双燃料喷射系统之转子引擎性能改善研究

雙燃料噴射系統之轉子引擎性能改善研究Rotaryengineperformanceimprovementbymeansofadual-injectionfuelsystem陳榮洪、吳明勳、陳仲男、王朝敬報告者:陳仲男中華民國一百年三月九日大綱前言研究目的實驗設備與方法結果與討論結論前言

近來由於轉子引擎之高推重比與較小前視面積特性，其在無人飛行器動力源上之應用頗受矚目。在航空器上的使用如轉子引擎之迴旋式內燃機時，所採用之燃料為航空汽油(Aviationgasoline,Avgas)。

航空汽油與車用汽油之最大差別在於航空汽油之蒸氣壓較低，成分燃料蒸發比例較均勻，因此可確保飛行器於高空低壓環境下供油系統不致發生氣鎖(vaporlock)現象。

目前最常用之航空汽油為100LL(100lowlead)。此燃油之成分自二戰時期以來並無太大改變；藉由添加四乙基鉛(tetra-ethyllead,TEL)以克服航空用高性能引擎之爆震問題。但近年來之研究發現TEL中之鉛成分對於環境與人體腦神經系統會造成傷害。乙醇(ethanol)，由於其RON值高達129，為一非常具有做為抗爆震添加劑潛力之添加燃料。

Palmer之研究也指出，酒精汽油混合燃料中每增加10%酒精含量，辛烷值可提高5個號數。且酒精可由多種植物提煉獲得，被視為可再生能源，使用上對於環境衝擊相對較小。研究目的

本研究之目的針對UAV轉子引擎，發展一雙燃料噴射系統取代原引擎之供油系統，並利用雙噴射系統測試以RON98添加酒精之複合燃料取代100LL後轉子引擎之性能表現。

於本研究中我們針對100LL航空汽油、RON98車用無鉛汽油、含10%酒精之RON98E10與20%酒精之RON98E20四種燃料，於3000、4000、5000和6000rpm四種轉速，量得不同節氣閥開度下引擎操作之空燃當量比、油耗、輸出扭力與排氣中之NO、CO、CO2、HC與O2濃度。圖2.實驗設備示意圖實驗設備與方法圖3.乙醇噴射系統配置圖實驗設備與方法結果與討論圖5.3000rpmTh40%條件下使用不同燃料與不同空燃比之引擎扭力及廢氣排放圖6.3000rpmTh60%條件下使用不同燃料與不同空燃比之引擎扭力及廢氣排放結果與討論圖11.6000rpmTh40%條件下使用不同燃料與不同空燃比之引擎扭力及廢氣排放圖12.6000rpmTh60%條件下使用不同燃料與不同空燃比之引擎扭力及廢氣排放結論本研究針對轉子引擎，發展完成一套雙燃料噴射系統，可彈性調控兩種燃料之噴射率。可量測引擎之輸出扭力及廢氣排放。我們分別針對轉子引擎使用100LL、RON98、RON98E10和RON98E20四種燃料時之性能特性進行量測，比較結果獲得下列數點結論:100LL之空燃比明顯大於RON98，因此以RON98替代100LL時，ECU需作調整使兩者之λ一致。

RON98汽油低熱值約43000kJ/kg，理論空燃比約為14.6，而乙醇低熱值為26950kJ/kg，理論空燃比9.0，在相同λ及相同空氣供應率狀況下，乙醇之供油率為汽油之1.6倍，而低熱值為汽油之1/1.6，所以在每一循環燃料所提供的燃燒熱相同，本研究同樣顯示出相同的結果，由扭力輸出和廢氣排放比較得知在相同λ及相同空氣流率狀況下，100LL、RON98、RON98E10和RON98E20之扭力輸出和廢氣排放濃度幾乎相同，顯示此4種燃料之熱值差異不大，影響引擎扭力輸出和廢氣排放主要的控制因素在於λ的調整。結論結論3.

原引擎ECU控制λ=0.8