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2010-04-26 00:35:13| 人氣1,111| 回應0 | 上一篇 | 下一篇

關於引擎的兩三事

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關於引擎的兩三事。

 現代民用引擎以汽油和柴油引擎為主,而其中柴油引擎低轉數下扭力大、不需要火星塞使得點火機製較為汽油引擎簡化、甚至燃油價格也較汽油低、最近似乎也逐漸受到歡迎,但是老問題如振動較大(壓縮比高、因為柴油是靠壓力點火),引擎本體較大較重(原因同前),再加上觸媒轉換器較貴,急催油門時依然會排放黑煙等問題,因此還是以汽油引擎車為市場大宗。 汽油引擎需要火星塞點火,也因此可以有較低壓縮比,低轉速雖然扭力較同排汽量的柴油引擎差,不過卻也因此可以輕易得拉高轉速,提供高轉速大馬力(輸出功率)的特性,Honda和BMW都是其中高手。

就引擎科技來說,除了早其常被提起的DOHC/SOHC,每汽缸2/4V外,近年來較為有趣的就是可變正時(Timing)與揚程(Lift),多節汽閥(早期均為賽車專有,可以說是逐步下放),以及可變進汽岐管等電腦輔助技術,或是缸内直噴希薄燃燒或是共軌噴射等兼具節能與性能的斬新發展!可變楊程最早應該是本田技研的專利,在1992左右提出的,那時候是兩段式的,轉速拉高到種程度時,引擎就會發出驚人的爆發力,當年讓許多人著迷,而BMW在2000年時發表的Valvetronic則是屬於無段式的可變揚程技術,可變揚成簡單說就是讓進汽門在低轉速時開啟的幅度較小,空氣量進的少,可以達到省油,以及燃燒較為完全,因此能提供低轉時順暢的馬力輸出,而高轉時讓進汽門開啟幅度變大,進入汽缸的空氣變多,因此大幅題詩高轉的馬力,在自然進器引擎中(NA),這是相當有效率且聰明的做法!(再無揚程控制技術時,不論高轉低轉汽門開啟的大小都是一樣的,因此對高轉速引擎而言,在引擎轉數不足十就會變的耗由且無力),根據BMW的說法,Valvetronic可以減少10%的油耗,而且BMW的Valvetronic的技術相當高超的地方在他可以完全捨棄節氣門的設計,這根本田的技術有相當不一樣的地方,不過在BMW的賽車或高級跑車車種中,似乎不採用這種技術,而是採用每汽缸獨立節氣閥的設計,這也是有點讓人感覺微妙的地方。

M3 V8引擎的獨立節氣閥設計:


另外就是可變正時機構,藉由無段控制正時皮帶帶動的齒輪轉速的特性,可以決定延遲或提早開啟或關閉汽門的時機,也可以讓由器的混合與點火的時機控制的更加,達到更加的油耗與輸出功率,目前日系或得系廠都有採用類似的技術,例如Toyota與三菱就有採用可變式正時,Honda,Infiniti,與BMW則有採用可變正時與揚程等技術。IMRC則是所謂的可變長度的進器歧管,簡單說也是讓高轉速低轉速時,進器通道的長度可以用電腦來控制改變,由於內燃機運轉的特性,燃燒室內會產生吸力來吸取空氣,因此再高轉速時短的進汽歧道對整體燃燒效率較佳,而低轉速時較長的進氣歧道則比較好,早期的設計是會讓每個汽缸有兩個一長一短的進氣管,然後依轉速用液壓來切換,BMW有採用無段式變化的可變進氣歧道設計,不過最近已經無法從型錄中看到有這種設計了。技術這種東西其時相當微妙,例如Honda Civic 1,800cc的版本是SOHC架構配上可變進汽岐管(IMRC),但2,000cc的版本則是用上DOHC和iV-tech(可變正時汽門與揚程),神車Toyota則是可變正時配DOHC,技術千千百百,而且互相牽制,不過目地都是要低速省油加速有力。

NSX的V-Tech技術:


早期的可變進器歧管設計,可以發現倒是由液壓空置閥門的方式決定進器歧管的開口:


BMW的Bi-vonas可變正時系統:



總之以車廠的角度來看,這些技術的目的都很接近,但是全部混在一起用反而不見得比較好。直列式汽缸,V形與水平對臥架構,點火時機。汽缸畢竟是以燃燒汽油產生的爆炸來推動活塞和曲軸,因此無法避免會產生震動,直四型的汽缸一般是採用二上二下的的設計,也就是其中兩個汽缸會再上死點時點火(四個汽缸不會同時點火),因此可以減少震動,而V6引擎因為有對稱的關係,加上配重軸,運轉的平順度一定會高於L4的設計,V8引擎則是兩個L4引擎以夾角方式對放,V12引擎則是用兩個V6引擎以夾角方式對放,以機械角度來看這是最理想的設計,保時捷或富士重工(速霸陸)則偏好使用水平對臥引擎,以機械原理來看,水平對臥設計不須配重軸,重心又低,其實是相當棒的設計,不過也因為引擎位置低,所以維修方便相當不方便,因此現在也只剩這兩家公司有繼續研發,而轉子式引擎差點搞倒很多家公司,目前只下馬自達的高級車種採用。

