I 实验名称 引擎燃烧压力分析 II 实验工具 1 具486 以上配有Excle .DOCVIP

I. 實驗名稱 引擎燃燒壓力分析II. 實驗工具 1. 具486 以上配有Excle軟體之電腦 2. 實驗參數 3. 印表機 III. 實驗數據分析 在引擎燃燒壓力分析項目實驗裡分別有：任角度汽缸容積、壓力上升率、 容積上升率、熱釋放率、熱釋放，由這幾項數據分析可畫成：P–θ圖、P–V 圖、 dP/dθ–θ 圖、dQ/dθ–θ圖、dQ/dθ–θ 圖、ΣQ–θ圖、dV/dθ–V圖， 並探討圖形曲線的解釋。 1. P–θ圖之探討 我們由公式及數據，經由電腦的Excel 軟體推算得到下面的圖形，在引擎燃 燒循環中，引擎之進排氣門關閉後，引擎即進入壓縮行程，由下圖可以看出引擎 曲軸角度大約在上死點前150度左右壓力開始上升，上升的曲線較為穩定,當引 擎曲軸角度大約在上死點前20度時，引擎之火星塞開始點火，引擎進入動力行 程，由圖形可以看出，壓力由上死點前20度開始急速上升，引擎也在此行程開 始對外作功，壓力在上死點過後約20~30度時達到最大值，約65bar,之後因容積 變化等因素，壓力開始下降，在此要特別注意一點,點火正時的提前的角度會直 接影響最大燃燒壓力的值，在相同條件下，若點火提前角度較正常角度來的小， 其最大燃燒壓力值會降低，P–θ圖之曲線也較不平滑，當曲軸角度旋轉至150 度左右時，引擎因排汽門早開的因素，壓力曲線下降較快，並結束燃燒行程。 2. P–V圖之探討 由下圖可以看出引擎於進氣行程時，活塞由上死點開始，引擎汽缸容積只 有燃燒是容積，隨著活塞下行，容積開始增大，引擎內部的壓力隨著容積的變大 而開始下降，此時壓力小於1大氣壓，引擎內外的壓力不同，使的混合氣流入汽 缸中，當活塞下行至下死點過後，進氣行程終了，由下圖可以看出，壓力仍然較 1大氣壓略低當引擎進入壓縮行程時，引擎活塞開始上行，容積逐漸減小，混合 氣開始受到壓縮，壓力開始上升，由下圖可以看出，容積減小，壓力以非線性的 方式上升，當活塞上行到快接近上死點時，引擎點火，燃燒壓力瞬間急速上升， 容積在此時變化不大，當燃燒壓力達最大值時，容積約20cm3，當活塞過了上死 點之後，活塞下行，引擎汽缸容積逐漸增大，燃燒壓力也逐漸下降，受排汽門早 開之因素，引擎容積並未達最大值時，排汽門便開啟，壓力也在此時瞬間下降， 接近一大氣壓，當下死點過後，活塞也在此時上行，汽缸容積開始變小，並以略 高於一大氣壓之壓力進行排氣，由下圖可以看出，汽缸容積開始變小，排氣壓力 略高於一大氣壓。 3. dP/dθ–θ 圖之探討 下圖是dP/dθ–θ 圖，是由P–V圖之數據及方程式對角度的微分，可求 出最大及最小壓力變化，其目的是為了看P–V圖中的曲線上升的斜率，分析瞬 間的壓力變化率。 4. dQ/dθ–θ 圖之探討 下圖為引擎所使用之燃料的熱值，在進入引擎汽缸之後，經過壓縮一直到 燃燒結束後所釋放出的瞬時熱釋放率曲線，其目的是為了看dQ/dθ–θ圖中的 曲線上升的斜率，分析瞬間所產生熱釋放變化率。 5. ΣQ–θ圖之探討 下圖為引擎所使用之燃料的熱值，在進入引擎汽缸之後，經過壓縮一直到 燃燒結束後所釋放出的熱值曲線，我們分為上死點前及上死點後兩部分，節取角 度為-40 到100 度，由下圖可以看出，引擎在上死點前40 度時燃料的熱值是呈現負成長，主要是因為引擎正在壓縮行程之中，活塞壓縮混合氣使混合氣溫度上 升，燃料是吸收壓縮熱，並未釋放熱能，壓縮壓力越大，壓縮熱溫度越高，燃料 吸收的壓縮熱越多，故曲線越往下行，當接近上死點時，引擎點火，此時燃料開 始燃燒，並開始釋放出熱能，剛開始曲線上生較慢，之後隨著火焰的傳播，燃燒 的燃料越來越多，釋放的熱值增加，曲線急速上升，當曲軸角度到達上死點後 20 度時曲線才趨於平緩，此時熱釋放量較為穩定約219J，由下圖可觀察之。 6. dV/dθ–V圖之探討 下圖為進氣、壓縮、動力、排氣行程，活塞上死點到下死點汽缸容積變化 率，可由圖中看出進氣、壓縮、動力、排氣行程總容積變化為兩倍圍成的封閉曲 線面積。 心得 四機汽四A 4970H002 鄭冠文 經由這次的實驗分析,得知的數據才知道引擎燃料所排放的廢棄是如此的”毒”當下第一引發的問題就是要如何去改善空氣污染,需要引擎需要的動力是不可避免的,重點就是如何去把污染降到最低,基於世界環保聲浪日益高漲，地球的能源產量受限，汽車引用替代燃料，也因能源及環保因素而浮出檯面，成為急迫待解決的問題，「新能源時代」之觀念應運而生，因此燃料電池車（FCEV)、瓦斯車(LPG)、天燃氣車(NGV)等之低排放車輛，政府應提出具體政策及推廣方案，例如投入相當經費作研發或補助、制定相關之安全規範、實施優惠減稅方案以提高誘因、制定替代能源政策、普遍設立加氣站…等相關配套措施。同時針對台灣都會與城鄉等地區，推出運輸規劃與能源污染防制新方案