赤字=發電機
理累=繼電器
些陸=啟動馬達
HID
車輛照明技術基本上與一般照明的原理相同,不過考量的情況卻不甚相同。雖然現在絕大部份的路段都有路燈的設置,但是在高速度的行進下,路燈所能提供的亮度顯然不足,而因為間隔距離與路況的關係,也常造成照明的死角,無法完全符合行車的需求。另一方面,在完全沒有夜間照明的路段,汽機車所使用的照明設備,相形之下就更為重要。
車頭燈最主要的功能是使駕駛者看清前方路況,並即時反應,如此一來,必須具備投射距離以及亮度均足夠的兩項前提。要滿足這兩者,當然需要更大功率的照明設備。如果使用傳統燈泡,其耗電量以及所產生的熱,均是一大挑戰。新世代的車燈,將就省電、長壽命、低發熱量等方向做改進。
氣體放電成為潮流
有些讀友可能注意到,夜間在路上跑的車輛中,有些發出泛白、甚至於偏藍的燈光,不但顏色與一般車燈不同,而且亮度更高,而這些車輛可能就配備有所謂的「氣體放電式頭燈」(High Intensity Discharge Lamp;HID)。所謂的HID大燈是近年來高級車種的配備,而原廠未配有HID的車輛,也可以透過改裝等方式加裝,讓愛車夜間前途更為明亮。
傳統的鹵素車燈其實就是白熾燈的一種,其就是利用電流通過鎢絲後,使其產生高溫後發出光芒,而為延長燈絲的蒸發,在燈泡內部封入碘的石英發光管。而HID主要的原理則是為氣體放電,也就是在石英燈管中填充氙氣,以超高的電壓(20,000V以上,今多為23,000V)通電,利用氣體放電產生的電弧激發出光芒。
HID具有高照明度(約是鹵素燈的三至五倍)、低耗電量(35W,約一般車用鹵素燈泡的一半)、壽命長(約為3,000小時,因沒有燈絲不怕融毀)等優點。不過HID的售價也不便宜,整套裝置比起傳統鹵素燈泡要貴上數倍至數十倍不等。
在晚上模擬太陽
氣體放電式的照明設備其實並不是新科技,水銀燈泡、複金屬水銀燈泡、高壓鈉氣燈泡等的應用就非常早,常見的路燈、體育館的照明、隧道的照明,都有它們的蹤跡。但是此類燈具的點燈速度較慢,由於氣體放電需要一段時間(5~30分鐘,依燈具類型不等),所以大家看見路燈、體育場照明,都是慢慢點亮,至穩定後才能達到最大功率。
不同於上述的氣體放電式照明設備,車用的HID則具備有快速點亮的特性,因為其配備有整流器,能將車子使用的12V電源,瞬間提升至23,000V的高壓電,刺激燈泡內的氙氣迅速達到最大亮度,接下來再持續提供8,000V的電壓,使氙氣持續放電點亮大燈。
HID車燈還有一項特點,那就是它所投射出來的顏色,明顯異於傳統的鹵素燈泡。一般鹵素車燈的色溫,最高約可達3,200k,為偏黃色,而HID車燈的色溫,則普遍在4,200k以上,類似於太陽光色,更為明亮清晰。近日的HID產品求新求變,在色溫上大做文章,某些改裝品的色溫甚至達到8,000k、甚至是12,000k等,已經成為藍光,這也是為什麼有些車的車燈顏色為藍色的原因之一。
表1:色溫對照表
色溫 | 呈現顏色 | 備註 |
12,000k | 藍色 | 藍色 |
8,000k | 偏藍色 | 藍白色 |
6,000k | 偏白色 | 目前HID車燈主流色溫 |
5,000k | 白色 | 正午的陽光色 |
3,000k | 黃色 | 一般白熾燈泡 |
2,000k | 紅色 | 晚霞的紅色 |
*色溫單位為k,代表絕對溫度單位,也就是指實驗室黑體在該絕對溫度時發出之「光色」。
更清楚的被看見
除了看得更清楚外,也要讓別人更清楚的看見自己的動態,才能更增加車輛的主動安全性。這個部份包括車輛四周圍的角燈、煞車燈、方向燈、倒車燈等,這些燈具不需要強力的光束投射,但在黑夜中、惡劣氣候如濃霧下,必須能夠清晰辨識。而與頭燈面臨的相同問題是,使用傳統燈泡的這些燈具,如果要更亮,那勢必就得耗費更多電力,以及發出更大的熱量。
