[分享]汽機車引擎的基本概論和介紹

　　由於最近我會發表一篇關於機車引擎中的「二段式引擎」和「三段式引擎」（ＧＹ６）的文章，順便補完一些在「回歸經典、三陽GR125 」中所提及的故事，我也知道有些人向我伸手要了很久，雖然晚了很久才給大家資料，但我想說要給就要給最充實、最精采的。所以我要先在這一篇帶大家來認識一下引擎的基礎知識。當然，若這些都已經了解或是熟透了的話就可以直接跳過了，就等著我下一篇的內容吧！！^^

　　其實現在的汽機車的引擎它們有一個學名叫做「內燃機」，而最常見內燃機就是「汽油」和「柴油」引擎兩種，而這兩種引擎分別又稱之為「鄂圖循環」和「狄塞爾循環」引擎，但我在這邊不講太多的學名，以免大家會看的頭昏昏^^|

　　引擎的種類再往下區分的話，又有分為「往復式」和「旋轉式引擎」。以接近９９％的引擎大多都是往復式引擎，也是使用上最為普遍，技術上也最為成熟的。上至飛機、大型交通工具，下至機車、小型發電機等都是使用往復式引擎來驅動的。

　　而旋轉式引擎的話則是由由德國人Felix Wankel發明，並又稱之為溫克爾引擎（Wankel Engine），這類的引擎在市場上極為少見，現階段只有汽車才有使用，而這個引擎的最佳代表作就是大家比較熟知馬自達（MAZDA）的RX-8。


使用旋轉式引擎的MAZDA　RX-8。
　　在這邊先提到最為普遍的「往復式引擎」，為何它叫往復式引擎呢？其實就是指活塞上下反復（重復）的運作，所以才稱之為往復式引擎。它是借由引擎的活塞運動，進而帶動曲軸的旋轉運動，並且配合引擎的四個循環行程：「進氣、壓縮、動力、排氣」後（簡稱進、壓、動、排），就能將「熱能轉化為機械能」來產生車子的動力。


一般最常見的就是這種的「往復式引擎」。一般不論是進口車還是國產車大多數都是使用這類的引擎。
　　而「旋轉式引擎」，顧名思義就是指以旋轉的方式來做運作（廢話）。它是將類似活塞的「三角轉子活塞」來放置在「轉盤汽缸」裡，並由轉子旋轉的方式在轉盤汽缸中滾動，每當中心軸轉完一整圈，就能完成所有活塞的「進氣、壓縮、動力、排氣」四個動作。這個引擎在當初一發表的時候，引起汽車界的震驚，並且認為是替代往復式引擎的產物。但由於因為在活塞旋轉的作用下，轉盤汽缸的汽缸壁會漸漸的磨損，也因為這技術上無法進一步的突破，才導致這類型的引擎架構是一些極少數的汽車在使用。


這張圖就是旋轉式汽缸。而左邊那個接近三角形的就是「三角轉子活塞」。

上面是實體運作時的影片 。沒看過的人一定和我一樣，感覺還蠻帥氣的！

這是它的零件拆裝和運作的動畫介紹。這張你可以很清楚的看到它一樣有兩個孔，上方的藍色是空氣和燃料的投入，而下方的紅色則是代表燃料和廢氣的排放。
　　接下來我要提到往復式引擎中的「二行程」和「四行程引擎」的區別。

　　二行程引擎的原理很簡單，它是將上述所提到的「進氣、壓縮、動力、排氣」做簡化，以分為二階段完成活塞行程的循環動作，也就是說在「活塞上推時同時做進氣、壓縮、點火的動作」，而「活塞下拉時產生動力，並且同時做排氣的動作」。它的流程原理圖如下：


由圖中可以很清楚的看到，活塞在上推的時候火星塞就會點火並且壓縮空氣，而在活塞下拉時就會將廢氣排出並且同時產生動力。
　　若這張圖看不懂的話沒關係，這裡的FLASH動畫連結按下播放後你就會明白它運作的原理了！
　　四行程引擎的話則是將「進氣、壓縮、動力、排氣」分為四個階段，各自獨立進行運作。當進氣門打開時空氣和燃料同時的投入並且活塞下拉，接著進氣門關閉活塞同時向上推進行燃料的壓縮並且由火星塞點火，接下來借由引擎的燃燒將活塞再次下拉時產生車輛動力，最後再將排氣門打開同時活塞再次向上推將廢氣排出，下面有一張四行程汽車的四缸引擎運作流程示意圖：


由上圖可以得知四行程比較二行程多了二支氣門，由它們來控制「進氣、壓縮、動力、排氣」等四個步驟。

這張圖是汽車的四缸引擎運作的示意圖。紅色的火焰代表的是燃燒後產生的動力，而藍色則是代表空氣和燃料的投入。若仔細看的它，你就會發現它們有四個分解的動作，也就是汽油空燃機的最主要的四個行程「進、壓、動、排」。
　　同樣的，這邊也有一個FLASH的動畫連結 ，按下播放就可以更清楚的了解它運作的原理！

