灑它傲人實力。另外,17吋輪胎讓525d的操控實力,較520d的16吋提升不少,而舒適性則比535d好上許多,即使激烈操駕安定性也有高水準表現。試駕後我們發現525d真如同它的定位,在操控、動力、經濟、舒適等面向擷取中間路線,多一點樂趣、少一點油耗正是它的價值所在。
除了BMW柴油引擎所具備的各項先進科技外,雙渦輪增壓器是此具引擎最精髓與最關鍵之處。前後並連的大小渦輪增壓器,在低轉速時較小的渦壓器可以感應油門的輕微碰觸,很快地帶出動力,而較大的渦壓器於高轉速時加入運作,展現連綿不絕的動力輸出,將引擎動力全面發揮。
對於消費BMW品牌的高級車買家來說,可能對於油價的敏感度沒有這樣高,但事實上BMW柴油動力系統的高品質與優異的性能表現,不但已經超越競爭對手,其環保節能的訴求,更已經深深植入這些車主的心目中,所以引進全新525d取代原有525i,絕對有其戰略意義。

柴油引擎系統比較

各種不同形式的柴油引擎所產生的排氣量都會有所不同,此外最大的差別在於其燃燒室及供油系統的設計上。柴油引擎燃燒室的設計,可分為以下三種:直接噴射式、預燃室型間接噴射、渦流式型間接噴射,以下將介紹三種不同引擎燃燒室的優缺點。
直接噴射式:
直接噴射引擎之缸頭燃燒室設計是平的,主燃燒室位於活塞上端鍛造成之特殊的凹陷空間內,並經由處於凹洞中央處之多孔型噴油嘴來達成迅速將燃油噴入之目的。
優點:燃燒室構造簡單且表面積較小,熱損失和耗油率低、缸頭構造簡單,受熱變形機會小、引擎啟動容易且不需預熱塞、燃燒室表面積的容積率小,冷卻損失亦小。
缺點:對燃油之可燃性級數的要求較高、需要較高的燃油噴射壓力、使用之多孔型噴油嘴價格較高、噴油嘴微小的衰退會大大影響引擎的性能、因其氣流渦動較弱,空氣的使用率較差,不適合在高轉速運作。
預燃室型間接噴射:
預燃室位於主燃燒室上方,在燃燒行程前期,噴油嘴將燃油噴入預燃室中產生局部燃燒,因而產生高溫高壓氣體。隨此壓力,剩餘之燃油經噴油嘴之油孔噴出並進入主燃燒室中,然後與渦動的空氣混合來完全燃燒。預燃室型引擎,它的燃燒過程分兩階段完成,差別是在燃油與空氣的混合係利用從預燃室所噴出的氣流來完成。
優點:因燃油噴射壓力相對較低(80~150bar),燃油系統故障較率低且壽命較長、對燃油可燃性級數要求較低、操作上較寧靜且不易發生爆震、空氣與燃油之混合狀況較佳。
缺點:缸頭構造複雜、因預燃室的表面積容量大,所以冷卻損失亦較大、引擎啟動困難且需預熱系統、需較大啟動扭力,也就是需要高功率的啟動馬達、耗油率較直接噴射式為高。
渦流式型間接噴射:
渦流式型在壓縮行程期間,空氣流入渦流室,當燃油噴入時會產生強大的渦動效果,然後到達燃燒室。燃油點燃是藉著噴入渦流室的燃油,與空氣混合時產生強烈的循環而發生。在預燃室型式中,燃油僅被局部點燃,但在渦論室型式中,所有的燃油均被完全點燃。因此,渦流室的容積佔全部整個燃燒室容積達70~80%以上。渦流室型式之燃燒特性介於直接噴射式與預燃室型式之間。
優點:燃油與空氣之混合狀況較佳,引擎轉速與平均有效壓力可提升、具更低的噴射壓力、因引擎的轉速範圍更廣,引擎運轉更平順。
缺點:缸頭構造複雜、熱效率較直接噴射式低、在低速時容易發生爆震、在引擎啟動期間需要預熱塞。