在LED照明技術普遍後,以上這些車輛動態標示的燈具也有了新的突破。LED耗電量低,工作時又不會產生高溫,結合多個小型的LED,其亮度能比傳統燈泡更亮數倍,同時在高頻工作(如煞車點燈,放煞車熄燈)的情況下表現更勝傳統燈泡,使用壽命也更長。目前市面上已有與傳統燈泡燈座相合的LED燈組,專用於汽機車上的各式小燈。
其實LED在交通方面的運用還不止這些,常見的紅綠燈、行人穿越指示燈,裡面的發光元件有許多就是LED。交通號誌用的白熾燈泡,通常為116W或165W,而LED每只燈具僅為15~23W,能大幅降低耗能。而由於世界對LED產業的重視與開發,由LED所製成的汽機車頭燈可能在未來的數年內亦會出現,屆時,可能又會掀起一股車燈的革命。
獨一無二的HID氣體放電式頭燈和一般傳統鹵素車燈最大不同在於其發光原理,它突破傳統鎢絲傳導技術,採用高科技將氙氣(Xenon)灌入石英內管,再透過精密安定器將12伏特電力瞬間提高至23000伏特,激發管內的氙氣電子游離,在兩電極間行成一束超強電弧光持續發光,不但照得更亮,也照的更廣,所以稱之為氣體放電。
HID氣體放電式頭燈的優點:
1. 亮度=是一般鹵素車燈的3倍,讓白天清楚的視野能在夜裡重現。不管夜間或雨霧中行車,均能提供更廣更亮的駕車視野。
2. 壽命=沒有傳統鎢絲容易損耗的情形,長達五倍的壽命。壽命長達2500小時,大幅超越夜間行駛總時數,使用6年沒問題。
3. 省電=只需35W的電力,是鹵素燈所需55-65W的一半,且更省電50%,大大減輕愛車電力系統的負擔。
4. 安全=不會因泡水或有水氣因素而產生爆裂。
HID氣體放電式頭燈的特色:亮度增加50%,照射度也增加10-20公尺之多, 大約是5輛車總長度。最接近正午太陽光的晶鑽色白光,是眼睛視線最能接受的光色,更能讓駕駛集中精神。
含氧感知器與波形之研究(一)爆震與積碳
大家都知道一般汽車引擎是四行程汽油引擎,進氣"壓縮"動力(燃燒)"排氣~~這四個動作都是單獨作用,而且曲軸要轉兩圈,
(二行程是曲軸轉一圈,完成進"壓"動"排,這個二行程引擎我們今天不談)~~而這個爆震就是發生在壓縮行程快終了跟動力行程要開始之間,
就是燃燒的問題~~~
先來談燃燒,引擎的燃燒(內燃機)是在汽缸裏,所以有點複雜,在這個汽缸裏面有活塞下拉的混合氣,有溫度"壓力"熱傳導"殘留廢氣等,
而最重要的就是汽油跟空氣的混合比~~根據汽油燃燒的化學公式,汽油完全燃燒的理論混合比是15.1:1~~~不過要達到完全燃燒那目前來講是滿困難的,
一般空氣量都比理論上所需的更多,因為這些進入汽缸的混合氣要被壓縮,才能以較大的爆發來推動活塞下行,產生動力~~~當供油系統將混合好的油氣送入汽缸內,
經由活塞壓縮後,點火系統的高壓線圈傳送電流至火星塞,利用火星塞兩極之間的火花引燃油氣,為了引燃油氣,必須對油氣提供一相當的能量,
這個能量就是<<燃點>>,燃點小點火越容易~~~
當火星塞點火後,火焰便開始以燃燒壓力波的形式向外傳播,傳播的方式是以火星塞為中心,一層一層依序向外燃燒,就像把石頭丟入水中,
在水面形成漣漪那樣,在火焰向外傳播時,在已燃燒和未燃燒的油氣之間,有一進行燃燒氧化反應的反應帶,反應帶的範圍大小會影響燃燒的反應速率和汽缸內壓力上升的速率,
油氣燃燒的速度對引擎的性能有決定性的影響,燃燒的速度越快,引擎的性能越好;爆震的發生也會越小~~~然而汽缸壁由於有冷卻系統的作用,
溫度大都維持在200℃ 左右,這相對於800℃ 以上的火燄溫度來說是很低的溫度,所以當燃燒波傳到汽缸壁時,火焰的溫度便立刻下降,
使得汽缸壁附近燃燒波的氧化作用因而減慢甚至中斷,而這減慢的氧化反應便產生了不完全氧化的產物HC及CO,這一氧化反應較慢的區域就會產生積碳,
