柴油发动机常识.xls

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1、1.1.時時勢勢所所趨趨 隨著國際原油價格的不斷高漲，效率較高(較省油)且燃油花費較低(較省油錢)的柴油引擎在現今的汽車市場中，已漸漸成為一股新崛起的主流勢力。而隨著我國在2004 年重新開放柴油小客車進口後，其亦挾其獨特的魅力，在國內的汽車市場掀起了一場不小的旋風，各家車廠如 M.BENZ、VW、Audi、Hyundai、Ssangyang、Volvo、Skoda、Land Rover、Ford等無不陸續引進暢銷國外汽車市場的各式大/中/小型房車及 SUV 等柴油引擎車輛，以期在此一新的級距中，率先搶下一席之地。由於新世代的柴油引擎大量使用各種電腦控制及柴油微粒過濾器等的新科技與技術，使以往

2、柴油引擎車輛最為人所詬病的空氣污染問題，已獲得大幅度的改善；而震動及噪音的問題也因為使用電腦來精確控制而使柴油引擎的運轉精緻度趨近於汽油引擎的表現水準；且柴油引擎特有的強大扭力，為同排氣量汽油引擎所難以望其項背的優勢所在。此外，柴油引擎經久耐用的使用壽命，也是不可不提的重點之一。結合各種優勢，在在都讓柴油引擎車輛能更加容易貼近現代人。其中由電腦控制的柴油共軌直噴技術更是使柴油引擎大幅進化的最大功臣。雖然市場上也有另一種兼顧環保及省油性的油電混合動力車輛(Hybrid)，但其售價往往讓人望而生畏，且市場上口碑不足，導致其市場的開拓仍然有很長的一段路要走。這也是讓柴油引擎車輛能夠脫穎而出，在市場上

3、獨佔鰲頭的主要原因。檢視柴油引擎的發展歷史，再對照今日柴油引擎的技術，實在是讓人難以想像改變會如些巨大，不只是高速無力、排放黑煙的情況得到大幅的改善；甚至是以前存在的許多缺點，現在也都有接近汽油引擎的實力。在環保意識強烈且法規嚴格的歐洲，柴油引擎車輛的銷售佔總銷售量的比例一直居高不下，其中如法國、比利時及西班牙等很多歐洲的國家甚至超過一半以上。依據J.D.Power 的估計，全球柴油車的市占率預估會從 2005 年的 1500 萬輛，攀升到 2015 年的2900 萬輛以上，可見不久的將來將會是柴油引擎的全盛時期。2.2.傳傳統統柴柴油油引引擎擎的的工工作作原原理理源源起起柴油引擎又稱為狄塞爾

4、(Diesel)引擎，是為紀念柴油引擎發明人，德國工程師 Dr.Roudolf Diesel 而來。引引擎擎作作動動四行程柴油引擎的作動方式 請按此（出處：http:/car.ssvs.tn.edu.tw/教學檔案/汽車元件動畫/四行程柴油引擎.swf）進進氣氣行行程程引擎內之進氣門開啟，活塞往下行，吸入由進氣系統而來的純空氣，直至活塞下行至下死點，剛要往上時為止，此時進氣門即會關閉。壓壓縮縮行行程程進氣門及排氣門均關閉，活塞往上行至上死點，將進氣行程時所吸入的純空氣壓縮成高溫、高壓的壓縮純空氣(約700900,3055 kg/cm2)。柴油引擎一般來說，壓縮比(Compression Rat

5、io,為活塞位於下死點時的汽缸容積與活塞位於上死點時的汽缸容積之比值)比汽油引擎高出許多，大約為1423。動動力力行行程程在活塞位於壓縮行程的上死點時，將燃油加壓至高壓，並以霧狀直接噴入燃燒室中，藉由壓縮空氣的高溫使噴入的霧狀燃油自行著火燃燒(柴油在 30 kg/cm2 之壓力下，著火溫度約為200)，並以燃燒所產生的高壓推動活塞至下死點為止，以使曲軸運轉並輸出功率。排排氣氣行行程程活塞下行到汽缸的下死點前，排氣門會開啟，接著活塞經過下死點後持續上行，將汽缸中已燃燒過的廢氣經由排氣門壓出汽缸外，直至活塞上行至上死點為止。燃燃油油系系統統迴迴路路低低壓壓油油路路在油箱中的燃油是由供油泵吸出並送經

6、燃油濾清器過濾燃油後，送至噴射泵準備進行高壓加壓。由於低壓油路的功用僅是將燃油輸送至噴射泵，其所需克服的僅有燃油濾清器及管路中的流動阻力，故低壓油路的壓力僅在大約1.62.0 kg/cm2 左右。高高壓壓油油路路當供油泵將燃油送到噴射泵後，由噴射泵將燃油加壓成高壓燃油並送至噴油嘴。噴射泵有複式噴射泵、高壓分油式噴射泵、低壓分油式噴射泵、單件式高壓噴射器(噴射泵與噴油嘴合在一起)、搖板式噴射泵等許多不同的種類，各有其產生高壓燃油的構造，但產生高壓燃油的原理均是壓縮燃油的體積而使燃油的壓力升高。噴噴油油嘴嘴噴油嘴的功能是將柴油以最佳的霧化狀況下噴入燃燒室中，並與已完成壓縮的高溫、高壓空氣混合，藉由

