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全面稀薄燃燒第二代缸內直噴來臨
2009.03.21 作者:文/穆建偉
在大改款E-Class推出之後,大家不難發現其汽油引擎除V8外已全面邁向缸內直噴化,缸內直噴近來確實是各大歐系車廠升級的重點,藉此展現更佳的節能效果與符合日趨嚴格的環保法規,尤其此系統最近又邁向了一個新的世代,除省油性更為優異外,連動力輸出都讓人眼睛為之一亮。
缸內直噴在市售車的運用上大致可區分為兩個世代,其最大特點就是因可進行稀薄燃燒而有省油功效,不過,目前最普遍的一代系統礙於噴射特性之故,只能在輕負載和低速狀態做稀薄燃燒設定,因此節能表現並無法達到最理想的境界。由最新柴油共軌技術衍生而來的第二代汽油缸內直噴,拜Piezo壓電式噴油嘴的運用與噴油壓力提高到200bar(一代120bar)之賜,在高轉速與超過120km/h的高速下仍能以理想空燃比控制(14.6:1),故不論是燃燒、熱效率皆有長足進步,使總體油耗較以往減少10%且動力有更大的發揮,著名的代表就是M.Benz的CGI與BMW HPI系統。
Piezo壓電式噴油嘴與200bar的噴射壓力設定,可算是第二代缸內直噴的核心價值。 |
一代缸內直噴使用的電磁閥式噴油嘴,噴射型態仍為傳統片狀噴灑方式,而二代的Piezo壓電式噴油嘴則變為霧化、混合效果更佳的傘狀型式,此種採特殊陶瓷合金製成並內含Actuator Valve的噴油嘴,動作上的特點是快速且定量一致(反應時間僅需百萬分之一秒)。其可在毫秒間發生電流脈衝讓閥門向外開啟,露出一個幾微米寬的環狀缺口,此噴口能帶來等量的中空圓錐狀噴灑面,所以當每個動力衝程抵上死點前,均會送出精準的燃油與壓縮過的空氣完全混合,待火星塞點火即能充分爆發,因此任何狀態下均能進行稀薄燃燒。
精確噴油控制
適合高壓縮壓力設定
由於能做到真正的完全燃燒,使用第二代缸內直噴的引擎出力也隨之提昇,像M.Benz的3.5 CGI最大馬力、扭力即較原本增加20hp、1.5kgm而達到292hp、37.2kgm。在此一代缸內直噴便非常適合搭配高壓縮比或渦輪增壓設定,且沒有冷卻不足的問題,而二代系統則更加能對應高壓縮壓力,因此BMW的直六3.0、V8 4.4 HPI都配用了雙渦輪架構,並能輸出306hp/40.8kgm、407hp/61.2kgm的亮眼動力,特別是平原式的扭力峰值讓加速更形順暢,所以從低到高轉速幾乎沒有弱點可言。
BMW的V8 4.4 HPI引擎依據二代缸內直噴的特性,還搭配了雙渦輪輔助而能實現接近M-Power的高額輸出。 |
最後,跑車廠現在也正致力於缸內直噴化,像Porsche已全面完成車系的缸內直噴設定,除了是為能通過EU5、EU6這些嚴格的排放法規外,還包括了車廠綠能形象的建立,畢竟被環保團體指責是件不好受的事情。其實嚴苛的法規才是汽車科技進步的原動力,想想看以前的跑車馬力才300匹就變成吃油排煙大怪獸,現在的500匹快車可能油耗還不到過去的一半,待在排氣管後面也不致燻到流眼淚,這就是不斷鞭策後讓我們享受到的成果。
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