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令人赞叹的HONDA引擎(一)
http://www.mycar168.com  来源:汽车线上资讯  2004-4-16 13:03:58  作者:佚名

不可否认,大部分的车主都希望自己的爱车马力越大越好,但是在大脚油门“尬掐”时,您是否想过内燃机的油耗以及废气污染的问题?汽油总有烧完的一天,现在不好好珍惜并寻找替代能源,就会发生“前人砍树、后人晒太阳”的窘境。引擎在正常燃烧状态下所产生的二氧化碳会造成温室效应,至于其他有害物质还包括一氧化碳、燃烧不完全的油气(HC)、高温行程的氧化氮(NOx)、硫化物等,对人体及自然界绝对没有好处。

好吧,那我们都不要开车或骑车,通通去踩脚踏车或搭“11路”!我举双手同意,但是多数人都是举双手投降或反对。既然如此,那就让我们好好研究一下如何节省燃料以及降低有毒废气排放

在读本文之前

如果您看完本文就通盘了解并能提出质疑者,那您一定是位机械天才或科班出身读者。如果您看不太懂,不要责怪自己,要怪笔者文笔及技术知识不佳。如果对改装或汽车技术有兴趣者,能完全了解本篇文章之叙述后,对引擎科技知识将增添一甲子功力。

认清内燃机效率不佳的事实

首先,读者必须了解四行程内燃机的效率其实不高,在四个运作行程中只有动力行程在做功,b其他三个行程都处于消耗能源的状态。而且当车辆遇到红灯处于静止,引擎呈怠速运转状态,车辆没有前进可是引擎还是得持续运作不能熄火,相当浪费能源,而且怠速时的油耗及废弃污染都相当严重。

再者,注入内燃机的汽油约略只有1/3的能量来产生动力,其余1/3转化成热能被内燃机本体吸收,另外1/3未完全燃烧经由排气机构释放出去污染环境。看到这样的数据,对许多人而言都感慨其效率之低,浪费消费者的汽油钱,但是对于机械工程师而言,内燃机的效率远不及外燃机,想从耗损能量中榨出百分之十转注到引擎输出动力上,是不可能的任务。

常见的引擎环保设计

之前,为了达到良好的引擎燃烧效率,所以发明了喷射引擎取代空燃比控制不易的化油器,加上许许多多的先进感应器及电子科技,让引擎成为台湾“电子花车”大战的导火线(NISSAN掀开配备战之前不就是先将Sentra的化油器引擎改成喷射引擎,当然这是开玩笑的说法,但是大量使用电子科技应用在汽车上非引擎科技莫属)。

当今,量产的自然吸气引擎中单位容积燃烧效率极高的BMW车系(马力、扭力兼具),运用了各缸独立的节气门以及进气岐管直喷技术、电子节流阀、连续式可变汽门正时机构、优异的引擎管理电脑,让M5、M3成为车迷崇拜的对象。但是在环保的努力上,同样具有超高燃烧效率的HONDA车厂所做的研究,确实走在全世界车厂的最尖端。

普遍而言,各家车厂降低废气污染的措施有使用无铅汽油、排气管加上触媒转化器、油箱废气循环系统、曲轴箱废气循环系统(PCV)、引擎废气循环系统(EGR),较高档的设计还有进气预热系统、排气管二次进气系统、引擎反置设计,以上所述是比较常见的设计,接下来就要进入HONDA的科技领域。

稀薄燃烧的迷思

想要省油并增进效率就必须朝向稀薄燃烧及高压缩比这两个途径。为了维持引擎正常运作,空燃比通常维持在14.7:1左右会有较佳的燃烧效率,调整范围在12:1~16:1之间,超出这个范围,燃油混合气就不容易被引燃。油气浓、空燃比低容易产生燃烧不完全,造成积碳及耗油、HC废气生成等情形。但是汽油能帮助引擎散热的功效,所以燃油气浓能保护引擎免于高热危害以及减少爆震发生的可能性,对于低转速进气效率不彰的自然进气引擎能改善扭力输出。所以耐久赛及一些稳扎稳打的赛车手都选择较低的空燃比。而且适度的油气浓度,空气中的氧气将充分与油气结合产生二氧化碳与水,就不会和氮气起作用产生有毒性的NOx。

油气较淡、空燃比高的稀薄燃烧方式能减少汽油的消耗量,达到省油的目的。但是稀薄燃烧容易产生爆震、缸温过高、氧气运用不完全等情形,高温加上燃烧后废气中含氧过多的结果,造成氧气与氮气结合产生大量的NOx,必须藉由特殊的触媒段吸收NOx,并导入空气,让NOx与HC再次被触媒催化成水及二氧化碳。第二种方法就是大量利用EGR系统引导废气进入进气岐管,这样的功效是因为燃烧后的废气含氧量极少,加入进气系统中一起混合能降低油气的氧气比例,如此就能抑制NOx的产生。废气除了可以推涡轮外还有环保功效,够神奇吧!

但是NOx吸附触媒成本高,废气中含NOx越多就要用越长的特殊触媒段来吸收,如此一来,大排气量的引擎制造成本将会成等比上升,市场竞争力较弱,日后的维修成本也很惊人。EGR系统要精确控制废气导入量并不容易,而且在怠速时、引擎负荷量大时、暖车时期(引擎未达工作温度前)不能使用EGR,不然会造成引擎运转不顺及扭力降低,所以EGR不能完全取代特殊触媒。最好的方法就是两者都用,但是羊毛出在羊身上,消费者必须忍受昂贵的车价才能享有既环保又省油的引擎。

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