 懸吊及避振架構這個部分相當難以解說,不過高級車種大多採用獨立懸吊或雙A臂(Double Wish Bone)或多連桿的設計,而貴的車和平價的車就是差異在材質,例如本田是平價車種少數用雙A臂的,不過其材質在成本考量下只能使用鋼材,而BMW或是Inifiniti則會採用鋁合金(高階的本田也會是用鋁合金,所以是看成本而定的)。變速箱手排自排,雙離合器、扭力轉換器鎖定。雙離合器也是賽車技術的普及化產品,利用兩個離合器預先進檔的方式,可以讓自動換檔的速度提升到0.1~0.2sec,這是人類做不到的超高速換檔技巧,相當可怕!所以F1全都是採用自排也就是這個道理,由於早期自排車為了變檔的平順度,所以設計了紐力轉換器這種東西,使得動力轉換的效率降低,不過現代液壓和電腦技術的進步,早有了扭力轉換器鎖定,或是自手排的設計,現代高級民用車的自動變速器已經相當成熟了,個人倒是覺得不用拘泥於手排系統了。

 當然,新技術還是有附帶的問題,例如VAG集團(VW/Audi,保時捷不算在內)的DSG系統早期就有很多的毛病,不過現在在北美,VAG有提供DSG系統十年的保固(台灣只有四年,壞掉的話整個換掉要三十幾萬),所以原則上應該有比較進步了(吧),BMW也有採用ZF製的雙離合器自手排變速箱,日系高階車款則是偏好採用Jatco製的七速以上變速器的傳統自排變速相加上鎖定裝置,無段變速系統則為Nissan/Mitsubishi的低排氣量車款採用,由鋼帶和可變式轉子來變速,好處是動力傳輸平順變檔不會有頓挫,可惜無法承受高馬力輸出(其實也有對應高馬力輸出的版本),不過鋼帶不比齒輪,這類的變速器還是在2000cc的是受車中較為常見,缺點是加速比較無法線性,不過習慣之後也挺好操作的,特別是輸出超連續變檔轉速完全不會掉,也不會有任何變檔損失,其實個人相當喜歡這種變速箱,順順開的話相當適合。前驅/後驅/四驅。驅動輪是從後面推,會前面拉,或是四個輪子一起轉,以目前來看,跑車還是趨向於後驅的設定,畢竟有配重以及各方面的好處,不過還是有著中間有傳動軸的問題,較吵,而且車身中央會有隆起(底下要放傳動軸),四驅車其實也會靠著中央差速器來控制動力輸出,一些極端的設計會讓平時的駕馭切換到全後驅或全前驅的方式,以達到省油或是較有跑格的設定,當然,AWD設計的話,可能就會以40/60的方式分配。

 差速器/限滑差速器。差速器是雷諾本人發明的,不過早期的機械式差速器有著一輪若懸空,另外一輪就會空轉的問題,現代則有先進的電腦和液壓技術輔助而設計出的限滑式差速器,電腦會監控各輪的轉速,然後利用離合器或是液壓來限制差速器的空轉,高級跑車也都會有提供LSD,讓車輛在灣道上的操控更加平順,這也是高極車和平價車差異較大的地方,例如Infinit的G37四門版雖然是後驅車,可是卻沒有LSD,但是雙門版的就有配置,因此彎道性能差異不言而明。

限滑差速器,這種算比較傳統的,中央部份還維持行星齒輪的設計,可以看到輸出端有離合器的設計:



嚴格說起來,現在便宜的車的話就是什麼都沒有,沒有連續可變式正時汽門揚程(VAG/Ford車系好像都沒有主打其可變式正時和揚程系統VAS,主要是主打直噴),沒有可變進器歧管IMRC(對現代引擎還有幫助嗎?),沒有缸內直噴或共軌是供油系統(日本廠商則是在直噴這個領域比較差勁,大部分還是採用傳統的多點是噴射系統,雖然在省油方面還是比歐洲車好,不過也可能是因為單純底盤較輕的關係,不過據稱日產也有在研發,不過鼴鼠有聽到謠言說是最後放棄了,現況不明),更別提渦輪增壓器,或限滑差速器,只有前驅設定,後驅就別想了,沒有鋁合金雙A臂,後輪還只能有拖曳臂,變速箱肯定是早期的四速,說不定連鎖定裝置都沒有,當然,日產小車至少還會給你CVT,不過壞掉的話修起來也挺花錢的XD

ma...總之有多少錢就玩怎麼樣的車囉!

順道一提,鼴鼠現在是做捷運的,嚇到了吧?肯定比什麼超級跑車都還要貴的啦!!(被打死拖走)

話說回來,台北捷運的車箱是川崎製造的,火車的話,電聯車好像是韓國現代做的。

台長: 鼴鼠
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