7、高溫空氣引燃霧化的柴油，爆發出更高的燃燒壓力來推動活塞作功。噴油嘴可分為開式及閉式二種，其中開式噴油嘴是使用在進氣行程時充填入噴油嘴中的柴油及單向閥來阻隔汽缸內的壓縮空氣，防止壓力降低，此型噴油嘴因需配合特定的高壓燃油產生及燃油分配系統，故較少被採用。另一種閉式噴油嘴之噴孔處有針閥的結構，靠壓入至噴油嘴的油壓舉升針閥，針閥被打開後，柴油即可由噴孔噴入燃燒室內，閉式噴油嘴可分為針型、孔型及混合型等，種類繁多。針型噴油嘴(開始噴射壓力約 80120 kg/cm2)之針閥的針尖在不噴油時，會凸出噴油嘴本體外，大都使用於有預燃燒室、渦流室式及空氣室式等複室式燃燒室的引擎；而孔型噴油嘴(開始噴射壓力約

8、150300 kg/cm2)之針閥為圓錐形，且不凸出噴油嘴本體外，而且依型式的不同，也可依所需做成多孔的設計，多使用於沒有複式燃燒室的直接噴射引擎；混合式噴油嘴則是在主噴射孔旁邊設置有小的輔助噴油孔，此小的輔助噴油孔可在針閥稍微升起時便進行噴油，以免因起動引擎時，燃油壓力不夠，針閥升得不高，使得噴油困難而難以使引擎發動。無論何種型式的噴油嘴，一個好的噴油嘴所需具備的條件就是要能使噴出之油霧的油粒很均勻，並具有高度的滲透力，能穿過壓縮過的高壓空氣(約 2540 bar)而均勻地分佈在整個燃燒室，並且作動確實(在應噴油時立即開始噴油，應結束噴油時能迅速切斷噴油)且不會有滴油的現象發生才是一個好的噴

9、油嘴。3.3.汽汽油油引引擎擎/柴柴油油引引擎擎的的差差異異點點比比較較（出處：http:/car.ssvs.tn.edu.tw/新教材94.10/柴油與汽油比較.swf）汽油引擎的作動原理是在進氣行程時，將空氣以及由電腦精密計算後，控制汽油噴油嘴所噴出的汽油一併由進氣門吸入汽缸中，再由活塞由下往上的移動，將此空氣與汽油所混合的混合氣進行壓縮。在壓縮行程結束時，使用由點火系統所產生的高壓電透過火星塞來點燃此一壓縮過的混合油氣，當混合油氣被火星塞點燃後，其所產生的燃燒壓力會推動活塞來使曲軸轉動而輸出功率，此行程稱為動力行程。當動力行程結束，活塞在下死點的位置時，將排氣門開啟並藉由活塞上行將燃燒過

10、的廢氣強制推出汽缸外，稱為排氣行程。汽油引擎與柴油引擎的基本作動行程很類似，主要的差別在於進氣行程時，汽油引擎吸入的是汽油與空氣的混合油氣，而柴油引擎吸入的則是純空氣；另外在壓縮行程完成時，汽油引擎是使用高壓電火花來點燃已被壓縮的混合油氣，而柴油引擎則是將高壓霧狀的柴油直接噴入燃燒室中，並以被壓縮成高溫、高壓的純空氣來引燃此霧狀的柴油。因柴油引擎不使用高壓電點火系統，而只單純靠壓縮完成後的高溫、高壓空氣來引燃，所以柴油引擎的汽缸必需長時間承受比汽油引擎更大的壓力、更高的溫度，也因為要面對此一惡劣的環境，在柴油引擎製造時，就必須使引擎本體更堅固，舉凡零件使用、缸體壽命與散熱系統等的設計均需更為考

11、究，雖然如此一來會使引擎更大、更笨重，但也使柴油引擎的使用壽命幾乎可達到汽油引擎的二倍以上。但另一方面來說，除了引擎設計的因素之外，另外諸如精密的噴油及噴油量計量系統等的諸多因素，均使得柴油引擎的成本始終高於汽油引擎。在熱效率方面，柴油引擎的熱效率一般大約在 3550左右，相較於汽油引擎之 2530的熱效率來說，柴油引擎有著優於汽油引擎的優勢存在，因此，柴油引擎在耗油量方面的表現會比汽油引擎來得好，對於行駛里程數較多的駕駛人來說，柴油引擎比較能符合經濟效益。而在動力輸出上，因柴油引擎的高壓縮比特性，行程會比同排氣量的汽油引擎來得長，也因此造就了強大的扭力輸出，熱效率也因此提高。不過，柴油引擎也

12、因為此長行程的設計，再加上燃油的因素，使得引擎轉速受到限制，不但馬力較同排氣量的汽油引擎來得小，高速時的衝刺也較汽油引擎來得慢，且廢氣中的 NOx 與微粒均比汽油引擎來得嚴重。值得慶幸的是，柴油引擎近來的發展也朝向電子控制的引擎監理控制系統在前進，並導入由電腦控制的共軌噴射系統及 VGT 可變幾何渦輪增壓系統，使得輸出馬力已愈來愈接近汽油引擎；而在廢氣控制方面也因為觸媒轉換器、微粒過濾裝置及柴油品質(推出含硫量在 50 ppm 以下的超級柴油)的高度發展而獲得大幅的改善，使得柴油引擎的廢氣排放也能有汽油引擎的排放水準，而且柴油引擎的 CO 及 CO2 排放量更是低於汽油引擎。據國際能源專家估計

