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節能一定要砸大錢、玩高科技?MAZDA SKYACTIV走自己的路!(四)
AUTONET記者:Vincent(03/06/2012星期二)
柴油引擎另一項為人詬病的問題,在於NOx與微碳粒污染偏高,前者稱為光氣,對人體肺部有害,加州地區對於NOx的排污標準限制極為嚴苛,因此M-BENZ針對此市場設計需要添加氨水的BlueTEC觸媒。MAZDA則是以排氣端VVL可變汽門揚程科技,在進氣行程中短暫開啟排氣汽門,將燃燒過的廢氣導入燃燒室中,功能類似一般引擎的EGR廢氣回收系統,因燃燒過的廢氣含氧量較低,與新鮮的燃氣混合後,可以降低NOx生成,搭配特殊的觸媒設計,有效降低光氣污染。
此技術看似先進與神奇,但事實上TOYOTA車系多數引擎都具備此科技,然而應用在SKYACTIV-D柴油引擎上,除了降低污染外,還具備提升燃燒室溫度的功效,避免因低壓縮比造成噴射柴油不燃燒的「死火」現象。為了降低微碳粒、一氧化碳、碳氫化合物等污染,SKYACTIV-D柴油引擎具備多階段供油設計,在進氣與壓縮行程中,供油頻率可以多達九次,避免一次供油造成柴油來不及汽化,導致燃燒不完全。當然,也只有低壓縮比設計,才能進行如此誇張的多階段供油,否則很容易發生「提前引爆」的危機!
不過在此還要補充說明,低壓縮比柴油引擎有幾項問題需要解決,如燃燒效率不佳以及不燃燒的「死火」問題。為了增進燃燒效,SKYACTIV-D柴油引擎具備複雜的大、小兩只雙渦輪增壓器,或是可變幾何導流葉片等科技,對應引擎不同轉速的增壓需求,增進油門反應與低轉速扭力,因低壓縮比設計在高轉速的氣體壓縮阻力較小,所以最高轉速可以達到5250rpm,讓柴油動力的駕馭感受接近汽油增壓引擎。為了遏止死火問題發生,原廠於燃燒室頂部配置陶瓷加熱系統,提升局部溫度,不但能避免死火問題,並有助於燃燒穩定性。
因較低的壓縮比,在燃燒過程對於機械結構的應力相對降低,結構方面可以「偷輕」,所以SKYACTIV-D柴油引擎以鋁合金打造,重量僅比2.0L汽油引擎增加約60kg,並使用輕量化活塞、連桿與曲軸,與一般柴油引擎相較,輕量化幅度相當驚人,如曲軸的軸頸直徑由60mm減為52mm,輕量化幅度達約25%,對節能功效有正面意義。
種種設計,不難看出MAZDA正在極力扭轉柴油引擎給世人的刻板印象,並彰顯其固有的節能優勢,以CX-5柴油車款為例,18.6km/L的油耗成績,競爭對手的汽油動力車款多半在13km/L以下,節能功效提升40∼50%,差異相當明顯,因此MAZDA預期CX-5柴油車款銷售比例將達到50%歷史新高!然而更令人好奇的是:SKYACTIV-D柴油引擎的運轉精緻度到底有多好?真的能說服「極為龜毛」的日本消費者?相信未來的銷售數據將說明一切!
左為一般柴油引擎活塞與連桿,右為的SKYACTIV-D柴油引擎的對應零件,輕量化幅度相當大!
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