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不同燃料及不同進氣溫度下對均質壓縮點火 (HCCI) 引擎之影響

指導教授 : 張崴縉 教授 報告者 : 康仲儒

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目錄 1. 研究目的與動機 2. 實驗設備 3. 實驗結果 4. 結論

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研究目的與動機 空氣是人類生活中不可或缺的要素，空氣汙染嚴重會造成身體的危害。隨著工業蓬勃發展，交通工具使用量大增，火力發電廠和工廠所造成的廢氣汙染使得近年來空氣品質越來越差，然而乾淨的空氣品質是人類生活的基本要件，也是確保健康的要素之一。由於汽機車數量持續增加，因此車輛廢氣所帶來的空氣污染問題，亟需解決。

1. 缸內直噴 2. 渦輪增壓 3. 改變壓縮比 4. 改變引擎燃燒模式 5. 油電車

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HCCI均質混合壓縮點火 (Homogenous Charge Compression Ignition)

1. 熱效率高， 40~45%

2. 降低 NOx 、 PM

3. 燃料選擇多

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引擎規格與燃料特性引擎型號 YAMAHA XC-125M

引擎形式 氣冷四行程 SOHC 2 汽門總排氣量 196.42 c.c

內徑 x 行程 61x63 mm

壓縮比 16.8:1

連桿長度 98 mm

餘隙容積 12.4 cm3

進氣閥門頭直徑 24 mm

進氣閥門頭直徑 21 mm

進汽門間隙 1.0 mm

排氣門間隙 1.5 mm

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燃料特性特性 九八無鉛汽油 乙醇

分子量 111 46

HHV(kJ/kg) 47300 29710

LHV((kJ/kg)) 44800 26950

密度 0.7573@15 0.789

化學計量 14.6 9.0

RON 98 107

MON 86 89

自燃溫度 280~456 363

沸點 / 沸點溫度 30~210 78.4

閃火點 -43~-38 13

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不同燃料特性

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實驗設備

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實驗架構圖

啟動馬達 離合器 HCCI 引擎

編碼器空氣燃料混合筒

噴油嘴與控制器

空氣加熱器進氣口

進氣溫度感知器

EGR 閥門

排氣口

廢氣分析儀

壓力感知器

電腦 資料擷取系統

排氣溫度感知器

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實驗參數參數 操作參數

引擎轉速 (rpm) 1500rpm

進氣溫度 () 80 、 100 、 120 、 140 、 160 、 180

空燃比 () 2.5 、 3.0

噴油時間 (deg bTDC) 10

燃料比 E3 、 E10 、 E20 、 E30 、 E100

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實驗結果

-110-84 -58 -32 -6 20 46 72 98 124 150 176 202 228 254 280 306 332 358 384 410 436 462 488 514 540 566 592 618 644 670 696 722 748 7740

10

20

30

40

50

60

70

80

9076

70

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不同溫度缸內壓力變化

180 度 160 度 140 度 120 度 100 度 80 度

Crank Angle (deg)

Pres

sure

(bar

)

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廢氣排放 -CO

-110-84 -58 -32 -6 20 46 72 98 125 151 174 194 216 239 262 286 309 333 358 382 407 432 458 483 509 534 560 5860.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

180 160 140 120 100 80

Crank Angle (deg)

CO(%

)

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廢氣排放 -NO

-110-87 -64 -41 -19 4 27 51 74 97 1201431651832012212422622833043253463683904124344564795015245465695920

10

20

30

40

50

60

180 160 140 120 100 80

Crank Angle (deg)

NO

(ppm

)

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結論經實驗結果分析汽油引擎在 HCCI 的高壓縮壓力下使用不同進氣溫度使均質燃燒的模式下

能夠降低引擎廢氣排放及影響燃燒特性，並歸納以下結論 :

1. 乙醇具有高辛烷值，在高溫高壓的情況下能夠降低爆震發生。

2. 較高的進氣溫度缸內壓力越高，溫度越低會產生點火延遲的現象。

3. 進氣溫度的不同影響 CO 排放濃度較小，但在 NO 的排放，越高的進氣溫度會使 NO 增加

4. 進氣溫度在 140 有比較好的廢氣排放

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