車訊網／進氣系統的運作(上) 　引擎靠燃油就能動？

圖、文／車訊網

上一回的排氣系統專題中，多少有提到進氣和排氣的關聯性。影響引擎熱效率的空燃比，尤其在空氣稀薄的高海拔地區，油門踩到底了但車子跑起來還是很沒力（渦輪車比較好一點），這是因為空氣的含氧量太少，而造成混合油氣比例不均衡所導致，所以進氣量的多寡成為混合油氣比例的關鍵，至於如何發揮極致的動力就得憑各家本事了。

  

引擎的爆發力  

來自這些熱循環

空氣中的21%氧氣能夠助燃，而引擎不僅僅需要燃油，更需要綿綿不絕的空氣進入汽缸，才能燃燒產生動力，引擎要產生足夠的功率，汽缸內設計的四個行程（進氣、壓縮、動力及排氣）就是熱循環的過程，不過汽油引擎和柴油引擎的熱循環不太一樣。

▲汽油引擎：等容循環（Otto Cycle）
1.進氣: O→A。活塞從O點往A點膨脹，缸內容積增加但始終保持大氣壓力P₁，不會產生動力。
2.壓縮: A→B。活塞將混合油氣從A點往上B點壓，這時壓力開始上升到P₂，溫度同步提高，為爆發的動力做好準備。
3.動力:B→C→D。活塞到B點瞬間，混合油氣被燃燒，但活塞還沒往下且加壓到燃燒壓力C點為P₃，再立即往下到D點，壓力也隨之下滑。
4.排氣:D→A→O。排氣門在D點打開，壓力馬上掉回接近大氣壓力，活塞在A點開始上行把廢氣往O點排外。

▲柴油引擎：等壓循環（Diesel Cycle）
1.進氣: O→A。過程跟汽油引擎一樣，不同的是柴油引擎先將空氣打進缸內。
2.壓縮: A→B。活塞把新鮮空氣壓縮至B點，這時候的壓縮壓力為P₂。
3.動力:B→C→D。活塞到B點時，柴油噴入缸內跟高壓高熱的空氣混合後自燃，氣體邊燃燒邊推動活塞直到C點結束，隨後壓力下降，活塞下移到D點排氣門才打開。
4.排氣:D→A→O。如同汽油引擎，排氣門打開後壓力也掉回接近大氣壓力並將廢氣排外。

什麼是空燃比A/F？

在被廣大媒體和讀者關注的壓縮比代表引擎的效能時，空燃比更適合擔當這個角色。在密閉的汽缸中，「正確」的空氣含氧量和噴油量混合而成的氣體比例，必須在最佳時刻受到足夠的熱衝擊而被點燃，這裡指的「正確」代表空燃比。

研究發現空燃比落在12-13:1的性能最佳，當落在15-16:1時，由於油氣比較稀薄，燃燒速率較慢但有利於完全燃燒，能降低油耗，燃油經濟性最好但性能欠佳，藉此定出性能與經濟兼備的理論空燃比14.7:1，因為這個比值的燃燒最完全。不過想把空燃比控制在理論值內可沒那麼簡單，加上高空燃比在低壓缩比的動力表現欠佳，車廠工程師就採用較高的壓縮比去彌補動力不夠的問題，所以現代引擎大多在性能與節能方面都能兼顧。

值得一提的是，ECU可根據引擎狀況去調整空燃比，比如在怠速時因低轉速而使混合氣吸入不足，空燃比降低；高速巡航時提高空燃比；加減速的瞬間則適當的降低空燃比，對引擎的性能、燃燒穩定性和尾氣排放都有影響。

▲空燃比愈低代表混合氣愈濃，愈高代表愈稀。理論上性能與經濟兼備的空燃比值為14.7:1，但實際上要控制在這個比值內並不簡單，車廠工程師就採用較高的壓縮比去彌補動力不夠的缺陷，所以現代引擎大多在性能與節能方面都能兼顧。（圖／車訊網）

▲設定空燃比沒有一定的標準，通常要試車或上馬力機，加上排溫錶的搭配，才能找出適合引擎最大輸出的A/F值。（圖／車訊網）