轉載U-CAR汽車共和國

第3代的Lexus GS正式推出，以全新世代的產品形象與品牌風格，提供新世紀頂尖消費者更優質的選擇。從外觀到內裝，不論在設計或是質感的呈現上，Lexus的工程師以其追求完美的品牌精神，在每一個細微之處細細考量，讓全新的GS展現出L-Finesse的全新設計思維，讓GS能提供頂尖消費者完全滿意的使用經驗。
而面對新世紀消費者對於運動性能的高標準要求，Lexus GS在底盤以及主動式安全系統亦進行全面的提升，以讓消費者能享受更為優質、性能更為優異的操控樂趣。而為了讓全新的GS能擁有更為淋漓盡致的性能表現，Lexus除了將頂級GS 430所使用的4.3升引擎進行重新調校，讓動力更為充沛流暢，更在GS 300車型之上，導入3GR-FSE V6引擎，取代原本所使用的直列6汽缸引擎，以更小的體積，提供更佳的車室內空間，並以全新的缸內直噴技術，提供更為精準的燃油控制，不但提供高人一等的動力，更有著世界最佳的排放污染控制以及能源經濟性，讓GS的車主在享受性能的同時，同時為世界環保盡一份心力。

而到底缸內直噴供油系統與現行車輛所使用的歧管噴射供油系統，有什麼樣的差異呢？

現行的歧管噴射供油系統


現代汽車所使用的引擎，都屬於內燃機引擎一類，將燃料與新鮮空氣導入引擎的汽缸後壓縮，再以火星壓跳火引爆壓縮的油氣，以利爆炸的力量推動活塞，透過凸軸產生旋轉的機械能，藉以推動車輛。在這樣的過程之中，如何能讓燃油與空氣之間獲得最佳的混合效果與燃燒效果，將決定引擎輸出效能的高低。

現行燃油噴射引擎的原理

 

現行被稱為噴射引擎，是由「Fuel Injection」直譯而來，正確的說法應是燃料噴射引擎。而燃料噴射的位置在進氣岐管當中，利用噴嘴產生霧化的油氣，與進氣系統的新鮮空氣進行均勻的混合後導入引擎。

而現行車輛所使用的歧管噴射系統，則是在1980年代所開始導入的主動式供油技術，以取代了原本機械式的化油器被動供油系統。歧管噴射系統的供油噴嘴安裝在進氣歧管，在引擎的進氣行程時噴射注入燃油，利用噴嘴產生霧化的油氣，與進氣系統的新鮮空氣進行均勻的混合後導入引擎，做為引擎運作的燃料。

在電子控制技術不斷的演進之下，引擎控制系統得以透過綿密的感知器網路，隨時監控引擎運作的狀況，即時調整供油量，使得新鮮空氣與燃料的比例，能保持在最佳的14.6:1之下，讓所提供的燃油都能達成最佳的燃燒效果。

一如我們之間所提到的，空氣與燃油的比例若能夠保持在14.6:1的比例之下，將能獲得理論上最為完美的燃燒效果，自然亦能輸出最大的動力。但這樣的設定，亦代表著，燃油的使用有著一定的物理極限，將無法進一步降低。面對著人口越來越多、石油越來越少的狀況，歧管噴射系統遇到了瓶頸，即便電腦控制的精度越來越高、噴油嘴的霧化效果越來越好、甚至將讓每一汽缸的噴油獨立。但種種更為精密的控制，仍無法滿足新時代的要求。

全球的科學家與工程師無不絞盡腦汁，希望能想出更為節省能源的方式，希望能讓同樣的燃油，可以輸出更大的動力、行駛更遠的里程。而稀薄燃燒以及缸內燃油直噴的技術就在這樣的情形之下被提了出來。

稀薄燃燒與缸內燃油直噴

為了達成節省能源的目標，科學家將空氣與燃油的比例大幅下降，發展出不同於傳統的歧管直噴技術，這便是稀薄燃燒技術。

稀薄燃燒技術的原理

 