21世紀的柴油引擎

柴油引擎早期因為噪音以及黑煙的排放,所以多用於大型車輛以及機具的使用上,主要是因為柴有引擎出力大且省油性能佳。也正因為柴油引擎有扭力大且省油的特性,所以歐洲許多車廠便致力於柴油引擎的改進上,好讓其適用於小型車身上。
在經過數十年的研發之後,國際車廠已開發出各方面均不遜於汽油引擎的產品。使其不論在性能、排放等表現上,均與汽油引擎平分秋色,而在柴油煉製成本較低的情形之下,柴油引擎更是受到先進國家消費者的喜愛,甚至連高價位的豪華車款,亦紛紛搭載了柴油引擎,其表現的優異可見一般。
尤其當共軌直噴與可精確供油的壓電式噴嘴技術成熟之後,柴油引擎變得更適合小行車使用。在不斷尋求替代能源的現今,柴油引擎雖然不是最終極的解答,但是柴油引擎的省油特性,卻可作為十分合適的過渡方案之一。也因此導致柴油引擎,可以說是2004年以來,臺灣汽車市場最熱門的話題之一。尤其現在隨著油價的不斷升高,柴油引擎省油的特性,使其在市場上更加的受到車主的歡迎。
過去在台灣的市場當中,柴油引擎對於普遍大眾來說是陌生的。主要是因為,柴油引擎容易排放黑煙,所以受到排放污染條款的限制,因而導致在民國69年法規更改之後,柴油小客車便在台灣汽車市場上,絕跡了近二十年的時間。然而當台灣在對於柴油小客車採取限制措施的同時,柴油引擎省油、低轉速、大輸出的特性,已經一直為國際車廠所喜歡,也幾乎成為都市區域生活最適合的動力系統選擇之一。直到臺灣在2002年加入WTO之後,柴油小客車的相關法令,也終於有所修改,得以讓柴油小客車可以正式重回臺灣市場。

柴油引擎的歷史

在機械工程學的定義中,凡利用熱能而產生動力的機械,統稱為熱機(Heat Engine),而熱機又分為內燃機與外燃機兩大類。引擎是屬於內燃機的一種,燃料在熱機內部燃燒產生熱能,再將熱能轉變為機械動力者,例如汽油引擎、柴油引擎、燃器渦輪機等都是。在一般常見的引擎中,又分為利用點火器(如火星塞)點火的火花點火(SI)引擎,及利用高壓高溫空氣使燃料燃燒的壓縮點火(CI)引擎。汽油引擎屬於火花點火引擎,柴油引擎則屬壓縮點火引擎。
1876年時,德國人奧圖(Nikolaus Otto)發明了第一具四行程內燃引擎。當時許多工程師都致力於內燃機的發展,但是多以火花點火引擎為發展方向,如Mercedes-Benz的創辦人戴姆勒,正是將汽油引擎應用於車輛的始祖。但由於汽油在如此高溫高壓下,會產生猛烈的爆震,因此後來選定了當時不受重視的柴油。柴油因不易點燃不能作為火花點火引擎燃料,並且柴油點燃後會產生黑煙,也不能像煤油般作為照明燃料,所以在那時不受重視。但是柴油安定不易爆震的特性,正好可作為壓縮點使用。
第一具壓縮點火引擎於1892年問世,但由於當時柴油引擎在發展初期技術尚未成熟,儘管它有不錯的熱效率及省油性,在當時卻很難與技術以達成熟的汽油引擎相互競爭。直到美國Cummins公司在1924年時,將供油噴射泵應用於柴油引擎上,解決了以高壓空氣供油方式的不穩定運轉,並首度將柴油引擎裝於卡車上,奠定了車輛使用柴油引擎的基礎。1936年,柴油引擎也搭載於Mercedes-Benz 260D,這也是柴油引擎應用於轎車的濫觴。
雖然早期的柴油車因為噪音以及黑煙的排放,而多用於大型車輛及機具的使用上。但正因為柴油引擎的扭力大且省油的特性,使得在共軌直噴與可精確供油的壓電式噴嘴技術成熟後,柴油引擎變得更適合小行車使用。對於積極尋求替代能源的現今,柴油引擎雖不是終極的解答,但是柴油引擎的省油特性,可作為十分合適的過渡方案。


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