13、，地球可使用的石油資源僅剩不到 50 年，正因為柴油引擎車輛有著前述的諸多優點，在這個國際油價不斷攀升、環保意識高漲的今日，柴油引擎車輛在不久的將來一定可以大放異彩。汽汽油油引引擎擎及及柴柴油油引引擎擎項項目目對對照照表表項目燃油種類燃油穩定性燃油安全性燃油單價進氣空燃比壓縮比點火方式動力行程的壓力產生速度爆炸壓力熱效率扭力輸出最高引擎轉速溫室效應氣體(CO2)排放污染性氣體排放排氣溫度引擎重量引擎壽命引擎保養週期點火系統保養週期新車價格4.4.共共軌軌燃燃油油噴噴射射系系統統的的作作用用原原理理共共軌軌系系統統 (Common(Common Rail)Rail)在傳統柴油引擎中，高壓柴油是由

14、噴射泵提供，柴油離開噴射泵而成為高壓柴油後，直接頂開噴油嘴的針閥並噴入燃燒室中，在此區間內，有許多不穩定的因素，如高壓噴射管的膨脹收縮、噴油嘴針閥的開啟壓力及密合度等等，都會影響噴入燃燒室的噴油量，這會造成不同汽缸的噴油量有差異、噴射時間不同或出現滴油等結果。且噴射正時為機械式調整的固定提前角度，使柴油無法依引擎各種不同的工作狀況而調整到最佳的噴射時機。種種的限制使得傳統的柴油引擎有著諸多的缺點，如排放黑煙、有毒的廢氣量較高、控制不精確等。而現今的共軌燃油噴射系統則可將上述的缺點一一消除，因為共軌系統則採用類似汽油噴射引擎的控制方式，高壓柴油是使用高壓泵浦來加壓(約加壓至 16002000 b

15、ar，依各個車廠而定)，再將加壓後的高壓柴油送到一個共同油軌(Common Rail)中，此共同油軌裝有調壓閥，能使其中的油壓保持一定，並將多餘的柴油透過回油管送回油箱。再由此共同油軌連接個別的高壓油管到位於各個汽缸的壓電式(*註一)或電磁控制式噴油嘴，使噴油嘴中隨時充滿高壓柴油。而 ECU 則接收來自各個感知器的訊號後，在適當的時機發送控制噴油嘴通電時間及週期(噴油可能分為 3 至5 段)的控制訊號給噴油嘴驅動裝置，由噴油嘴驅動裝置產生作動噴油嘴的電壓及電流並送至噴油嘴，使高壓柴油依電腦控制的通電時間及週期噴入燃燒室中。這樣的控制方式可使噴油嘴進行多段式的噴射(例如先期噴射控制燃燒及噪音，主

16、噴射產生動力，後期噴射清除碳粒)並使噴射量得到更精密的控制。且高壓泵浦、調壓閥、噴油嘴等的運作均由 ECU 來控制也可減少柴油引擎燃油系統的機件數量，達到輕量化的目的，並讓引擎噪音、震動、性能、油耗及環保都能有效改善。*註一：壓電式噴油嘴為一精密之機構，在其中有一石英晶體，對此石英晶體通電會使其產生正、逆壓電效應而形變，藉此形變來控制燃油噴射時間及流量，因壓電式噴油嘴的速度及精確度均非常優異，再配合極細微的噴射油孔，可將燃油充份霧化並噴入燃燒室中，使性能提升、燃燒完全、震動和油耗及污染均降低。新新/舊舊世世代代柴柴油油引引擎擎的的噴噴油油系系統統進進化化差差異異由於柴油的分子比汽油大且重，故比

17、汽油難然霧化。傳統式柴油引擎的噴射壓力會隨著引擎的轉速而變動，當引擎的轉速提高，噴射壓力變大，霧化的效果愈好，但在低轉速時，因噴射壓力不足，柴油分子無法完全霧化，不僅使燃燒效益不佳、馬力不足，且會造成嚴重的空氣污染。新世代柴油引擎所使用的共軌噴射系統可讓噴射油壓不會下降，並使各缸之間的噴射誤差幾乎為零，可使噴油量穩定，使得馬力及扭力均得以提升。高壓柴油產生方式柴油計量方式噴射階段噴油嘴內之壓力變化燃燒及廢氣排放情況5.5.各各廠廠家家柴柴油油引引擎擎系系統統簡簡介介在各種新技術及新應用材料的導入下，新世代的柴油引擎進入了一個前所未有的境界。共軌噴射系統是歐洲車廠所最廣為採用的系統，尤其是德國車

18、廠包括 M.Benz、BMW、Ford 等的柴油車款均是以此理論為基礎，各自開發自已獨特的控制系統而來。下下列列簡簡單單列列舉舉部部份份車車廠廠的的柴柴油油引引擎擎系系統統來來作作介介紹紹FordFord TDCiTDCi 柴柴油油渦渦輪輪共共軌軌噴噴射射Ford TDCi 柴油渦輪增壓共軌噴射採用最新的共軌供油系統，完全消除了舊世代柴油引擎的缺點。因為共軌的設計，可使各氣缸間的噴射壓力及噴油量誤差接近零，而高達1600 bar 的噴油壓力及柴油的預先加溫均使噴入燃燒室內的柴油更能夠充份霧化；且德國 Siemens 的電磁噴油嘴可持續以穩定的噴油量、噴油壓力將柴油依電腦控制的時間噴入燃燒室內，

