柴油引擎的压缩比.ppt

前言 汽車引擎運轉狀況 內燃機與外燃機之熱力學 簡單之數學式 奧圖循環 理想與實際的差距 四行程引擎 .tw/senior/life_tech/tc_t2/enerage/p_engin1.htm 二行程引擎 .tw/senior/life_tech/tc_t2/enerage/p_engin1.htm 內燃機與外燃機之熱力學 探討內燃機與外燃機產生污染物之程度，亦即會發生至什麼程度，或會不會發生! 循環模式(pattern cycle) 奧圖循環圖(Otto cycle) 壓力-體積(p-v) 溫度-熵(T-S) 衝程(return stroke) 膨脹衝程(cutstroke) 絕熱(adiabatic) 等熵(isentropic) 內燃機與外燃機之熱力學(續) 壓力降(pressure drop) 進氣衝程(intake sttoke) 柴油引擎循環(diesel engine cycle) 氣渦輪引擎(gas turbine engine) 蒸氣引擎(steam engine) 布萊頓循環(Brayton cycle) 再生器(regenerator) 旋轉再生器(rotary regenerator) 簡單數學式 理想火星點燃引擎的壓力變化圖 理想的奧圖循環示意圖 Second law of thermodynamics For a thermodynamic system, a reversible process is one after which the system can be restored to its initial state and leave no change in either system or surrounding. 奧圖循環效率 實際的火星點火引擎內壓力變化 實際與理想火星點火引擎內壓力變化 高壓縮比的優劣及改進方法 優點 可提高引擎效率 缺點 不易達成 可能引起火星點火區外圍爆炸 增加HC與NOX之排放 改進方法(壓縮點火引擎) 壓縮過程完成後，再進燃料 沒爆炸情況下進行壓縮 噴入燃料時，已處於較高之溫度 柴油引擎循環過程 火星點火引擎與噴射引擎之比較 火星點火引擎中，氣體被壓縮時開始燃燒。 噴射引擎(壓縮點火)則是當氣體膨脹時開始燃燒。 柴油引擎的壓縮比(18:1)得以比火星點火引擎的壓縮比(9:1)為高。 布萊頓(Brayton)循環 理想的布萊頓循環 壓縮機與渦輪之間能量傳送過程是等熵 跨越熱交換器的壓力降忽略不計 如果燃料是一種有固定比熱的理想氣體，則能量轉變的效率可用壓力比簡單表示： 其中 汽車汽渦輪動力系統示意圖 典型的汽車廢氣性質 開車的重要原則 開車不喝酒，喝酒不開車 要有駕照才可駕駛 勿空轉過久，易生成大量的碳氫化合物及CO 避免經常性的突然加速，易造成較高的尖峰溫度，形成高濃度的氮氧化物 避免經常性的突然減速，易造成冷區，排出大量未燃燒的碳氫化合物 等高速行駛，除氮氧化物較高外，有較高的燃燒效率及較少的污染 汽車排放物來源示意圖 來自汽車的碳氫化合物來源 燃料系統 燃料箱與化油器 熱滲作用(hot soak)及燃料蒸發逸散 共約佔20% 曲軸箱 由活塞環逸出 約佔20% 排氣管(引擎) 冷卻區及燃燒未完全之碳氫化合物 約佔60% 化學平衡計算結論 計量比十分重要，過剩空氣會產生最少量的CO，但也會產生NO 保持較低的燃燒溫度，可減少CO濃度及NO之形成。 由平衡計算中並不能預測出未燃燒的碳氫化合物。 在1500°K以下，平衡計算結果指出，僅有少許污染物會形成。 動力的限制，難以達成平衡。 GC對碳氫化合物之分析 一氧化碳 氮氧化物 活塞式引擎汽缸中的冷卻區 HC濃度變化 汽車的操作狀況對排放物的影響 控制技術 碳氫化合物的控制 一氧化碳的控制 氮氧化物的控制 未來控制技術 排氣系統連接熱反應器（thermal reactor) 觸媒反應器（catalytic convector) 廢氣循環系統(exhaust-gas recycle system, EGR system) NOX，HC與CO與AFR的典型關係曲線 碳氫化合物的控制 密閉及循環控制方法 利用進氣歧管(mainfold)真空作用 主要運用於曲軸箱 蒸發損失控制系統 將蒸氣先貯存於活性碳的吸附罐 主要運用於燃料系統 空氣/燃料比值的改變 提高AFR可降低HC之排放，但提高NOX 主要用於引擎及排氣管 碳氫化合物的控制(續) 機械性改善 減少隙縫 減少冷卻區 減少表面積對體積之比值 減少冷卻區 降低壓縮比 採用球型的燃燒室 延緩點火 提高排氣溫度 增加排氣管中氧化反應之速率 蒸散損失控制系統基本原理 一氧化碳之控制 增加AFR 氮氧化物之控制 氮氧化物之控制 降低AFR