建立時間: 2005-09-05 20:26:06

柴油共軌直噴引擎



出國到歐洲或日本，你很容易發現各式各樣的大小柴油車，根本上他們的交通工具就是以柴油車為主的。但是柴油轎車在台灣已經禁止進口銷售許多年了，多數人對柴油車的印象也還停留在從前，像是它很會冒黑煙、震動及聲音都大、馬力比較小而且車速比較慢。為什麼歐日等先進又注重環保的國家，反而會大量利用它呢？

的確，在民國69年，政府頒佈禁令限制它的進口販售時，它是有以上人們記憶中的缺點的。由於它所排放的廢氣、噪音及不可靠度，政府因此禁止了柴油小車輛的進口和新車牌照的發放，僅僅開放進口大型柴油貨車。一直到兩年前我國加入世界貿易組織WTO後，因為歐洲國家要求台灣必須同時開放柴油小客車的進口，以避免不合乎比例原則的作法，台灣才在入會後兩年重新開放柴油小客車進口，停發了25年的柴油小客車新車牌照，終於又能再現雄風。

儘管柴油引擎以往給人的印象是不環保、吵雜、震動大又跑不快，但25年來隨著科技的發展，柴油車的進步早已一日千里，儼然是未來的大熱門了。



在台灣停止進口小型柴油車的這些年來，柴油引擎從動力輸出、運轉精緻度、廢氣排放或者是噪音抑制等等面向來看，都有直追汽油引擎的趨勢，加上柴油本身的燃油效率較佳，排放的二氧化碳較低，在國外市場一直保有穩定的銷售空間，特別是在相當重視環保議題的歐洲市場，小型柴油車的市佔率更是逐年成長；根據J.D.Power LMC的估計，全球柴油小汽車的市場佔有率從2003年的1,250萬輛，預估將快速攀升至2015年的2,700萬輛以上，可見柴油引擎將可以和汽油引擎分庭抗禮另成一派，已經成為無法阻擋的全球趨勢。

 

轉速 壓力 油耗的改善

說到柴油引擎，首先要提到的是它的燃料供應系統，它是靠高壓壓縮燃料來引爆，當各汽缸的壓縮行程活塞快抵達上死點前，燃料必須精準地被送進燃燒室之中，所以其噴射系統非常先進，現在的汽油缸內直噴，柴油引擎早就開始使用了。市場上，柴油引擎獨占鰲頭的廠家當然首推Mercedes-Benz，它的柴油引擎享譽全球，統稱為CDI，這三個字代表「Common-Rail Direct Injection」，也就是最新的共軌直噴系統。

1998年時，由Bosch和M.Benz合作發展的共軌直噴引擎技術完成，這個技術突破了舊款柴油引擎供油壓力隨著引擎的轉速而變化，以致在低轉速柴油分子霧化不完全，造成嚴重的空氣污染，同時燃燒效率也無法提高的問題。新一代的共軌直接噴射系統先以超高壓的幫浦將公共供油管中的柴油加以完全霧化以後，再經由個別的噴油嘴噴入汽缸，這樣一來，噴油嘴不必再身兼加壓的重任，供油壓力也不再與引擎轉速成正比，即便是在1,500轉的低轉速，就可以產生1,000 bar以上的高壓，這是以往絕對無法達成的事。但是第一代CDI仍然有它的缺陷在，它的供油泵浦須要有較大的動力，因此容易形成較高油耗和油溫。

這個問題在第二代的高壓泵浦時解決了。它的電腦可以根據引擎轉速及工作狀況決定噴油量，而噴油壓力及正時也可以分別由電腦予以精確控制，這一來能量的耗損也隨之大幅減低，而且燃油壓力標準更由原來的1350 bar提昇至1600 bar，讓低轉速能產生更大的扭力，同時也更省油。由於可以精確的控制噴油正時，新款的柴油引擎又多出了「後燃」的動作，也就是在汽缸已經完成了燃燒爆炸的行程之後，再噴入少量的油來把沒有完全燃燒的微粒再一次燃燒乾淨，這一來排放的污染物質當然可以大幅減少。



低廢氣排放 低噪音

柴油車以往最為人詬病的污染問題，現在可以說已經揚眉吐氣，不再成問題了。經過引擎技術的大幅演進，採用共軌噴射系統以及前後兩次噴油的「後燃」動作，使用品質比較好，含硫量比較低的柴油，以及裝置在排氣管上的微粒過濾系統、多元的觸媒轉化器，新的柴油車不論是二氧化碳、一氧化碳、碳氫化合物都有效較以往減少了30～50％，甚至遠比汽油引擎為低。在氮氧化物上它的排放量和汽油引擎相當，只有微粒物質的排放，雖然比起以往大幅減少了多達60％，還是高於汽油引擎，不過微粒物質至今仍不能証明對人體有害。看來柴油引擎的排放經過層層改善之後，已經可以說比汽油引擎還要低污染了。

關於廢氣排放，要特別注意的是，歐洲的柴油含硫量標準是10ppm，而目前台灣不論中油的超級柴油、台塑的環保柴油，含硫量都在50ppm，所以進口柴油車來到台灣以後，很容易出現冒黑煙、排臭氣，甚至發生震動和噪音的問題，這情況恐怕只能期待中油和台塑二家油公司快速改善了。

為了能更減低運轉噪音，新一代的CDI又特別採用了兩階段的預燃噴射方式以減少落差，四缸引擎還加入反向平衡軸抑制震動，廢氣控制方面，透過熱膜式流量計、電子廢氣循環閥等裝置，精確調節進排氣比例，再配合兩組微粒過濾裝置及觸媒轉換器後，排放標準可符合歐洲第三甚至第四期(EU3、EU4)的環保法規。最近M.Benz推出了全世界第一組鋁合金汽缸本體V6 3.0公升CDI，更使用了第三代的共軌直噴系統，噴射壓力仍然為1600 bar，但燃燒壓力高達180 bar而且能快速預熱。它不但具有更大的馬力，油耗與污染大幅降低（據稱符合EU5規範），而且震動和噪音極小，號稱是全球最佳的柴油動力源。這具新型的CDI之所以身具異能，要歸功於它的各式配備，包括：震膜式噴油嘴、電子式可變排氣渦輪葉片、EGR廢氣回收、節流閥、渦流進氣口精密控制等等。

 

低燃油價格 具經濟效益

在油價的區別上，柴油每公升可便宜汽油約5元，以目前一般小客車使用的95無鉛汽油每公升為20.8元，而柴油車使用的高級柴油每公升僅15.1元，每公升油價便宜近三成，加上低油耗的特性（柴油車的油耗表現平均較汽油引擎要高出近2倍）一年能省下可觀的油錢，同時它的燃料稅也會稍微便宜一些。

至於維修保養部分，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。

在台灣人不注意時候，新的柴油車挾著共軌直噴引擎的發展，比起從前的舊款柴油引擎，在動力上提升了驚人的40％，油耗上減少了大約20％，在降低噪音、減低震動上，表現也都足堪與汽油引擎一較長短，早已是車壇動力主軸了。

目前台灣進口的柴油車主要都是歐洲車，例如VW、Benz、Audi、Volvo、Land Rover等車廠都已摩拳擦掌，眾所週知的lupo的「3公升車」，就是VW引領話題的主打車款，而國產車廠中，福特六和在2003年間就已引進Mondeo柴油車款，也正積極評估進口甚至國產的可能性。