19、除了使燃燒效益提升，更能因穩定的壓力使馬力、扭力提升。TDCi 亦使用了 VGT(Variable Geometry Turbo)可變幾何渦輪增壓器(請參見後述說明)，改善低轉速時的渦輪遲滯現象，使得引擎不必加大排氣量，即可大幅提升引擎輸出的馬力及扭力。舉例來說，如 Focus S2.0 TDCi 在加入各種柴油共軌及渦輪增壓的先進技術後，其所擁有的 32.7 kg-m 扭力不僅比同排氣量的汽油引擎高 68，甚至超越 3.0 升汽油引擎的表現，而到達了 2.5 升渦輪增壓汽油引擎的扭力輸出水準。如此強勁的動力輸出，讓 S2.0 TDCi 的 0100 km/h 加速僅需 9.3 秒即完成，並可

20、達到 203 km/h 的安全極速。FiatFiat MultijetMultijet 第第二二代代渦渦輪輪增增壓壓共共軌軌噴噴射射Multijet 第二代渦輪增壓柴油引擎是 FIAT 汽車最新一代的技術，此型引擎不僅安靜，並有媲美汽油引擎的優異反應及性能水準，且耗油量也更低。第第二二代代 FiatFiat MultijetMultijet 共共軌軌噴噴射射的的原原理理一般柴油引擎的共軌噴射，若排除先期噴射及後期噴射，其主噴射的部份大都僅有一個階段，但 Fiat-GM Powertrain 的工程師將此主噴射分為更多階段(3 至 5 次)，即Multijet(多次噴射)。為了增加噴射的次數，噴

21、油嘴的噴射間隔時間從 1500 微秒大幅下降至 150 微秒，而噴油嘴的最低噴射量也從 2 mm3 下降至低於 1 mm3。且由於此改變，控制裝置也需要變得更聰明，才能夠持續改變噴射策略以調整引擎轉速、所需扭力及引擎溫度等三個參數的變化。由於 Multijet 僅是將主噴射分成多次的小噴射，所噴入的油量並沒有增加，汽缸內所燃燒的柴油量仍然相同，但卻可使燃燒進行得更漸進且完全，因而使燃燒更為安靜並同時減少污染排放、增加動力輸出。最最佳佳化化控控制制策策略略Multijet 第二代共軌噴射系統利用自動最佳化的控制策略來控制如上所述的柴油噴射，而使其達到預定的設定及平衡，同時減少噪音、震動並減低污染

22、。GarrettGarrett VGTVGT 1717 渦渦輪輪應應用用使用電子控制可變幾何的 Garrett VGT 17 渦輪，大幅提升動力輸出，並在低速時產出高扭力(17503250 rpm 之間可輸出 90 的扭力)，可避免引擎低轉速時的渦輪遲滯現象。特特點點Fiat Multijet 擁有體積小、重量輕、油耗小(Mini MPV-IDEA 高速時 22.2 km/L)、壽命長(250,000 km不需更換引擎零件)的特點。就顧客而言，Multijet 新技術所代表的是寧靜度提高(多次噴射)、舒適感提升(震動降低)、愉稅的駕駛樂趣(順暢而強大的扭力及優異的反應性)及油耗和污染的下降，各

23、項的優點均使 Fiat Multijet 晉升到市場上的領先位置。本段內容參考：http:/.tw/multijet.htmlSsangSsang YongYong XDiXDi 第第三三代代渦渦輪輪增增壓壓共共軌軌噴噴射射Ssang Yong 汽車在 2004 年六月率先引進台灣首部柴油休旅車-Rexton 270 FSUV，是台灣最早投入柴油汽車市場的汽車品牌；並於 2007 年引進全新2.0L 及 2.7L XDi 第三代柴油引擎，並搭配第三代 VGT 可變幾何渦輪增壓系統，有 高性能、大扭力、低油耗 的特點優勢，且有可媲美 M.Benz 的可靠度，是為一款兼顧環保與效能的柴油引擎。M.

24、M.BenzBenz 血血統統 XDiXDi 第第三三代代柴柴油油共共軌軌科科技技Ssang Yong 汽車因長年與 M.Benz 合作的血統，以 M.Benz 第二代 CDI 柴油引擎為核心，並用壓電式噴油嘴取代電磁式噴油嘴，輔以可變式供油壓力，提高了控制的精確性；同時引擎的管理系統搭載的是 32 位元 ECU 並搭配強勁的渦輪增壓系統，使引擎的動力強勁且油耗更低；此外，更以熱質能(HFM)氣流感知器及推進壓力感知器來增進空氣進氣效率，使引擎燃燒更完全、乾淨，更通過了歐洲第四期的排放標準。第第三三代代 VGTVGT 可可變變幾幾何何渦渦輪輪增增壓壓系系統統加裝此套 VGT 渦輪增壓系統後，引

25、擎的輸出動力大約可增加 2030，透過葉片角度的變化，使 XDi 柴油引擎無論在高轉速或低轉速的狀態下均能維持穩定的增壓值，提升行駛的操控性，避免渦輪遲滯的情形發生。本段內容參考：http:/ TDITDI (Turbo(Turbo dieseldiesel DirectDirect Injection)Injection)渦渦輪輪增增壓壓柴柴油油直直接接噴噴射射VW TDI 渦輪增壓柴油直接噴射與一般的共軌式柴油引擎最大的差異在於 VW TDI不使用高壓泵浦來產生高壓柴油，而改採用將泵浦整合在噴油嘴上的整合泵浦式噴油嘴(Pump-Injector)，當柴油形成高達 2050 bar 的高壓後

