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比汽油引擎還乾淨,柴油動力漫談

【大紀元3月8日訊】(AUTONET記者:蔡致堅 報導) 在舊觀念中,柴油引擎不環保,還會排出大量黑煙,中高轉速效率差,而且發出的聲響也非常大,但隨著動力科技的發展,新一代的共軌柴油引擎已經完全改善過去柴油動力系統的缺點,而且環保更勝汽油引擎。

2004年台灣因政策開放,讓柴油自小客重新上路,歐規環保柴油動力系統,已經成為高油價下的最佳選擇,更低的油耗加上更長的行駛距離,加上比汽油引擎更低的廢氣排放,在歐洲柴油動力已經成為大多數自小客消費者購車的新流行。

1796年,James Watt發明了蒸氣機促使了英國第一次的產業革命,使人們由自身勞力或獸力轉而利用機械動力。一百年後的1876年,德國人Nicolas Otto發明了第一具四行程內燃引擎,隨後1887年,Daimler Benz將四行程引擎成功應用於汽車上。

在Otto發明了第一具四行程內燃引擎後,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BENZ的創辦人Daimler,正是將汽油引擎應用於車輛的始祖。但由於當時點火裝置技術並不成熟,德國工程師Rudolph Diesel便以空氣壓縮使溫度升高的理論,朝向壓縮點火方向發展內燃機技術。

當第一具壓縮點火引擎於1892年問世,Rudolph Diesel亦取得此技術專利,儘管有著不錯的效率,但他所開發的柴油引擎並未成熟,實在難以和汽油引擎相抗衡。柴油引擎在沈寂了一段時間後,美國COMIX在1924年時,將供油噴射泵應用於柴油引擎上,解決了當時Rudolph Diesel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M-BENZ 260D。

從此柴油成為汽油引擎之外的新選擇。

柴油引擎的工作過程其實跟汽油引擎是一樣的,每一個工作行程也經歷進氣、壓縮、工作、排氣四個行程,由於柴油機用的燃料是柴油,其粘度比汽油大,不易蒸發,但柴油自燃溫度卻較汽油低,因此可燃混合氣的形成及點火方式都與汽油機不同。

一般來說,柴油引擎在進氣行程中吸入的是純空氣,在壓縮行程接近終了時,柴油經噴油泵將油壓提高,通過噴油器噴入氣缸,很短時間內與壓縮後的高溫空氣混合,形成可燃混合氣。

由於柴油引擎壓縮比高一般為16-22,所以壓縮終了時氣缸內空氣壓力也相對較大,因此柴油在噴入氣缸後,在很短時間內與空氣混合後便立即自行發火燃燒。在高壓氣體推動下,活塞向下運動並帶動曲軸旋轉而作功,廢氣同樣經排氣管排入大氣中。

普通柴油引擎的是由引擎凸輪軸驅動,借助於高壓油泵將柴油輸送到各缸燃油室。這種供油方式要隨引擎轉速的變化而調整,做不到各種轉速下的最佳供油量。而現在已經愈來愈普遍採用的電腦控制柴油引擎的共軌噴射系統可以較好解決了這個問題。

共軌噴射式供油系統由高壓油泵、公共供油管、噴油器、ECU和一些管道壓力感測器組成,系統中的每一個噴油器通過各自的高壓油管與公共供油管相連,公共供油管對噴油器起到液力蓄壓作用。工作時,高壓油泵以高壓將燃油輸送到公共供油管,高壓油泵、壓力感測器和ECU組成閉環工作,對公共供油管內的油壓實現精確控制,徹底改變了供油壓力隨發動機轉速變化的現象。

維修保養部分,柴油引擎的構造較為簡單,沒有點火系統,比較起來有保養簡單、維修簡便的優點,根據統計,柴油引擎的壽命可以是汽油引擎的三倍,所以它極度耐用的特點也是一個訴求點。最後,要汰換二手車了,柴油引擎汽車的二手車價一般也比同款式的汽油引擎車要高。

當然,大家會對為何柴油引擎比汽油引擎省油感到疑惑,事實上柴油燃料蘊含的能量較高,較少的燃料即可產生較汽油更大的爆炸能量,而且因為引擎壓縮比較大,其熱效率越高,對燃料的消耗越節省,而且柴油引擎的轉速較低,噴油的次數也比汽油引擎少,柴油引擎的扭力較大,在車輛起步、加速、荷重時較不需重踩油門。

不過,柴油引擎的造價也比汽油引擎高,所以同樣排氣量配置的柴油引擎車款,報價通常也比汽油車款高,因為柴油引擎需要更堅固的引擎本體、活塞及氣門等零件,加上更精密的高壓共軌噴射系統與更先進廢氣污染防治系統,在結構成本上也較高,而且新世代柴油引擎為了提升中高轉速的動力輸出,都增加渦輪增壓系統與進氣冷卻系統,而且比汽油引擎需要更強力的啟動裝置與預熱裝置以上各項裝置的強化與增加,都會提高柴油引擎的成本。

正因為現代柴油引擎的污染比汽油低,且燃燒更完全,經濟效益遠高過汽油引擎,讓不少美日車廠均投入開發行列,因為在能源和環保問題尚未得到真正的解決方案前,柴油引擎似乎能帶來更大成效。

──轉載自《汽車日報網站》(//www.autonet.com.tw)

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