周賢福臺灣大學：機械工程學研究所鄭今傑Zheng, Jin-JieJin-JieZheng2007-11-282018-06-282007-11-282018-06-282004http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/61118引擎性能表現決定於進氣效率(Volumetric efficiency)、熱效率(Thermal efficiency)及機械效率(Mechanical efficiency)之高低。利用引擎性能模擬分析可設計出具有理想進氣效率的進排氣系統，再配合引擎燃燒模式(Combustion model)、熱傳模式(Heat transfer model)及摩擦損失(Friction-loss)模式，可預先模擬出引擎之熱效率及機械效率，引擎的最大馬力、扭力曲線表現即是這些效率的具體結果。 引擎性能之提昇是各大車廠在引擎發展階段中一努力之目標，但是各大車廠在性能發展上尚需受限於成本、製造技術、污染噪音法規等等之限制而無法盡情發展引擎之性能。在本文中則撇開所有之限制，並且集中在進排氣系統之原理介紹與參數改良，透過軟體的計算希望能求得一組引擎效率較佳的參數組合。The engine performance is determined by volumetric efficiency, thermal efficiency, and mechanical efficiency. Engine simulation program can be used for designing the engine intake and exhaust systems. We can simulate the thermal efficiency and mechanical efficiency by making use of combustion model and heat transfer model and friction loss model. The results of these efficiencies are engine’s torque and power curves. Improving performances of engines is a target to all vehicle company. Performances are limited by the cost, emission regulations, and production technology, this focus on using the principles of intake and exhaust systems to improve the engine performance. Finally we want to find a guideline for designing the engine intake and exhaust systems.目錄 誌謝……………………………………………………………i 中文摘要………………………………………………………ii 英文摘要………………………………………………………iii 目錄……………………………………………………………iv 圖目錄…………………………………………………………vi 表目錄…………………………………………………………x 符號說明………………………………………………………ix 第一章 導論 1.1前言…………………………………………………1 1.2研究背景與動機……………………………………4 1.3文獻回顧……………………………………………6 第二章 引擎性能提昇 2.1四行程引擎工作原理………………………………11 2.2四行程引擎熱力特性………………………………15 2.3引擎容積效率提昇方法……………………………19 第三章 引擎模型建立 3.1氣體動力模型………………………………………26 3.2燃燒模型……………………………………………31 3.3熱傳模型……………………………………………33 3.4摩擦模型……………………………………………34 3.5作未珓活K…………………………………………35 3.6軟體使用說明………………………………………35 第四章 數據分析討論 4.1進氣系統……………………………………………39 4.2排氣系統……………………………………………41 4.3汽門正時……………………………………………43 第五章 結論與建議 5.1結論…………………………………………………47 5.2後續研究之建議……………………………………48 參考文獻………………………………………………………•49 附圖……………………………………………………………•52 附表………………………………………………………•……78 圖目錄 圖1.1引擎參數設計流程圖………………………………………3 圖2.1 四行程引擎工作原理示意圖……………•…•……………14 圖3.1 不穩定流動一維分………………………………•………27 圖3.2雙區燃燒模型………………………………………………31 圖3.3引擎燃燒過程………………………………………………32 圖4.1進氣管實體圖………………………………………………52 圖4.2排氣管實體圖……………………………………•…………52 圖4.3引擎本體實圖………………………………………•………53 圖4.4 原引擎與模擬值之容積效率比較圖……………•…………53 圖4.5 引擎模擬流程圖…………………………………•…………38 圖4.6進氣歧管幾何圖……………………………•………………54 圖4.7排氣歧管幾何圖…………………………………•…………54 圖4.8進氣管A段長短變化圖………………………•……………55 圖4.9進氣管B段長短變化圖…………………………•…………55 圖4.10進氣管C段長短變化圖…………………………•………•56 圖4.11進氣管D段長短變化圖…………………………•………•56 圖4.12進氣管E段長短變化圖…………………………•………•57 圖4.13進氣管A段口徑變化圖………………………•…………•57 圖4.14進氣管A段直筒管徑變化圖……………………………•58 圖4.15進氣管BC段管徑變化圖…………………………………58 圖4.16進氣管D直筒管徑變化圖………………………………•59 圖4.17進氣管E段直筒管徑變化圖……………………………•59 圖4.18進氣管E段管徑漸縮圖…………………………………•60 圖4.19進氣系統改善圖…………………………………………•60 圖4.20排氣管A段長度變化圖…………………………………•61 圖4.21排氣管B段長短變化圖…………………………………•61 圖4.22排氣管C段長度變化圖…………………………………•62 圖4.23排氣管D段長度變化圖…………………………………•62 圖4.24排氣管E段長度變化圖…………………………………•63 圖4.25排氣管A段直筒管徑變化圖……………………………•63 圖4.26排氣管A段管徑漸縮圖…………………………………•64 圖4.27排氣管A段管徑漸擴圖…………………………………•64 圖4.28排氣管B段管徑變化圖…………………………………•65 圖4.29排氣管C段管徑變化圖…………………………………•65 圖4.30排氣管DE段管徑變化圖…………………………………66 圖4.31排氣管P3長度變化圖……………………………………66 圖4.32排氣管P3管徑變化圖……………………………………67 圖4.33排氣管P4長度變化圖……………………………………67 圖4.34排氣管P4管徑變化圖……………………………………68 圖4.35排氣管P5長度變化圖……………………………………68 圖4.36排氣管P5管徑變化圖……………………………………69 圖4.37排氣系統改善圖…………………………………………•69 圖4.38進氣閥門開啟時間變化圖………………………………•70 圖4.39進氣閥門關閉時間變化圖………………………………•70 圖4.40排氣閥門開啟時間變化圖………………………………•71 圖4.41排氣閥門關閉時間變化圖………………………………•71 圖4.42進氣閥門overlap 增加變化圖…………………………72 圖4.43進氣閥門overlap 減少變化圖…………………………72 圖4.44排氣閥門overlap 增加變化圖…………………………73 圖4.45排氣閥門overlap減少變化圖…………………………73 圖4.46進排氣閥門開關改善圖………………………………••74 圖4.47最佳化參數組合與原始值之容積效率比較圖…………74 圖4.48最佳化參數組合與原始值之imep比較圖……………•75 圖4.49最佳化參數組合與原始值之制動馬力比較圖…………75 圖4.50原系統壓力圖…………………………………………••76 圖4.51進氣系統協調壓力圖……………………………………76 圖4.52排氣系統協調壓力圖………………………………••77 圖4.53進排氣系統協調壓力圖………………………………77 表目錄 表4.1 引擎規格表…………………………………………••78 表4.2進排氣閥門參數………………………………………78 表4.3進氣系統參數…………………………………………79 表4.4排氣系統參數…………………………………………79 表4.5進氣系統模擬參數……………………………………80 表4.6排氣系統模擬參數……………………………………81 表4.7進氣系統改善值………………………………………81 表4.8排氣系統改善值………………………………………81 表4.9進排氣閥門參數改善值………………………………811457472 bytesapplication/pdfen-US容積效率引擎性能Engine PerformanceVolumetric Efficiencythesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/61118/1/ntu-93-R91522118-1.pdf