汽車的心臟：引擎

引擎這兩個字，是我們在眾多汽車愛好者的口中最常聽到，也是汽車工業中投入最多成本的一項。沒有引擎、汽車只是一堆沒有用的廢鐵，所以引擎也就相等於汽車的心臟。在現今科技之下，在汽車上最流行的就莫過於四衝程引擎 (Four Stroke Engine)了。四衝程引擎也是內燃機 (internal combustion engine) 的一種；所謂的四衝程就是指氣缸內，活塞透過循環進行四個動作來產生動力 (扭力，引擎所製造的是扭力) 。這四個衝程依序分別是：進氣(汽油和空氣的混合物)、壓縮、燃燒、排氣。這也就是四衝程引擎的四大工作定理。

四衝程引擎的四個工作次序

汽油？柴油？
另外我們也常聽到人說汽油和柴油引擎。其實汽油和柴油引擎的結構和工作原理基本上是一樣的，因為它們也是四衝程引擎。除性能之外，它們的唯一分別就是點燃方式和燃料不同了。汽油引擎點燃的方式是用火星點燃；柴油引擎則透過壓縮氣缸內的空氣來點燃 (嚴格上來就，就是首先注入空氣、將空氣壓縮之後才注入燃油、再利用高壓空氣點火)，然而本篇的文章將會集中介紹汽油引擎，不便之處敬請原諒。(踢飛！他們除點火之外都不是一樣的結構嗎！？)

引擎的出力問題
不過，四衝程引擎的動力輸出也不是無限制的。主要有幾個因素會影響到一台四衝程引擎的動力：氣缸大小、容積率、空氣燃油比例、進氣溫度、氧含量、引擎轉速、動力流失。以下我會作簡略的說明。

氣缸大小：汽缸越大、引擎能夠燃燒的就越多、所以產生的力量 (扭力) 也越大
└→改良例子：增加引擎容積

容積率：就是指引擎的效率、即空氣和燃油實際進入汽缸燃燒跟汽缸容積的比例 (效果如上)
└→改良例子：配置渦輪增壓和超級增壓、改良汽缸進氣系統 (如DOHC、SOHC)

空氣燃油比例：在不同轉速下，空氣燃油的比例會影響引擎的燃燒效率
└→改良例子：改良噴注系統，主要是電腦程序

進氣溫度：進氣溫度越低、引擎的燃燒效率越高
└→改良例子：氮氣注入系統、進氣冷卻器

氧含量：引擎燃燒的主要是空氣中的氧，所以氧含量越高，燃燒效率也越好
└→改良例子：改良外部進氣，如加裝俗稱「香菇頭」的零件

引擎轉速：This is it! 引擎轉速配合引擎扭力就等於馬力，所以扭力或轉速越高、馬力越大
(詳情請參考我另一篇文章：TORQUE V.S. HOURSEPOWER!?)
└→改良例子：改良進氣和排氣活閥、活塞

動力流失：當動力被製造出來的一刻，每經過一個零件，動力也會一直流失
└→改良例子：飛輪、離合器等傳動系統

上面不只是說明引擎出力限制的因素，它們也是要提升一台引擎性能的元素。所以我們也可以直接從這裡看到，改裝零件的一直實際用途了。

引擎的種類
接下來就開始簡單的對各種引擎介紹吧！(謎之聲：其實這算是本篇的高潮嗎？)上面所說的都是以單一汽缸為中心所介紹的，但現實中使用單一氣缸非常少見(近乎沒有)。盡管汽車引擎大部份都是四衝程引擎，可是氣缸的排列型式和數量，也會直接影響到引擎的特性和性能。在今天的市場可以找到的四衝程引擎種類主要有直列式、V型、水平對卧和轉子引擎。


豐田 2,997-c.c. 2JZ-GTE DOHC 直列六汽缸引擎，大家看到直列式汽缸比較長而窄了嗎？

1)直列式引擎
直列式引擎 (Inline/ Straight Engine)，是現代小型車(COMPACT)上常見的引擎形式。直列4氣缸常用於小型汽車是因為它的體積和容積較小、較合乎經濟燃油使用，也容易安置到細小的引擎倉內。另一種常見的是直列6汽缸，這款引擎以往多出現在高性能中型跑車上如SUPRA、GTR和M3等；假設汽缸數相同的話，直列式引擎的出力比V型引擎大 (例：直6 V.S. V6)。

常見型式：4、6汽缸
特徵：汽缸直列排成
優點：平衡好(限直列6汽缸)，出力較高、重量較V型引擎輕，製造成本較便宜
缺點：體積較大(長)
例子：本田 S2000 (I4)、豐田 SUPRA (I6)

