比Hybrid更環保 更經濟!天然氣引擎 潔淨+節能《Audi A3 Sportback 30 g-tron》科技剖析(一)

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▲Audi A3 Sportback 30 g-tron吸引編輯目光的主因並非動力系統而是動感又細緻的外型,燈組設計尤其值得注意。

許多先進國家已經明確定出燃油引擎車款停售時間表,但是未必包含「Hybrid引擎、酒精引擎、天然氣引擎」等潔淨動力!或許有人質疑上述三種引擎與環保之關係,能否以「潔淨能源」稱之頗具爭議,這就是本篇與未來數十篇相關報導所要討論的重點之一,事實上電動車真的是綠能科技?將主宰未來動力?這也是一個值得關切的議題。

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▲向外擴張的前後輪拱,是重要的視覺魅力來源,車身尺碼不大,但看起來相當霸氣。

▲許多人可能誤以為Audi A3 Sportback 30 g-tron具備特殊的排檔造型,其實新一代A3 Sportback都是這樣的設計,相較下,Audi A3 Sportback 30 g-tron內外好像少了點特色增進購車誘因,或許此車光靠節能、環保、低燃費等特點,就足以賣到供不應求了!

何謂綠色能源?  目前依然混沌!

首先來關切Audi A3 Sportback 30 g-tron這一輛使用「CNG天然氣引擎」的新車,2020年9月中旬於德國上市,其實早在2020年3月大改款A3 Sportback汽油與柴油動力已經問世,因此最吸引編輯的部分並非天然氣引擎,而是此車搶眼的外型。雖然說Hyundai Elantra的燈組與水箱罩設計與A3 Sportback有幾分相似,但個人覺得Audi A3 Sportback 30 g-tron更帥氣、更有科技氣息,具備豐富的細節供車主與路人賞析,論及新世代掀背休旅,此車尺碼不大但造型最為霸氣,內裝設計同樣充滿魅力,如同青年人一般富有朝氣。

然而在引擎末後世代,Audi突然發表天然氣引擎會不會有點唐突?事實正好相反!未來數十年「天然氣引擎」將會延續內燃機的生命,直到真正的綠能動力純熟與普及。純正綠能動力未必是大電池+馬達的電動車,也有可能是燃料電池動力;至於延續內燃機生命的另一重要能源,則是透過天然植物所提煉的酒精。

Audi推動A3 Sportback 30 g-tron天然氣引擎其實乃是對應市場需求,絕非自己在唱獨角戲。歐洲、北美、俄羅斯對於天然氣的依賴更甚亞洲與南美洲,理由並非歐美人士很愛煮飯或是很喜歡泡熱水澡,而是歐美冬季大量倚賴天然氣轉化為熱源用於室內取暖與烘乾衣物,此外還有發電用途(比燃煤、燃油發電更環保)。目前全球天然氣消耗量最高之地區依序為北美、歐洲、俄羅斯、伊朗、日本、沙國、中國(發電+取暖+偏愛大火烹飪)!

這些高緯度國家為何不使用汽油或柴油來取暖?其一,天然氣成分單純,燃燒後的污染比其他石化燃料更低而且是「低很多」。其二,天然氣的價格僅大約是汽油或柴油的2/3~1/2,售價相對便宜許多。

為何天然氣這麼便宜?因為全球蘊含量大、產量高的緣故,加上糞水、堆肥、垃圾所產出的「生質甲烷」,預估到2050年都不會出現「天然氣危機」,足以讓內燃機撐到全綠能新世代。不過Audi推動CNG天然氣動力的另一項原因乃是「環保優惠政策」,一直到2026年,德國對於天然氣(含生質甲烷)都有稅金相關優惠,大幅增進消費者使用天然氣動力的意願。

此時Audi、雙B、其他歐美日車廠如果要推純酒精引擎(生質汽油動力)則是相對困難,因歐洲、日本、美國不產甘蔗,酒精在當地的價格本來就不便宜,加上疫情的關係,短期內酒精乃是重要醫療與消毒物資,怎麼可能用於汽車動力。其實酒精不啻為一項優異的潔淨、環保、再生能源,只可惜歐美等高緯度國家並不產酒精,故不考慮發展酒精引擎,相關科技與產業分析之後再做詳盡報導。

