福斯與賓士柴油共軌技術之比較 汽車綜合檢修與實習報告

目錄 前言 集團介紹 福斯集團介紹 賓士集團介紹 福斯汽車創新科技 TDI－Volkswagen的尖端柴油技術. 賓士汽車創新科技 新世代共軌直噴柴油引擎 (Common-Rail Direct Injection) 結論 1

前言 由於時代的進步與科技的發展，使車輛的省油性能提高甚多，因此針對各種不同路況的改變，更突顯出車輛省油性能的重要性，省油性能也為現代人購買汽車的第一要素之一，因此汽車製造商不斷改良汽車引擎系統，使車輛能有良好的省油性能，故研發出CDI及TDI 引擎系統讓消費者有更多的選擇，也成為現代車輛的第一選擇。 2

集團介紹 福斯集團介紹 Volkswagen汽車集團是首區一指的全球性公司，總部位於德國狼堡﹝Wolfsburg﹞，目前分布在四十四個地點並擁有大約三十二萬五千名的員工。截至目前，Volkswagen集團旗下擁有八家超越悠久歷史、設計精良的汽車品牌：Audi、Bentley、Bugatti、 Lamborghini、Seat、Skoda、Volkswagen、Volkswagen商用車；所研發製造的各類型汽車，表現均相當優異。 3

Volkswagen不以生產符合當下汽車市場需求的產品而自滿，更希冀能以創新的眼光及科技表現滿足未來客戶的期待；這種進步的動力也正是 Volkswagen成功的重要原因。Volkswagen不斷超越的傑出成就：其中包含了震撼世界車壇、刷新多項世界紀錄的W12型引擎；獨步全球推出世界上最低油耗的省油科技－「Lupo 3L TDI」及「1公升概念車」；在能源科技的探討與研發部份：氫氣電動車的革新科技、最友善的過渡能源替代方案－Sunfuel日光燃料，皆是 Volkswagen致力能源研究的最佳佐證！ 4

品質管理的挑戰 自從第一輛車完成後離開生產線後，Volkswagen汽車的品質保證（Quality Assurance）工作隨即展開；在產品發展的階段，Volkswagen汽車特別考慮客戶的個別需求，包括道路行駛狀況、車身內部設計、噪音級數、動力輸出情形、燃料消耗狀況及其他因素等善加處理以便準確地滿足客戶的期待。唯有產品到達完美的境界，品質保證的工作才告結束。而整個汽車的銷售過程就成為品質保證不可或缺的一環，一個準備充分、能力好的經銷商可以讓客戶得到更好的諮詢服務；只有達到客戶所有的標準，品質保證工作才告一段落。 5

Volkswagen汽車永不以現狀自滿，品質對Volkswagen而言永遠是一個目標必須不斷地追求再追求，而隨著客戶的標準愈來愈高，這個目標也愈難達到。幸運地是，Volkswagen汽車公司內有一大群員工以追求品質作為終生職志，你猜究竟有多少員工這麼在乎品質？答案是三十四萬五千名員工，整個Volkswagen汽車的工作團隊！ 6

賓士集團介紹 柴油先驅者 除了在高級車領域夙負盛名外，Mercedes-Benz的歷史，就是柴油引擎的歷史。回顧人類汽車史不過百餘年，1923年，Mercedes-Benz即發表了全世界第一款商用柴油車款，奠立了汽車動力在汽油引擎之外，另一個重要分支。 隨後，1934年11月，Mercedes-Benz更成功的將柴油引擎應用在乘用車上，發表了全球首部小規模量產的柴油引擎乘用車260 D。到了1965年，從全球第一輛柴油小客車問世後的30年間，Mercedes-Benz已經製造了超過50萬輛柴油汽車，也因此累積了極豐富的技術及經驗。今天，Mercedes-Benz的柴油車款已累計生產了七百餘萬輛，其科技水準足以與其高級形象齊名。 7