使用稀薄燃燒技術的引擎，噴油嘴的位置不再位於進氣歧管當中，而是置於氣缸內，將燃油直接噴注於燃燒室。

使用稀薄燃燒的引擎，在進氣行程中並不進行供油，而是在壓縮行程後段才進行供油，利用高壓的供油泵以及特殊的噴油嘴設計，將油氣有效地集中在火星塞附近，讓燃油一口氣地點燒，達成最佳的燃燒效果，而空氣與燃油的比例，最多可以降低至40:1以下，大幅降低了引擎運轉的油耗。而為了讓燃油能夠精確地集由在火星塞的附近，使用稀薄燃燒技術的引擎，便需要導入缸內燃油直噴技術，以在壓縮行程進行供油，並配合特殊的活塞造型，以達成油氣導引的目的。

然而，使用稀薄燃燒的技術，雖然能在燃油使用上有大幅度的節省，但是在需要大動力輸出的狀況之下，則並無法有效的滿足。同時大量的燃油集由在火星塞附近點燃，將造成局部溫度過高，使得同樣導入汽缸內的氮氣與氧氣發生作用，產生過多的氮氧化物，造成污染。

而這些問題，在經過多年的研發之後，透過更精密的控制以及最新的觸媒科技，均獲得了有效的解決，亦讓Lexus決定將缸內燃油直噴技術導入在3GR-FSE引擎之上，推出第1款商品化的缸內直噴引擎產品。


D-4缸內燃油直噴系統

兼具性能追求或油耗經濟性的二種引擎運作模式




Lexus GS300所配置的3GR-FSE引擎，使用的是D-4(Direct injection 4 stroke gasoline engine)四行程引擎缸內燃油直噴技術。這項缸內燃油直噴技術是日本原廠在1996年所開發出來的全新供油技術，並歷經數年的改善，在21世紀所推出的第2代技術，讓搭載D-4直噴技術的引擎，能在性能與油耗表現取得平衡，成為環保而不失駕駛樂趣的實用化技術。

面對著環保以及性能表現兩方面的要求，3GR-FSE引擎在燃油控制部份，採用高輸出與節能兩種模式自動切換的方式，以兼顧油耗與動力輸出。

以省油為考量的經濟模式




當在定速巡航的等不需要大動力輸出的狀況，引擎控制電腦會採取以省油為主的供油模式。3GR-FSE引擎在進氣行程時單純地僅吸入空氣，並在壓縮行程的後段才進行噴射注油的動作。利用活塞頂部特別的角度設計，D-4引擎在壓縮行程噴射注油時所採取的集中式噴射油柱，能夠反彈之後集中在火星塞部份，使得火星塞附近的達到足以點燒的油氣濃度，讓爆炸的能夠有效的發生，而這一小部份油料的燃燒，便能產生足夠的動力，維持車輛的繼續行走。而大幅減少的油料，也達成了省油的目的。

追求強悍動力的性能模式


而一具好的引擎，終究不能只是省油而已，動力的表現更是另一項重要的考量。

當駕駛者大腳油門踏下，或是行駛於上坡路段等需要大動力輸出的時候，D-4引擎會切換為高輸出模式。與傳統噴射引擎一樣，在進氣行程就開始進行供油，並以錐狀噴射方式，讓油料大量的霧化，配合進氣渦流的設計，使得油料與空氣進行均勻的混合，使得其在壓縮後可以完全地燃燒，產生出最大的動力。

不可能的任務達成－動力提升10%，油耗節省30%

在引入全新調校的D-4缸內燃油直噴技術之後，3GR-FSE較傳統同等級的歧管噴射引擎，在動力輸出上可以提升超過10%，而在油耗數字方面則可以減少高達30%。而GS 300的3GR-FSE引擎更搭載了雙VVT-i進排氣汽門正時控制系統，使其動力與扭力輸出獲得最佳的配置，使其能擁有高達248匹峰值馬力以及31.8公斤米的峰值扭力，並可以在2000轉以上便輸出峰值扭力9成以上的動力，讓GS的車主，得以享受最高等級的駕馭樂趣。