積碳層越小,表示汽缸的熱傳損失量越少,引擎的熱效率較高出力較大~~~這一層如果有看過拆開引擎的車友就知道,在汽缸最上緣有一層積碳跟燃燒室裡面那就是了~~~
燃燒速度會因為混合氣的組成,壓力,溫度而變化,目前最理想的混合比是14.7:1~~可得到最大的燃燒速度,
混合比低或高達到某一界限以上時,火燄便不再前進,汽油的燃燒界限是22:1~8:1 ,可安定運轉的極限是18:1~~
壓縮比的增加會同時影響燃燒時的溫度與壓力,並讓油氣分子間的距離變小,而油氣的燃燒速度也隨著壓縮比的增高而增快,
高性能引擎都想辦法在不發生爆震的前提下盡量的提高壓縮比~~~
引擎的最大功率輸出是取決於油氣燃燒產生最大氣體壓力時活塞的位置,而這個位置的改變可經由點火正時的改變來達成,
最理想的點火正時角度就是要讓燃燒過程完成一半時,活塞位置剛好抵達上死點,此時活塞正好完成壓縮行程準備往下運動,
因此燃燒所產生的最高壓力可完全用來把活塞往下推,這就是產生最大燃燒速度點火正時~~~
有了以上的概念後,我們現在來談爆震,爆震就是敲缸,就在加速或爬坡時比較會出現ㄌ一ㄚ~~ㄌ一ㄚ聲音,爆震是引擎燃燒過程中所產生的異常燃燒現象,
爆震的特性是開始時點火及燃燒波的傳播都正常,但是最後應該燃燒的一部份油氣,因為受了燃燒後氣體膨脹所造成的壓縮作用,使其體積縮小溫度和壓力升高,
在燃燒波尚未傳到該處之前,一部份油氣的溫度已經達到<<自燃點>>後就會自行引燃,並且以很快的速度迅速向外傳播,
而當正常燃燒和爆震燃燒兩個方向相反的燃燒壓力波相遇時,會產生劇烈的氣體震動,並發出特有的金屬撞擊聲,輕微的爆震無法被人的感官所察覺,
當你能感覺得到引擎爆震所產生的噪音和震動時,這時的爆震情況已經嚴重得超乎你的想像,有感爆震持續一段時間後,將使得活塞"汽缸頭"汽門"
活塞環等產生嚴重的損壞~~~
那產生自燃的原因呢~~就是<<燃點>>~~~而影響燃點最直接的因素~~對~~就是壓縮壓力與燃料的辛烷值,
汽油辛烷值的選用必須與引擎的壓縮比配合,理論上壓縮比8~9用辛烷值92~95的汽油,壓縮比9~10用辛烷值95~100的汽油,
壓縮比高的引擎若使用辛烷值低的汽油,將造成爆震連連,而壓縮比低的引擎若誤用辛烷值較高的汽油,
可能因燃燒溫度過高造成引擎過熱~~~~在汽油中添加含鉛化合物(四乙基鉛),可以大幅降低爆震程度,
但四乙基鉛中的鉛,卻會造成空氣污染~~而且現在的汽車皆有觸媒轉化器千萬別加含鉛汽油,理論上壓縮比9.5以上就應該使用98無鉛汽油,
辛烷值的高低,代表的是引擎燃料的抗爆震性的優劣,以異辛烷的抗爆震能力定義為辛烷值100,不過除了辛烷值之外,還有其他因素~~~
燃燒室內如果有積碳會影響燃燒室的散熱並造成壓縮比的提高,讓原本不會發生爆震的引擎也發生爆震,
不過要積到引擎發生爆震,那要有長久的時間,通常車子有常常提高轉速,那積碳累積就比較少~~~
再來就是點火正時,若點火過早活塞在壓縮行程抵達上死點前燃燒掉的油氣較多,會使活塞進行壓縮時所需的力量增加,
同時也會提高燃燒室內的最高溫度與壓力,而易產生爆震~~若點火正時延遲,部分的油氣都在活塞過了上死點以後燃燒,
燃燒時活塞已經往下運動,可以抵消掉一部份燃燒後氣體膨脹所導致的壓力升高作用,減輕爆震的發生,不過假如點火過慢,
引擎的效率會降低~~雖然點火正時的延遲會造成引擎無力耗油增加,但是對於爆震控制方式的選擇比其他消除爆震的方式要來得簡單"經濟"可行,
所以車友們的車如果有爆震發生的話,除了可用98的汽油,當然油價較高,另外就是把點火正時調慢一點,
當然混合比過稀或混合不均勻都會造成爆震,較濃的油氣將使尾氣的自燃點火延遲時間增加,但也會使燃燒較不完全,
產生的熱量較少,使得燃燒最後的溫度降低,減少爆震的發生,但也導致燃料用量增加,同時降低引擎出力~~~
以上有關爆震就這樣囉,希望對大家有點幫助