26、，直接由噴油嘴的 5 孔噴口噴入燃燒室中，這種方式可讓燃油與空氣的霧化效果更為良好，進而提升燃燒效率，讓引擎輸出更強勁卻更省油，低速爆發高扭力，高轉速下展現高馬力，行駛性能更優越。直接噴射的優點在於能精準地計算燃油量，並且在正確的時間精確地進行噴射，不但性能更好，而且降低排放污染。6.VGT6.VGT 渦渦輪輪增增壓壓系系統統傳統的渦輪增壓器，由於排氣渦輪之葉片的角度是固定的，進入排氣渦輪帶動葉片的廢氣以固定的角度吹向排氣渦輪葉片，因為引擎低轉速時的排氣速度不夠快，故排氣渦輪由於慣性的因素而使得轉速的提升較為緩慢，進而造成進氣渦輪葉片壓縮的空氣有短暫不足以供應汽缸燃燒的現象，使油門踩下瞬間的引

27、擎加速性有暫時的遲鈍，稱為渦輪遲滯。而 VGT 可變幾何渦輪增壓器則是在排氣渦輪殼外圍設置一組可改變角度的導流葉片，當引擎轉速低時，作動器將導流葉片開度關小，使進入排氣渦輪的廢氣經過開度較小的入口，再吹向排氣渦輪葉片，因排氣通過此小入口時，氣體流速增加，而使排氣渦輪受到較強排氣氣流的吹動，進而使排氣渦輪的轉速提升速度加快；而當引擎轉速高時，作動器將導流葉片開度加大，排氣通過入口時，流速未增加，避免渦輪轉速太快而使進氣歧管的空氣被增壓過度。正因為以上的作動原理，VGT 可變幾何渦輪增壓器既可改善低轉速時的渦輪遲滯現象，也可兼顧引擎高轉速時的增壓需求。7.7.選選擇擇柴柴油油引引擎擎車車輛輛前前不

28、不可可不不知知柴油引擎車輛除少部份車型外，最大扭力輸出轉速大多數均低於汽油引擎的最大扭力輸出轉速，且雖有渦輪增壓的加持輔助，但超過最大扭力輸出區域後，扭力輸出的衰退仍會很明顯。若駕駛人無法適應柴油引擎車輛低轉速、高扭力的輸出特性，經常以提升引擎轉速的方式來使用車輛，將不僅無法得到大扭力引擎所能帶來的駕駛樂趣，反而會使噴油量增加、提高耗油量。此點是在使用柴油引擎車輛時應注意的地方。駕駛人應注意車輛引擎本身的最大扭力輸出轉速，在行車時，應在適當時機換至正確的檔案，使引擎保持在最大扭力輸出轉速以下，ECU 才能以最經濟的噴油量來噴油。若要有良好的油耗表現，下列的方法可提供作為參考：1.使輪胎保持在正

29、確的胎壓，以降低摩擦阻力2.鎖緊油箱蓋，以避免燃油蒸發並保持燃油清潔3.冷車發動引擎時，暖車時間不要過長，並避免空催油門4.起步時應平穩地加速，行駛中儘量保持定速5.注意引擎水溫表中的溫度是否保持在正常的引擎工作溫度範圍內6.勿經常急加速7.配合行車的速度與負載來選用適當的檔位8.與前車保持正確的安全距離，避免緊急煞車9.平穩地進行轉彎10.長時間停車時，應將引擎熄火，避免讓引擎長時間怠速運轉8.8.柴柴油油引引擎擎車車輛輛的的使使用用建建議議機機油油使使用用在選用柴油引擎的機油時，必須注意的是要使用標示為 API 機油 CD、CE、CF 等之等級的機油，等級開頭字母為 C 才是供柴油引擎使用

30、，且第二個字母愈往後表示等級愈高；而開頭字母為 S 者為汽油引擎用。至於選用的機油等級則需參考車廠所發行之車主手冊的建議。保保養養方方式式 定期保養由於柴油引擎是將吸入之空氣壓縮後產生高溫來點燃燃燒室內的霧狀柴油，所以不需要火星塞、點火線圈或分電盤的保養，除此之外，並無太大不同。柴油微粒過濾器應依車廠建議的期間進行檢查或更換。有些車廠將柴油微粒過濾器設計為可加熱式，以使過濾器內的微粒能自行燃燒而排出的型式，但仍需要詳細檢查以確認功能是否正常。燃燃油油添添加加 由於目前大部份柴油引擎所使用的壓電式噴油嘴，其噴油孔徑相當細小(120150)，且構造非常精密。稍微不良的油品就可能會堵塞噴油孔，而使噴

31、油嘴損壞及發生燃燒不正常的狀況，而噴油嘴通常均所費不貲，故此點不可不慎。另外，若駕駛人加入含硫量太高的柴油，其中所含的硫在燃燒後會形成二氧化硫，再與水份結合而成硫酸而造成污染或使引擎機油酸化。這將會使得油封或墊片被腐蝕，造成吃機油的情形，並使引擎機件損壞；且排出之強烈腐蝕性物質也會對觸媒轉換器及微粒過濾器造成如穿孔的損壞。9.9.各各車車廠廠柴柴油油引引擎擎代代號號車廠Alfa RomeoAudiBMWChryslerFiatFordCitroenHondaHyundaiJaguarJeepKiaLand RoverM.BenzMitsubishiNissanOpelPeugeotRenaul

