Ford TDCI引領風潮

 

 



文:Johnny
自2004年柴油車開放進口後,開啟國內汽車市場全新的發展趨勢,新世代柴油引擎不再如以往般成為空氣汙染的元兇之一,其乾淨的排廢及強勁扭力完全貼近現代人需求,其中TDCI共軌直噴設計更是柴油引擎中的翹楚。

▓ 歐洲是柴油車最盛行的地區,在各家車廠的努力下,柴油車已不再背負著「烏賊車」的宿命,不僅擁有低排廢、大扭力的優點,馬力輸出更直逼同排氣量汽油引擎。據J.D.Power估計,全球柴油車的市占率預估將從2005年的1,500輛,攀升至2015年的2,900萬輛以上,可見柴油引擎之發展將出現前所未有的全盛期。

  在新世代科技的加持下,柴油引擎完全脫胎換骨,也因為設計理念大幅邁進,衍生出廣為歐洲車廠採用的共軌噴射供油系統(Common-Rail Injection),其中M.Benz、BMW旗下柴油引擎亦是以此為基礎加以開發。雖然歐洲車廠均十分重視柴油車的研發,但其中以德系車廠成績最為顯著,除了雙B外,Ford在此方面亦有獨到技術,TDCI—最先進的共軌渦輪柴油科技,象徵著Ford在此波潮流中占有領先的地位。

共軌、直噴、Turbo
TDCI全方位更均衡

柴油的提煉過程比汽油粗糙,分子亦較汽油更大、更重而難以霧化。舊世代柴油引擎供油壓力隨著引擎轉速而變化,轉速愈高,壓力愈大,霧化效果隨之提高,但相反地於低轉速時由於壓力不足,柴油分子霧化不完全,不僅燃燒效率不佳、馬力無法提昇,更造成嚴重的空氣汙染。共軌噴射系統的誕生讓柴油引擎邁入全新領域,採用第二代Common-Rail供油系統的TDCI更是完全消弭舊世代柴油引擎的缺點。由於採共軌設計,各氣缸間的噴射誤差幾乎等於零,輔以缸內直噴、高達1600bar之噴射壓力、前導噴油(Pilot Injection)預先加溫加壓、德國Siemens電磁噴油嘴(Solenoid-controlled Nozzles)持續穩定噴油量、噴油壓力與時間,將供油壓力維持在最佳狀態,此舉除了有效提昇燃燒效率,各轉速更因供油壓力穩定,馬力、扭力均得以大幅提昇。

TDCI之所以能成為領導先驅並非僅靠共軌噴射的加持,可變渦輪葉片幾何技術的導入更扮演極重要的角色。渦輪增壓的優點是在不加大排氣量的前提下大幅提高馬力與扭力輸出,但對於排氣量不大的引擎卻極易出現渦輪遲滯的現象,可變渦輪葉片幾何正是解決此缺點的最新科技。

  傳統渦輪增壓的葉片是固定的,無論高、低轉速均採同一角度進氣,可變渦輪葉片幾何則是在外圍加入角度可調整的導流葉片,高轉速時葉片角度張大,降低進氣流速,以減緩渦輪轉速;低轉速時葉片角度縮小、增加進氣流速,以提高渦輪轉。透過此先進設計,讓TDCI在各轉速均能維持穩定的增壓值、增加燃燒效益,動力輸出更均衡。 

高標準廢氣排放
動力充沛燃油省

柴油引擎之所以能提供低排廢,除了供油系統的大幅變革外,微粒分子過濾器之技術提昇更是不可或缺的要素。為符合日嚴苛的廢氣排放標準,TDCI在排氣系統尾段前加裝先進的碳微粒分子過濾系統(Diesel Particulate Filter),透過系統中細小微粒,過濾未處理氣體中的一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物、懸浮微粒、二氧化碳等物質。藉由溫度感知器、差速壓力感知器與催化感知器分離微粒物質,再將已分離出的廢氣排出,過濾系統材質由高溫纖維所構成,外部塗覆碳氫化合物反應觸媒,當廢氣通過時,微粒物被過濾而沉積在濾管表面。由於廢氣溫度在450℃以上,藉此可將沈積的煙塵微粒(未完全燃燒的碳氫化合物)經觸媒反應而完全分解,不需外加任何熱能,而這正是TDCI不排放黑煙的重要利器。

在全方位科技的加持下,TDCI 32.7kgm的扭力不僅高過同級汽油引擎68%,甚至超越3.0升引擎表現,強勁的動力輸出,讓Focus 0~100km/h僅需9.3秒,安全極速可達203km/h。由於Duratorq TDCI之柴油幫浦採電子控制,在APC(Accelerometer Pilot Control)加速監理系統的加持下,隨時可監控引擎聲浪,輔以噪音抑制技術(NRT-Noise Reduction Technology),使引擎運轉靜肅性大幅超越同級車種。除此之外,全新Duratorq TDCI引擎在燃油消耗及油費均大幅超越同級汽油引擎,同樣一公升燃油,柴油引擎可比汽油引擎多行駛4~5km,再加上近日油價高漲,95無鉛汽油每公升高達28.6元,超級柴油僅24.5元,相較之下,TDCI每年所節省的油費更是可觀!

就發展潛力、科技層面而言,共軌噴射供油系統才是未來柴油引擎的主流,全球大部分車廠均有此體認,亦以此為基礎開發更符合需求的新世代柴油引擎。Ford當然不例外,而Duratorq TDCI更是匯聚多年心血、經驗的結晶,成為柴油引擎科技中的翹楚,高靜肅性、順暢充沛的動力更傲視車壇,當然,其優異的排廢更通過歐洲第四期排放法規嚴苛的要求。講到新世代柴油引擎,TDCI當仁不讓!

傳統柴油引擎與新世代柴油引擎比較
  噴射階段 汽缸壓力變化 燃燒效益比較 
傳統柴油引擎 單一階段:僅有主噴油 油壓產生與燃油噴射同步,引擎轉速升高噴油量逐漸增加時,噴射壓力逐漸增高,噴射壓力一結束油壓速下降。 隨著引擎轉速高低差異顯著、燃燒效益較差、空氣汙染較嚴重。 
新世代柴油引擎(高壓共軌噴射) 三階段:前導噴油、主噴油、後噴油 油壓產生與燃油噴射獨立分開,藉由三階段噴油,濆油壓/油量穩定。 前導噴油—提昇汽缸溫度及壓力,有助燃燒過程。主噴油—因壓力穩定,主噴油順暢平順。後噴油—強迫完全燃燒,降低廢氣汙染。 

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