標題: [ST LINE] 柴油引擎復活之路 [列印本頁]

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作者: 娜紫    時間: 2007-9-21 04:25 AM     標題: 柴油引擎復活之路

在過去，柴油引擎總脫離不了黑煙、商用車、噪音惱人等刻板印象，在消費者心目中的形象並不理想。然而，近幾年由於相關技術不斷突破，Diesel Engine不但在歐洲大受歡迎，市場佔有率逐漸升高，更在世界各地席捲起一陣旋風。就連汽車政策一向保守的國內，也在前年宣佈重新開放柴油房車進口，市場也因而在短時間內就有相當多的車種引進，並且有不錯的銷售表現。究竟新世代柴油車有何籌碼，竟能在短時間內再掀風雲，相當值得探討！

多元科技 交相挹注
自民國69年頒佈的柴油引擎進口限制令，終於在2004年元月一日被撕下，這對消費者、政府與車商來說，都是相當重大的決策，但此番得以重新跨進國門的柴油動力系統，與以往究竟有何相異，相信令許多讀者感到好奇。

在過去，柴油車最為人所詬病的，便是相當駭人的排氣污染。肉眼看不見的有毒氣體不說，光是色澤混濁的濃濃黑煙，便足以令人退避三舍。究其根源，本現象的主要原因乃是肇因於燃燒不完全；柴油車的供油方式是讓空氣、燃油各自獨立進入汽缸後再混合爆炸，故相當容易因霧化不足，而造成燃燒效率不彰。

不過本問題在1998年得到相當程度的解決，當時由德國兩大科技先驅Bosch、Mercedes-Benz共同主導的Common-Rail（共軌技術）終告開發完成。本系統利用加壓裝置與油軌設計，不但能有效提升燃油壓力，讓混合油氣達到高度霧化的效果，對運轉平順度、燃燒效率的優化也都有相當大的幫助。至此後，Diesel Engine的發展便如脫韁野馬，迅速馳騁。今日，大多裝置於房車上的柴油動力系統，大部分也都已導入了相近的技術。

Lupo 3L TDI在柴油車領域中佔有相當重要的地位，其在1999年發表時就曾以不到2.8公升的油耗完成100km長征，在當時引發相當大的討論。

在排污得到革命性的改善後，如何加強動力輸出，便是柴油引擎提升競爭力的關鍵要素。如前述，Diesel Engine的內部填充乃是採燃油與空氣各自獨立進入汽缸的方式，在燃油填充效率已由Common-Rail技術得到解決後，引擎工程人員也特別使用了渦輪增壓器，將高壓空氣注入燃燒室內，以提升油氣品質。由於眾車廠的背景、觀念不盡相同，故各家的細部做法也略有不同，但以共軌高壓燃油搭配渦輪增壓的大架構，則有相當高的共通性。

雖說由於種種科技的突破，使得Diesel Engine引擎的排污表現較以往進步許多，然而在提煉、裂解過程等先天條件影響下，即便是品質最佳的柴油，仍不免含有部份雜質，並在高溫環境下產生化學作用。一般而言，柴油引擎的污燃物可分為CO（一氧化碳）、HC（碳氫化合物）、NOx（氮氧化合物）與PM（懸浮物、碳粒子等）共四大類。其中的CO與HC問題已分別經由提高燃燒效率、氧化觸媒得到相當程度的解決，至於NOx與懸浮物的相關技術，則正在積極開發中。

雖然北美柴油政策尚未明朗，不過Ford也早已和法國車廠合作開發出2.7升V6柴油動力系統，並於英國展開量產。

在NOx部份，目前已開發出SCR觸媒（Selective Catalytic Reduction）與氮氧化合物吸附器（NOx Absorber）兩大方案。前者能利用尿素與廢氣經過繁複的化學反應，將氮氧化合物還原為氮氣與二氧化碳，效率可高達80％以上，但必須追加尿素儲存系統，並定時充填，在便利與經濟性方面並不理想；後者則是以高溫將NOx完全燃燒，不過該系統對硫化物相當敏感，一旦柴油品質不穩定，便相當容易失效。

至於懸浮物部份，有許多車廠也已開發出二次燃燒系統，能在低溫時攫取粒狀污染物，並在高溫時加以燃燒。不過根據報告指出，本類機構常因低速行駛而無法達到燃燒粒子的所需溫度，反而造成排氣管阻塞等問題。雖說如此，以現今科技發展的速度看來，這些問題的解決都是指日可待。
經濟性佳 前景一片大好

