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。