▲如果是在壓縮比相當的情況下,天然氣引擎的運轉噪音比汽油引擎輕微,不過Audi A3 Sportback 30 g-tron提昇了壓縮比設定,因此運轉噪音可能不會更安靜。

▲Audi A3 Sportback 30 g-tron的售價略高於汽油版本,主因並非引擎成本高,而是燃料儲存設備與「雙燃料」系統使然,更多的技術分析下回分解。

講來講去  終究還是要談「壓縮比」

Audi推A3 Sportback 30 g-tron其實僅耗費「吹灰之力」絕非「蠻荒之力」!此天然氣引擎乃是以1.5升TFSI米勒循環汽油引擎為基礎加以改良(A3 Sportback 35TFSI之動力系統),將壓縮比從12.0:1略微提升至12.5:1,此外並修正了噴油嘴、汽缸上座、渦輪增壓器、觸媒等設計。許多人以為是「上修」增加成本,但事實乃是「下修」節省開銷。因天然氣引擎不需要複雜又昂貴的高壓超音波供油系統做霧化動作,加上天然氣燃燒後的有害物質比起汽油或柴油少得多,所以也不需要昂貴的高效觸媒,因此論及引擎成本,使用天然氣其實比汽油或柴油更有利。不過引擎成本與產量、規模有很大關係,因此目前無法如此論斷。

因篇幅字數的關係,本報導將拆成數篇連載,到此將暫告一個段落,但最後讀者一定要知道天然氣的某些特性。論熱能含量,同重量的瓦斯石油氣大約只有汽油的80%,理論上天然氣引擎的最大馬力輸出大約只有汽油引擎的8成,但實際上A3 Sportback 30 g-tron天然氣引擎與A3 Sportback 1.5TFSI純汽油引擎的最大馬力都可達到150hp的境界(亦能調降至130hp)。天然氣引擎的動力表現其實不會被慘電,而且燃料消耗量更低、燃料價格更便宜,可大幅節省用車成本。

高壓所比的道理何在?因為天然氣具備優異的辛烷質表現,數據高達115~130,抗爆震能力強,若以自然進氣引擎設計來看,天然氣可以承受約15.0:1的高壓縮比,不過A3 Sportback 30 g-tron乃是採用渦輪增壓設計,所以壓縮比調降至12.5:1。至於市售汽油的辛烷質則是在105以下,台灣最多就是98,而且與歐美相較純不純、準不準頗具爭議,但可以確定的是汽油的抗爆震能力遠不及天然氣!因此A3 Sportback 30 g-tron之所以能達到150hp的境界,正是因為高壓縮比的緣故,絕對不是大渦輪、高增壓所致。

或許有讀者存在另一個疑問,A3 Sportback 1.5TFSI純汽油引擎的壓縮比不是高達12.0:1左右嗎?與12.5:1非常接近,壓縮比僅差「0.5」能有多大的助益?主因在於A3 Sportback 1.5TFSI這具引擎具有「米勒循環」設計,可以將部分燃氣從燃燒室推回進氣歧管,因此壓縮比可以在12.0~9.0:1之間做變化,是一具聰明又先進的引擎。然而以純汽油做燃料時,使用高壓縮比的機率並不高以一具沒有米勒循環的1.5TFSI引擎為例(應用在Skoda與Volkswagen中低價車款),壓縮比最高僅能設定在10.5:1左右,與12.5:1就有很大差距。

話說回來,天然氣既然可以承受高壓縮比,那A3 Sportback 30 g-tron何必需要「米勒循環」科技調整壓縮比?除去此一系統不是可以節省更多成本嗎?讀者可以想看看這個問題,下一篇報導會有詳細的說明。

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▲Audi A3 Sportback 30 g-tron目前僅供應德國地區,台灣導入的機會並非為零,但首先要先搞定「車用天然氣」的組成比例與品質恆定。還有,車用天然氣≠家用瓦斯,千萬不能混用!

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