32、tSaabSsang YongSeatSkodaSmartVolvoVWC：CommonR：RailD：DirectT：TurboI：Injection(全文完)隨著國際原油價格的不斷高漲，效率較高(較省油)且燃油花費較低(較省油錢)的柴油引擎在現今的汽車市場中，已漸漸成為一股新崛起的主流勢力。而隨著我國在2004 年重新開放柴油小客車進口後，其亦挾其獨特的魅力，在國內的汽車市場掀起了一場不小的旋風，各家車廠如 M.BENZ、VW、Audi、Hyundai、Ssangyang、Volvo、Skoda、Land Rover、Ford等無不陸續引進暢銷國外汽車市場的各式大/中/小型房車及 SUV

33、等柴油引擎車輛，以期在此一新的級距中，率先搶下一席之地。由於新世代的柴油引擎大量使用各種電腦控制及柴油微粒過濾器等的新科技與技術，使以往柴油引擎車輛最為人所詬病的空氣污染問題，已獲得大幅度的改善；而震動及噪音的問題也因為使用電腦來精確控制而使柴油引擎的運轉精緻度趨近於汽油引擎的表現水準；且柴油引擎特有的強大扭力，為同排氣量汽油引擎所難以望其項背的優勢所在。此外，柴油引擎經久耐用的使用壽命，也是不可不提的重點之一。結合各種優勢，在在都讓柴油引擎車輛能更加容易貼近現代人。其中由電腦控制的柴油共軌直噴技術更是使柴油引擎大幅進化的最大功臣。雖然市場上也有另一種兼顧環保及省油性的油電混合動力車輛(Hyb

34、rid)，但其售價往往讓人望而生畏，且市場上口碑不足，導致其市場的開拓仍然有很長的一段路要走。這也是讓柴油引擎車輛能夠脫穎而出，在市場上獨佔鰲頭的主要原因。檢視柴油引擎的發展歷史，再對照今日柴油引擎的技術，實在是讓人難以想像改變會如些巨大，不只是高速無力、排放黑煙的情況得到大幅的改善；甚至是以前存在的許多缺點，現在也都有接近汽油引擎的實力。在環保意識強烈且法規嚴格的歐洲，柴油引擎車輛的銷售佔總銷售量的比例一直居高不下，其中如法國、比利時及西班牙等很多歐洲的國家甚至超過一半以上。依據J.D.Power 的估計，全球柴油車的市占率預估會從 2005 年的 1500 萬輛，攀升到 2015 年的29

35、00 萬輛以上，可見不久的將來將會是柴油引擎的全盛時期。2.2.傳傳統統柴柴油油引引擎擎的的工工作作原原理理柴油引擎又稱為狄塞爾(Diesel)引擎，是為紀念柴油引擎發明人，德國工程師 Dr.Roudolf Diesel 而來。四行程柴油引擎的作動方式 請按此（出處：http:/car.ssvs.tn.edu.tw/教學檔案/汽車元件動畫/四行程柴油引擎.swf）引擎內之進氣門開啟，活塞往下行，吸入由進氣系統而來的純空氣，直至活塞下行至下死點，剛要往上時為止，此時進氣門即會關閉。進氣門及排氣門均關閉，活塞往上行至上死點，將進氣行程時所吸入的純空氣壓縮成高溫、高壓的壓縮純空氣(約700900,3

36、055 kg/cm2)。柴油引擎一般來說，壓縮比(Compression Ratio,為活塞位於下死點時的汽缸容積與活塞位於上死點時的汽缸容積之比值)比汽油引擎高出許多，大約為1423。在活塞位於壓縮行程的上死點時，將燃油加壓至高壓，並以霧狀直接噴入燃燒室中，藉由壓縮空氣的高溫使噴入的霧狀燃油自行著火燃燒(柴油在 30 kg/cm2 之壓力下，著火溫度約為200)，並以燃燒所產生的高壓推動活塞至下死點為止，以使曲軸運轉並輸出功率。活塞下行到汽缸的下死點前，排氣門會開啟，接著活塞經過下死點後持續上行，將汽缸中已燃燒過的廢氣經由排氣門壓出汽缸外，直至活塞上行至上死點為止。在油箱中的燃油是由供油泵吸

37、出並送經燃油濾清器過濾燃油後，送至噴射泵準備進行高壓加壓。由於低壓油路的功用僅是將燃油輸送至噴射泵，其所需克服的僅有燃油濾清器及管路中的流動阻力，故低壓油路的壓力僅在大約1.62.0 kg/cm2 左右。當供油泵將燃油送到噴射泵後，由噴射泵將燃油加壓成高壓燃油並送至噴油嘴。噴射泵有複式噴射泵、高壓分油式噴射泵、低壓分油式噴射泵、單件式高壓噴射器(噴射泵與噴油嘴合在一起)、搖板式噴射泵等許多不同的種類，各有其產生高壓燃油的構造，但產生高壓燃油的原理均是壓縮燃油的體積而使燃油的壓力升高。噴油嘴的功能是將柴油以最佳的霧化狀況下噴入燃燒室中，並與已完成壓縮的高溫、高壓空氣混合，藉由高溫空氣引燃霧化的柴

38、油，爆發出更高的燃燒壓力來推動活塞作功。噴油嘴可分為開式及閉式二種，其中開式噴油嘴是使用在進氣行程時充填入噴油嘴中的柴油及單向閥來阻隔汽缸內的壓縮空氣，防止壓力降低，此型噴油嘴因需配合特定的高壓燃油產生及燃油分配系統，故較少被採用。另一種閉式噴油嘴之噴孔處有針閥的結構，靠壓入至噴油嘴的油壓舉升針閥，針閥被打開後，柴油即可由噴孔噴入燃燒室內，閉式噴油嘴可分為針型、孔型及混合型等，種類繁多。針型噴油嘴(開始噴射壓力約 80120 kg/cm2)之針閥的針尖在不噴油時，會凸出噴油嘴本體外，大都使用於有預燃燒室、渦流室式及空氣室式等複室式燃燒室的引擎；而孔型噴油嘴(開始噴射壓力約 150300 kg/

