國道三耗
1、空燃比
燃燒速度會因為混合氣的組成、壓力、溫度而變化,影響最顯著的是空燃比,
稍濃於理想空燃比(14.7:1)時可得到最大的燃燒速度,
若空燃比低或高達到某一界限以上時,火燄便不再前進,此界限稱為『燃燒界限』。
汽油的燃燒界限是空燃比22:1~8:1可安定運轉的極限是18:1。
所謂『稀薄燃燒引擎系統』技術(Lean Burn Combustion System)
就是讓引擎在盡量接近燃燒界限的下限且不產生爆震的情況下運轉。
2、火星塞的位置
火星塞的位置雖對燃燒的速度沒有影響,但是它決定了相同燃燒速度下完成燃燒所需的時間。
火星塞和汽缸必的距離越近,則完成燃燒的時間越短。
因為油氣燃燒的過程也是引擎最主要的加熱、加壓過程,這段時間的長短,
直接影響到引擎的熱效率,也影響到爆震的趨勢。火星塞的最佳位置就是在燃燒室的中央,
而為了達成此一設計,多氣門和雙凸輪軸的設計是必然的趨勢。
3、進、排氣壓力與進氣溫度
進氣壓力的提高可促使油氣燃燒的速度增加,
而進氣溫度升高卻會使容積效率和混合氣密度降低,導致火燄傳播速度下降。
當排氣壓力越高時,則每循環殘留在汽缸內的廢氣越多,使能吸入的新鮮混合氣減少,
而隨著殘留廢氣比例的增加,燃燒時的阻礙亦增大,火燄傳播的速度因而降低。
要提高進氣壓力最常用的方法就是利用 Turbo-charger 或Super-Charger ,
而賽車引擎通常用碳纖維來作為進氣道的材料,除了重量輕外,
最重要的就是取碳纖維不易吸熱,本身的溫度不會因為引擎室的溫度升高而升高,
可大幅降低進氣溫度。至於要如何降低排氣壓力,當然是從排氣管著手,
而又以頭段的影響最大。
4、進氣速度
進氣速度影響了進入汽缸內油氣的流動,油氣的流動除了可以讓油氣的混合更均勻,
更可產生攪動的作用使燃燒火燄和未燃燒的油氣容易混在一起,增加火波前的範圍,
加快燃燒的速度。進氣速度與燃燒速度成近乎正比的關係,進氣速度越快,
燃燒的速度越快。而進氣的速度與進氣歧管的口徑與長度、汽門設計、燃燒室幾何形狀有關。
5、壓縮比
壓縮比的增加會同時影響燃燒時的溫度與壓力,並讓油氣分子間的距離變小,
而油氣的燃燒速度也隨著壓縮比的增高而增大。
高性能引擎都想辦法在不發生爆震的前提下盡量的提高壓縮比,
不但自然吸氣引擎是如此,就連增壓引擎的壓縮比都已提高到超過9.0:1 以上的水準。
要提高壓縮比最簡單的方法就是改用較薄的汽缸墊片。
6、點火正時
引擎的最大功率輸出是取決於油氣燃燒產生最大氣體壓力時活塞的位置,
而這個位置的改變可經由點火正時的改變來達成,
最理想的點火正時角度就是要讓燃燒過程完成一半時,活塞位置恰抵達上死點,
此時活塞正好完成壓縮行程準備往下運動,
因此燃燒所產生的最高壓力可完全用來把活塞往下推,這就是產生最大燃燒速度點火正時。
影響淬熄的因素
淬熄主要受到燃燒室的形狀、汽缸壁的溫度與粗糙度的影響。
淬熄的發生是主要是由於火燄接觸到燃燒室的壁面,
因此要在相同的燃燒室容積下使燃燒室的表面積越小,減少淬熄量,
一般而言燃燒是的形狀越規則越能達到此目的。而淬熄也是熱導傳的結果,
所以燃燒室的溫度越高,則熱傳量越少,火燄也就越能接近壁面,淬熄層就越薄,
被淬熄的氣體容積就越少。
但是汽缸壁的溫度卻被材料所能承受的熱應力及爆震的發生所限制,
所以只能維持在一相當的低溫下。
此外,降低燃燒室的粗糙度也可減少淬熄量及熱傳量, 提高熱效率。
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