直列四汽缸引擎


Dodge Viper的巨型8.4公升V10引擎！這就是肌肉的象徵！！

2)V型引擎
V型引擎 (V/ Vee Engine)，現時最流行的引擎、就肯定是非V型引擎莫屬了。這種引擎的汽缸呈V字型排列而成，不同型號的引擎有不同的排列角度。由美國肌肉車到F1，以至所有超級跑車上的引擎都是V型引擎。這主要得益於V型引擎的體積較緊湊細小，使工程師可以將多汽缸大容積的引擎很好的安置到緊湊的引擎倉之中，達成將車體減重的目標。

常見型式：6、8、10、12氣缸
特徵：汽缸成V字型排列 (90-120度)
優點：體積較緊湊，平衡好(限V12)，較慳油
缺點：結構複雜，點火程序麻煩，平衡較差(需要平衡桿來平衡、V12除外)
例子：R35 GTR (V6)、CORVETTE Z06 (V8)、VIPER SRT-10 (V10)、ENZO (V12)

V型6汽缸引擎


保時捷的TYPE-935水平對向六汽缸引擎，雖然圖片中難以跟其他引擎比較，但看它的汽缸位置其實是特別比其他引擎偏平的

3)水平對卧引擎
水平對卧引擎(Flat/ Boxer)，多見於高性能跑車如保時捷的911車系。航空用的四衝程活塞引擎其中一種就是水平對卧引擎了。水平對卧引擎的輸出比以上兩種引擎更高、線性和平滑。特別是當引擎轉速不高的時候，所以常配以較大的飛輪去擴大這個優勢。而且加上重心低 (特別是當引擎放置於車尾(RR)的時候) ，有效令搭載車的操控性加倍提昇。

常見型式和容積：4、6汽缸
特徵：兩組汽缸成水平對向排列，聲音較其他引擎大和沉
優點：低轉速動力(扭力)強大，動力較線性，平衡差好(特別是6汽缸)
缺點：耗油量較大
例子：富士IMPREZA WRX STi (4汽缸)、保時捷 997 GT2 (6汽缸)

水平對卧四汽缸

※注釋：相信大家也可能有聽過以180度排列的V型引擎吧！這種引擎其實是跟水平對卧引擎是不同的。大家的工作原理不同、曲軸結構不同，點火時序也不同。對於V型引擎，它們每個汽缸的點火時序都不一樣，一個V12引擎就可能有高達12個點火次序。但以水平對卧引擎來說(例子：4汽缸)，它的點火次序只有兩個：每次都是對向一組的汽缸同時進行點火，這個也是水平對卧引擎的聲音比較沈實的原因之一。


馬自達的1,962c.c. 20B-REW 三轉子引擎，它的體積只有一個2000c.c. V6引擎大小，可是他的效率卻相當於一個4,000-6,000c.c.的V8或V10引擎(排除扭力的話)

4)轉子引擎
轉子引擎其實本來就有很多種，但其他的後來都因不實用而失敗。所以我們現在唯一見到的一種是汪克爾式轉子引擎(Wankel Rotary)，後來亦被單一稱為轉子引擎。這裡就只概述轉子引擎的工作原理，詳情可以收我的另一篇文章 "Rotary Power!!!"。轉子引擎本身沒有活塞，只有轉子。轉子連接著一條偏心軸。我們可以視轉子為活塞、偏心軸是曲軸。轉子的三面就相等於四衝程引擎的四大工作原理，所以轉子引擎每轉一圈，就相等於傳統活塞引擎的一個汽缸點工作三次了。於是乎轉子引擎的動力輸出比同排氣量的活塞引擎要高得多、而且更加順暢，甚至將平衡震動問題消除。加上它的獨特結構，使轉子引擎的體積、重量都異常地小。加上因為活動部件較少，轉子引擎的動力流失只有很少、極為適合高轉速運作。故此，大部份汽車賽會都將1.3公升的轉子引擎視為2.6公升；有些賽會還直接因重量/馬力比不公平而直接禁止轉子引擎參賽。

常見型式：雙轉子(例：13B)、三轉子(例：20B)、四轉子(例：R26B)
特徵：沒有活塞和汽缸，取而代之的是轉子和轉子室
優點：動力大，高轉速性能最好最順暢，對油門反應敏感，沒有平衡問題，重量輕，體積小
缺點：低轉速性能極差(特別扭力)，排氣污染問題嚴重(最近已改善)
例子：RX-7 (雙轉子)、COSMO (三轉子)、787B (四轉子)<-----787B不是一般道路上行駛的車。

轉子引擎的工作程序

※本文中的動畫圖片均來自HOW STUFF WORK和WIKI網站
轉載圖片只為方便大家作參考之用
但文字均出於本人之手，當中資料來自各書本雜誌和個人經驗