39、cm2)之針閥為圓錐形，且不凸出噴油嘴本體外，而且依型式的不同，也可依所需做成多孔的設計，多使用於沒有複式燃燒室的直接噴射引擎；混合式噴油嘴則是在主噴射孔旁邊設置有小的輔助噴油孔，此小的輔助噴油孔可在針閥稍微升起時便進行噴油，以免因起動引擎時，燃油壓力不夠，針閥升得不高，使得噴油困難而難以使引擎發動。無論何種型式的噴油嘴，一個好的噴油嘴所需具備的條件就是要能使噴出之油霧的油粒很均勻，並具有高度的滲透力，能穿過壓縮過的高壓空氣(約 2540 bar)而均勻地分佈在整個燃燒室，並且作動確實(在應噴油時立即開始噴油，應結束噴油時能迅速切斷噴油)且不會有滴油的現象發生才是一個好的噴油嘴。3.3.汽汽油

40、油引引擎擎/柴柴油油引引擎擎的的差差異異點點比比較較（出處：http:/car.ssvs.tn.edu.tw/新教材94.10/柴油與汽油比較.swf）汽油引擎汽油易揮發相對易燃高油氣混合氣1317611火星塞高壓電點火：由高壓線圈產生的高壓電火花點燃已壓縮完成的油氣混合氣燃燒迅速，爆發力強約 5070 bar2530 低轉速扭力小約 600010000 rpm高高高輕相對較短相對較短(約 7500 km)約 80000100000 km較低 汽油引擎的作動原理是在進氣行程時，將空氣以及由電腦精密計算後，控制汽油噴油嘴所噴出的汽油一併由進氣門吸入汽缸中，再由活塞由下往上的移動，將此空氣與汽油所

41、混合的混合氣進行壓縮。在壓縮行程結束時，使用由點火系統所產生的高壓電透過火星塞來點燃此一壓縮過的混合油氣，當混合油氣被火星塞點燃後，其所產生的燃燒壓力會推動活塞來使曲軸轉動而輸出功率，此行程稱為動力行程。當動力行程結束，活塞在下死點的位置時，將排氣門開啟並藉由活塞上行將燃燒過的廢氣強制推出汽缸外，稱為排氣行程。汽油引擎與柴油引擎的基本作動行程很類似，主要的差別在於進氣行程時，汽油引擎吸入的是汽油與空氣的混合油氣，而柴油引擎吸入的則是純空氣；另外在壓縮行程完成時，汽油引擎是使用高壓電火花來點燃已被壓縮的混合油氣，而柴油引擎則是將高壓霧狀的柴油直接噴入燃燒室中，並以被壓縮成高溫、高壓的純空氣來引燃

42、此霧狀的柴油。因柴油引擎不使用高壓電點火系統，而只單純靠壓縮完成後的高溫、高壓空氣來引燃，所以柴油引擎的汽缸必需長時間承受比汽油引擎更大的壓力、更高的溫度，也因為要面對此一惡劣的環境，在柴油引擎製造時，就必須使引擎本體更堅固，舉凡零件使用、缸體壽命與散熱系統等的設計均需更為考究，雖然如此一來會使引擎更大、更笨重，但也使柴油引擎的使用壽命幾乎可達到汽油引擎的二倍以上。但另一方面來說，除了引擎設計的因素之外，另外諸如精密的噴油及噴油量計量系統等的諸多因素，均使得柴油引擎的成本始終高於汽油引擎。在熱效率方面，柴油引擎的熱效率一般大約在 3550左右，相較於汽油引擎之 2530的熱效率來說，柴油引擎有

43、著優於汽油引擎的優勢存在，因此，柴油引擎在耗油量方面的表現會比汽油引擎來得好，對於行駛里程數較多的駕駛人來說，柴油引擎比較能符合經濟效益。而在動力輸出上，因柴油引擎的高壓縮比特性，行程會比同排氣量的汽油引擎來得長，也因此造就了強大的扭力輸出，熱效率也因此提高。不過，柴油引擎也因為此長行程的設計，再加上燃油的因素，使得引擎轉速受到限制，不但馬力較同排氣量的汽油引擎來得小，高速時的衝刺也較汽油引擎來得慢，且廢氣中的 NOx 與微粒均比汽油引擎來得嚴重。值得慶幸的是，柴油引擎近來的發展也朝向電子控制的引擎監理控制系統在前進，並導入由電腦控制的共軌噴射系統及 VGT 可變幾何渦輪增壓系統，使得輸出馬力

44、已愈來愈接近汽油引擎；而在廢氣控制方面也因為觸媒轉換器、微粒過濾裝置及柴油品質(推出含硫量在 50 ppm 以下的超級柴油)的高度發展而獲得大幅的改善，使得柴油引擎的廢氣排放也能有汽油引擎的排放水準，而且柴油引擎的 CO 及 CO2 排放量更是低於汽油引擎。據國際能源專家估計，地球可使用的石油資源僅剩不到 50 年，正因為柴油引擎車輛有著前述的諸多優點，在這個國際油價不斷攀升、環保意識高漲的今日，柴油引擎車輛在不久的將來一定可以大放異彩。4.4.共共軌軌燃燃油油噴噴射射系系統統的的作作用用原原理理傳統柴油引擎噴射泵或單件式高壓噴射器機械式油量計量裝置依轉速及負荷進行預設的噴油量調整 在傳統柴油