1997年Mercedes-Benz和Bosch合作發表了CDI同軌式直噴柴油引擎，並於2000年推出動力強悍的4 1997年Mercedes-Benz和Bosch合作發表了CDI同軌式直噴柴油引擎，並於2000年推出動力強悍的4.0升V8柴油引擎，以全新的共軌技術及高效率直接噴油系統，將柴油引擎的動力向上提升30％，扭力也大幅挺進100％，2002年9月所發表的C30 CDI AMG，結合了高馬力及高扭力，更改變了世人過去對柴油車款的偏重實用的印象。在排氣管中加裝碳粒子過濾器之後，除了可有效去除廢氣中超過95%的碳粒子，更具備了極低污染的優良表現。 8

三、福斯汽車創新科技 Volkswagen 認為節能科技的發展重點並非僅著眼於開發高科技與高成本的未來替代能源，而是在當下改善現有動力系統，以提升傳統能源使用效率，用實際行動面對石油耗損與污染排放的危機，不論是Clean TDI柴油淨化工程、TSI汽油引擎科技、或是DSG變速系統等，在BlueMotion的概念下，只要入主Volkswagen任一車款便可立即享有新世代的創新科技。然而當全球注目Hybrid科技的同時，Volkswagen早已成功研發出新的替代能源科技如燃料電池和CCS混合燃燒科技等，作為全球節能科技的領導者，Volkswagen不僅能提供車主豐富的駕駛樂趣，更提出「2028」的科技藍圖，以永續經營的概念與實際行動的決心，為環保節能樹立全新標準。 9

TDI－Volkswagen的尖端柴油技術 TDI一詞通常被視為提供豐沛扭力傳輸、優異馬力輸出及低油耗值的柴油引擎之同義字。不過，從技術的觀點來看，Volkswagen將TDI使用於代表配備直接噴射和渦輪增壓的所有高複雜度柴油引擎。 所有TDI引擎所共有的基本特性是高壓燃油噴射以及絕佳汽缸充填和有效燃燒流程專用的可變渦輪葉片幾何技術。同時，Volkswagen也逐漸採用創新的共軌技術。 10

共軌 - 第三代柴油直接噴射 在共軌系統中，壓力產生和燃油噴射的零組件彼此分離。獨立的泵浦可隨時保持固定的燃油壓力。此壓力儲存在一個分配軌，即所謂的共軌(因為由所有的汽缸頭共用)。將燃油噴射到引擎汽缸的噴嘴是透過短輸油管，以平行配置的方式連接至共軌。最新一代柴油引擎的噴射壓力已能達到1,800 bar。最終的作業需求意味著表面處理、疲勞強度、密封性及潔淨度都必須達到極高標準。因此，每一個零組件都必須先在交替的壓力通過1千萬個負載循環而不產生任何裂縫。 11

柴油高壓噴射系統－馬力更大、燃油更少 為了進一步優化燃燒過程，Volkswagen在一個動力行程中執行數個噴射階段－稱為多重噴射。隨著引擎設計、轉速及負載的不同，先進的柴油引擎會使用一個前導噴射或雙重前導噴射(一個主噴射和一個後噴射)。前導噴射已證實是達到順暢燃燒的理想方法，藉以在燃燒室內逐漸(而非瞬間)達到高壓。如此可大幅降低燃燒噪音並去除氧化氮的排放。後噴射的目的是要進一步優化燃燒過程，而因此達到更低的廢氣排放。 12

壓電噴嘴 - 快速切換 為了能在控制噴射過程達到最大精準度並大幅地降低油耗和排放，Volkswagen使用壓電直列式噴嘴而非電磁閥。例如，在產生125 kW 的2.0 TDI® PD和3.0 V6 TDI®中，這些噴嘴的啟動是透過壓電晶體。這些噴嘴含有幾個以串聯(直列式)連接的壓電晶體，以便達到所需的針或閥揚程。壓電晶體具有的性質是它們的晶格結構在受到電流作用時會改變，造成晶體膨脹或收縮。 13

