2010-04-26 00:35:13鼴鼠
關於引擎的兩三事
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。
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。