45、引擎中，高壓柴油是由噴射泵提供，柴油離開噴射泵而成為高壓柴油後，直接頂開噴油嘴的針閥並噴入燃燒室中，在此區間內，有許多不穩定的因素，如高壓噴射管的膨脹收縮、噴油嘴針閥的開啟壓力及密合度等等，都會影響噴入燃燒室的噴油量，這會造成不同汽缸的噴油量有差異、噴射時間不同或出現滴油等結果。且噴射正時為機械式調整的固定提前角度，使柴油無法依引擎各種不同的工作狀況而調整到最佳的噴射時機。種種的限制使得傳統的柴油引擎有著諸多的缺點，如排放黑煙、有毒的廢氣量較高、控制不精確等。而現今的共軌燃油噴射系統則可將上述的缺點一一消除，因為共軌系統則採用類似汽油噴射引擎的控制方式，高壓柴油是使用高壓泵浦來加壓(約加壓至

46、16002000 bar，依各個車廠而定)，再將加壓後的高壓柴油送到一個共同油軌(Common Rail)中，此共同油軌裝有調壓閥，能使其中的油壓保持一定，並將多餘的柴油透過回油管送回油箱。再由此共同油軌連接個別的高壓油管到位於各個汽缸的壓電式(*註一)或電磁控制式噴油嘴，使噴油嘴中隨時充滿高壓柴油。而 ECU 則接收來自各個感知器的訊號後，在適當的時機發送控制噴油嘴通電時間及週期(噴油可能分為 3 至5 段)的控制訊號給噴油嘴驅動裝置，由噴油嘴驅動裝置產生作動噴油嘴的電壓及電流並送至噴油嘴，使高壓柴油依電腦控制的通電時間及週期噴入燃燒室中。這樣的控制方式可使噴油嘴進行多段式的噴射(例如先期噴

47、射控制燃燒及噪音，主噴射產生動力，後期噴射清除碳粒)並使噴射量得到更精密的控制。且高壓泵浦、調壓閥、噴油嘴等的運作均由 ECU 來控制也可減少柴油引擎燃油系統的機件數量，達到輕量化的目的，並讓引擎噪音、震動、性能、油耗及環保都能有效改善。*註一：壓電式噴油嘴為一精密之機構，在其中有一石英晶體，對此石英晶體通電會使其產生正、逆壓電效應而形變，藉此形變來控制燃油噴射時間及流量，因壓電式噴油嘴的速度及精確度均非常優異，再配合極細微的噴射油孔，可將燃油充份霧化並噴入燃燒室中，使性能提升、燃燒完全、震動和油耗及污染均降低。由於柴油的分子比汽油大且重，故比汽油難然霧化。傳統式柴油引擎的噴射壓力會隨著引擎的

48、轉速而變動，當引擎的轉速提高，噴射壓力變大，霧化的效果愈好，但在低轉速時，因噴射壓力不足，柴油分子無法完全霧化，不僅使燃燒效益不佳、馬力不足，且會造成嚴重的空氣污染。新世代柴油引擎所使用的共軌噴射系統可讓噴射油壓不會下降，並使各缸之間的噴射誤差幾乎為零，可使噴油量穩定，使得馬力及扭力均得以提升。單階段：僅主噴射因柴油壓力與燃油噴射同步，故引擎轉速升高，噴油量增加時，噴射壓力會隨之升高，但噴油一結束，噴油嘴的噴射壓力會立即下降引擎轉速的高低，影響燃燒情形甚大，故燃燒效益變動大，進而造成較嚴重的空氣污染5.5.各各廠廠家家柴柴油油引引擎擎系系統統簡簡介介在各種新技術及新應用材料的導入下，新世代的柴

49、油引擎進入了一個前所未有的境界。共軌噴射系統是歐洲車廠所最廣為採用的系統，尤其是德國車廠包括 M.Benz、BMW、Ford 等的柴油車款均是以此理論為基礎，各自開發自已獨特的控制系統而來。下下列列簡簡單單列列舉舉部部份份車車廠廠的的柴柴油油引引擎擎系系統統來來作作介介紹紹Ford TDCi 柴油渦輪增壓共軌噴射採用最新的共軌供油系統，完全消除了舊世代柴油引擎的缺點。因為共軌的設計，可使各氣缸間的噴射壓力及噴油量誤差接近零，而高達1600 bar 的噴油壓力及柴油的預先加溫均使噴入燃燒室內的柴油更能夠充份霧化；且德國 Siemens 的電磁噴油嘴可持續以穩定的噴油量、噴油壓力將柴油依電腦控制的

50、時間噴入燃燒室內，除了使燃燒效益提升，更能因穩定的壓力使馬力、扭力提升。TDCi 亦使用了 VGT(Variable Geometry Turbo)可變幾何渦輪增壓器(請參見後述說明)，改善低轉速時的渦輪遲滯現象，使得引擎不必加大排氣量，即可大幅提升引擎輸出的馬力及扭力。舉例來說，如 Focus S2.0 TDCi 在加入各種柴油共軌及渦輪增壓的先進技術後，其所擁有的 32.7 kg-m 扭力不僅比同排氣量的汽油引擎高 68，甚至超越 3.0 升汽油引擎的表現，而到達了 2.5 升渦輪增壓汽油引擎的扭力輸出水準。如此強勁的動力輸出，讓 S2.0 TDCi 的 0100 km/h 加速僅需 9.