賓士汽車創新科技 過去十年來，Mercedes-Benz再度震撼車壇的柴油科技革命，無疑是1997年揭櫫的「CDI」新世代共軌直噴柴油引擎 (Common-Rail Direct Injection)。當年9月在德國法蘭克福車展上正式登場的Mercedes C220 CDI，即搭載了全新的柴油共軌科技，效率更高的直接噴油與每缸四汽門技術，比起上一代的動力系統，馬力提升了30%，扭力更足足放大了100%，為柴油車款提供了前所未見的安靜平穩。2002年，Mercedes-Benz再度推出第二代柴油科技，除了動力的強化外，燃油效率的提升及廢棄排放的抑制，再度成為柴油科技的全新指向。 14

以世界紀錄證明實力的3.0升V6 CDI柴油引擎，是目前Mercedes-Benz旗下最新的柴油科技結晶，它採用的是第三代CDI柴油共軌直噴技術，以8孔噴油嘴的雙階段直噴供油方式，提供高達1600bar高壓柴油氣，讓引擎達到前所未有的燃燒效率。此外，這具引擎更搭配可隨轉速變化的電子式可調葉片VNT渦輪增壓技術，毫無遲滯的動力輸出特性，在引擎轉速僅1000rpm時，即能提供幾乎等同於2.5升以上汽油引擎的25.5kgm最大扭力，而高達51.0kgm的驚人扭力，更在1800rpm時便完全釋出。 Mercedes-Benz這具3.0升V6 CDI柴油引擎，不僅以低噪音、低污染、高耐用度著稱，它傑出的動力表現及高效率的運轉效率，堪稱是當今柴油引擎設計上的經典之作。 15

CRDi/CDI缸內外加5導管 韓系的CRDi或CDI引擎，也是屬於缸內高壓直噴、將柴油注入引擎燃燒室，但較特別的是，不同於TDI單管直噴，CDI多了五個導管，將柴油平均輸入氣缸，如此，導管未端空氣霧化更徹底、燃燒更完全，引擎輸出更有力、經濟省油又環保。 16

第一代CDI 1998年時，由Bosch和M.Benz合作發展的共軌直噴引擎技術完成，這個技術突破了舊款柴油引擎供油壓力隨著引擎的轉速而變化，以致在低轉速柴油分子霧化不完全，造成嚴重的空氣污染，同時燃燒效率也無法提高的問題。新一代的共軌直接噴射系統先以超高壓的幫浦將公共供油管中的柴油加以完全霧化以後，再經由個別的噴油嘴噴入汽缸，這樣一來，噴油嘴不必再身兼加壓的重任，供油壓力也不再與引擎轉速成正比，即便是在1,500轉的低轉速，就可以產生1,000 bar以上的高壓，這是以往絕對無法達成的事。但是第一代CDI仍然有它的缺陷在，它的供油泵浦須要有較大的動力，因此容易形成較高油耗和油溫。 17

第二代CDI 這個問題在第二代的高壓泵浦時解決了。它的電腦可以根據引擎轉速及工作狀況決定噴油量，而噴油壓力及正時也可以分別由電腦予以精確控制，這一來能量的耗損也隨之大幅減低，而且燃油壓力標準更由原來的1350 bar提昇至1600 bar，讓低轉速能產生更大的扭力，同時也更省油。由於可以精確的控制噴油正時，新款的柴油引擎又多出了「後燃」的動作，也就是在汽缸已經完成了燃燒爆炸的行程之後，再噴入少量的油來把沒有完全燃燒的微粒再一次燃燒乾淨，這一來排放的污染物質當然可以大幅減少。  18

第三代CDI 第三代CDI柴油共軌直噴技術，以8孔噴油嘴的雙階段直噴供油方式，提供高達1600bar高壓柴油氣，讓引擎達到前所未有的燃燒效率。 19

Mercedes-Benz CDI柴油引擎，不僅以低噪音、低污染、高耐用度著稱，它傑出的動力表現及高效率的運轉效率，堪稱是當今柴油引擎設計上的經典之作。 20

結論 福斯TDI優點：好處是減少熱損提高引擎效率、低溫起動比非直噴式來得容易、引擎體積較小,比起汽油引擎,車重不會增加多少。 缺點：引擎聲音比較大點。 賓士CDI優點：動力充沛。 缺點：維修保養費用高。 21