　　再來我要談到引擎的架構為何會由早期的二行程引擎，演化到現今大多數的四行程引擎，甚至是替代早期化油器的電腦噴射系統。

　　其實二行程以車子的性能來說其實並不差，而二行程引擎之所以會被淘汱，就是它會產生許多的廢氣，進而造成環境的影響，簡單的說就是不環保啦！！

　　大家從上面的敘述可以得知，二行程只是單純的將「進、壓、動、排」分為二次就將它完成，但也就是因為二行程的排氣是利用新鮮空氣將廢氣排出，而在這種新鮮空氣擠壓廢氣的情況下，多多少少會有燃燒不完全所產生的一氧化碳（ＣＯ），和沒有燃燒到的汽油排出大氣，也就是所謂的氫碳化合物（ＨＣ），所以才無法更確實的達到環保。並且在汽車的環保規範中，還有因為引擎工作溫度過高所產生的氮氧化合物（ＮＯｘ），上述的這些都是屬於有害健康的有毒物質。


移動污染源（其實就是指車輛排放廢氣）的問題，是我們大家所要去重視的！！
　　以四行程引擎來說，由於它有進氣門和排氣門來控制，所以比起二行程引擎更能夠達到燃料和氧氣的完全燃燒。除此之外，也因為環保的裝置在車輛上是越來越多了，包括ＰＣＶ閥、空氣噴射系統、活性碳罐、排氣管內的多種的觸媒回收裝置，甚至是電腦噴射系統等等，都是為了環保的觀念而產生的。


這台機車是羊媽媽（YAMAHA）的BW'S 125 EFI。而今年和明年也是機車引擎從化油器轉變為電腦噴射系統的重要時刻。（所以預計今年內化油器的機車大概都會賣光）
　　而現在技術較為進步的電腦噴射系統，也是因應環保而產生的，早期的化油器是屬於半電子和半機械式的供油系統，也由於化油器本身無法判斷空氣中氧氣的含量多寡，容易造成因環境和溫度影響車輛的起動，也不容易達成氧氣和燃料14.7：1的理想比例。但電腦噴射系統能夠從各個感知元件中得知如「進氣的含氧量多寡」，而甚至是廢氣中ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ的含量，進一步的修正空氣和燃料的供給。但若要說把這些汽機車的供油和環保裝置說個明白，大概可以再打上一篇吧！若有機會的話，小弟也會很樂意為大家提供這部份的資訊。

　　最後我要提到幾個引擎的基本知識：「壓縮比」、「爆震」、「引擎吹漏氣」

　　「壓縮比」其實就是指「汽缸行程容積／燃燒室容積」後所得的比例。以往比較常見的大約在8：1左右，在進幾年引擎技術的進步下有到了10：1左右，甚至有的進口車更是達到了11：1左右的，非常可怕。但並非一眛的提高壓縮比就好，這技術可以說是相當不簡單，因為雖然每當壓縮比的提高，就能提升車子的馬力和性能，但也會因為壓縮比的提高，可能會產生更多「爆震」和「引擎吹漏氣」的情況發生，進而更嚴重的造成引擎內部的損害。


頭文字Ｄ中主角的愛車「頭又大(Toyota)的AE86」，它的壓縮比為：9.4：1。背後的那張廣告就直接無視了吧！

再看到同樣是頭又大在今年（2009）的COROLLA ALTIS 10代，它的壓縮比為10.2：1。
　　「爆震」的發生大部份是在燃燒室不完全的燃燒後，所產生的「不好的現象」，也可以說是因為燃燒室內不正常的點火所致，也就是所謂的「正時點火異常」。這個情況在汽車來說會比較常見，因為汽車通常為了避免引擎內部高溫產生更多的NOx，所以會將點火角度提前，但也因為如此容易造成未燃燒的油氣會承受極大的壓力自燃後產生爆震，而爆震的時候會發出類似卡卡聲的金屬敲擊聲。

　　而產生爆震的原因還有：「燃燒室過度積碳」、「引擎內部溫度過高」、「空燃比不正確」和「汽油辛烷值使用過低」等等，若要把這些說完大概大家的頭會冒煙了吧，所以以上幾點大概的提到就好了。那為何要說爆震是「不好的現象」，因為爆震會讓汽缸壁的氣密受損，進而可能造成引擎「吃機油」和「吹漏氣」的情形發生。

　　「引擎的吹漏氣」就是指活塞上的活塞環因為無法保持汽缸的氣密後，在空氣中的水氣和汽油從燃燒室掉入曲軸箱裡的機油中，進而造成引擎裡的機油變質和劣化。而大家常說的「吃機油」和吹漏氣有些相似，只是相反的，它會在汽缸中潤滑活塞的途中，跑到燃燒室中，再從排氣門和排氣管中排出到大氣。並且也會因為機油不斷的從排氣門排出，慢慢的會造成排氣門漏氣的情況，進而造成車輛的怠速不正常的熄火，更嚴重的甚至會有引擎受損無法起動等現象。

　　所以簡單的說，若是四行程汽機車的排氣管那一端，會不斷有白藍煙排出的話，那就代表它會吃機油了！也可以說．．．它準備要吃錢了啦！

　　好了，以上引擎的概論就介紹到此，希望在看完這一篇的你可以得到更多有益的資訊和心得，也歡迎大家給予指教和批評，謝謝大家！！

PS.原本在煩惱想說這篇要發在哪一篇的，但我想往後我還有很多的文章要跟大家分享，所以就至始至終的發在這一個子版啦！^^另外最近我也緊接著在著手「三陽、光陽的GY6」和「三陽悍將系列」的報導，若資料收集完成時我會趕緊的分享給大家！！

合興車業：汽機車引擎的基本概論和介紹