由於壓縮比設定較高，因此柴油引擎的缸內部品相較於汽油引擎都更為粗壯，這也使得柴油引擎的內部零件無論重量、強度都提升不少。

也許有人會覺得，在解決污燃問題並大幅提高輸出表現後，柴油系統頂多也僅能與汽油引擎平起平坐，為什麼許多專家都直言其後勢看漲？事實上，經濟與便利就是這個問題的最好解答！

在油價部份，超級柴油與現階段國內98無鉛汽油大約有著每公升5元的價差，以柴油單價為基準，竟相差了將近25％，差距著實驚人。此外，柴油引擎每公升較汽油引擎幾乎高上一倍的行駛里程，更是令人難以抗拒。

由於Diesel Engine工作壓力大，故其內部機件都相當強悍，是以有著非常傲人的耐用程度。一般而言，其壽命約是汽油動力系統的3倍，條件相當好。此外，由於工作轉速較低的緣故，機油、活塞的耗損速度也相當緩慢，因而在保養、維修部份也可省下一筆可觀的費用。其實除了各項費用的節省，減少進加油站、保養廠的次數之外，更能消弭許多時間浪費，讓生活更加輕鬆自在。對於現在大多數繁忙的都會族群來說，降低煩瑣時間的浪費，恐怕要比節省費用還要讓人來得欣喜。

根據研究報告，每公噸的花生大約可提煉出300公升的生質柴油，代價雖然不算便宜，但在技術、市場皆大有可為的前提下，仍有不少企業看好生質柴油的潛力。

除了前述優點之外，柴油引擎另有一張決定性王牌，便是生質柴油「Biodiesel」。所謂生質柴油，乃是由植物性食用油所提煉而成，其內部所含的三酸甘油脂，在經過轉酯化反應、中和、水洗及蒸餾等過程後，所生成的甲基酯類，能夠與柴油中的主要成份正十六烷有非常優異的相容性，而且燃燒特性也幾乎相同，故本產品可在引擎未經任何改裝的狀況下，達到完全取代柴油的效果。

根據研究指出，生質柴油的污染指數大約可比傳統柴油引擎低上50％，更重要是，其以大豆為主的原料來源，可經由農業手段培育栽種，不虞匱乏。此一革命性突破幾乎可說是解決了困擾科學家數十年的能源危機問題，雖說生質柴油的提煉經費要較傳統燃料高上2∼3倍，但仗著其有無限的永續經營潛力，仍吸引了許多企業投入研究。在國內部份，也有部份公家車輛開始試用B20燃料（20％生質柴油搭配80％石化柴油），效果相當不錯。
動力曲線性格鮮明 特色十足

為了有效提升動力表現，房車所搭載的柴油動力系統幾乎已全面渦輪化。

為了有效創造出大扭力的輸出效果，柴油動力系統可說清一色都採用長衝程設計，低轉、高輸出的特性，也有效將其優勢明顯的展現出來；很多朋友應該都注意到，柴油車款的0∼100km/h加速表現，其實都能與相近的汽油車型拉出一段不小差距。

在2002年時，Mercedes-Benz便曾經推出一款名為C 32 CDI AMG的性能車款，其搭載3.0升直列5缸動力系統，並以DOHC加上Turbo Charger武裝，能達到231hp的馬力輸出表現；不過真正驚人的，則是其高達55.1kgm的最大扭力，搭配Mercedes-Benz精心設計的Speedshift手自排系統，有著6.8秒的0∼100Km/h加速與250km/h（電子限速）的極速。事實上，本車的加速實力遠不只於此，然而為了高速域表現，原廠在變速箱齒比做了偏重極速的設定；不過不可否認的，雖然本車要以齒比重新設定擠入5秒並不難，但在極速部份，則會有著幅度相當大的下降。

在柴油引擎技術不斷進步下，現今包含小型車、房車、休旅車都已陸續導入柴油動力系統，不過由於汽油引擎在高轉、高出力方面仍有不少優勢，因此短時間內恐怕還不會出現搭載柴油動力系統的超級跑車。

這牽扯到柴油引擎的先天問題，由於其內部零件重量都相當重大，故終極轉速相當有限，即便利用齒比將其扭力轉化為輪轉，但在Maxima RPM無法真正提升的前提下，極速上攻能力終究有限。雖說在多方科技交相支援下，仍能頂到250km/h，但若要想要貼近300km/h，則必須取決材料科學的突破。因此，在未來的時間內，柴油引擎在中小型車款、性能房車以及休旅車部份都不會缺席，但是在超級跑車的領域中，則將會繼續由汽油引擎引領風潮。