2013年12月28日 星期六

目前市場上銷售的汽車省油産品:由進氣歧管輸入空氣裝置 - 實例探討2

在本書內,我避免討論個別的産品,而專注在討論一般性的技術領域。但是我在實例探討裏,我討論的是廣告作的很多産品,有很多的廣告說辭。雖然在實例探討中,我不顯示個別産品的名稱。我的討論是專注在個別産品的廣告說辭。我在實例探討裏討論這些産品的廣告資訊及說辭與我所瞭解的離論及邏輯思考結論之間的差異。

爲了避免懷疑,讀者要知道:

1. 實例探討專注在用理論及邏輯來對廣高資訊及說辭提出我的懷疑點(就是,在廣告說辭及資訊說能作得到,但是由理論及邏輯觀點判斷做不到的專案)。

2. 我只考慮耗油量而不是性能。

本裝置的主要市場是比較舊、不複雜即使用化油器的引擎。本節只討論這一類的應用。

雖然本産品的廠商想要使本産品感覺很神秘,但是本産品的基本操作理論是很清楚的。如圖2-7所示,本産品包含一個調節閥及一個真空操作的彈簧閥,將他們結合起來控制經過本裝置進入引擎的空氣量。這些空氣沒有經過化油器,會改變汽油的輸入量,而在引擎裏有過量的空氣。

圖 2-7


第一點是,本産品的廣告使用「渦輪增壓器」這個名稱,這是非常的誤導。在汽車工業,「渦輪增壓器」是一個非常精確定義的裝置,使用引擎排放的廢氣來轉動一個渦輪,這個渦輪則驅動一台空氣壓縮機,將更多的空氣加壓輸入引擎。如此進氣歧管內的空氣壓力會被加壓到二大氣壓,使引擎的動力輸入加倍。相反的,經過本裝置流入的空氣壓力是被進氣歧管真空驅動,沒有加壓力的影響。

本裝置的廠商也宣稱能使引擎裏的空氣與燃料比例提升到理想的化學計量比例:14.5:1,這會大量的減少空氣污染物排放及省很多的油。

理論上這是正確的。當空氣不夠時會導致高空氣污染物排放,一氧化碳(CO)及不完全燃燒碳水化合物(HC),耗油量也會很高。理論的理想空氣與燃料比例是14.5份空氣對應1份燃料。 這就是化學計量比例。化學計量比例的改變用λ代表,當λ低於1時則是富混合氣體,燃料過多,當λ大於1時則是稀混合氣體,空氣過多。例如,如果引擎操作的λ = 0.9(10%過亮的燃料),則基本上過剩的燃料是浪費的;HC及CO的空氣污染物排放都很高,而且耗油量也會高10%。

但是本裝置完全不符合實際狀況的說詞是,當放鬆加速踏板時,也就是怠速時,空氣與燃料的比例非常低,接近1就是λ約爲0.1。一世紀以來,汽車工業非常瞭解空氣與燃料比例控制的重要性,已經開發了各種技術來將耗油量及空氣污染物排放最佳化。但是這不是說所有的車種都最佳化了,即使還沒有也只是很少量。

事實上,即使是相對單純的機械化油器也能維持引擎接近在理想的燃料/空氣混合比例。當燃料/空氣混合比例低於物7:1(λ = 0.5),這一類的混合氣體無法燃燒,實際上,很少看到混合比例低於12:1(λ = 0.8),除非是化油器故障或沒有調整好。例外是非常短的瞬變影響。所以非常難看到理論的耗油量降低高於20%。

在高於化學計量比例下操作時,λ > 1,可以小小的降低耗油量,但是如果不改變點火順序及時間來對應這新的操作條件,最大的效益可能只有5%。在任何狀況下用過剩空氣操作引擎,會增加高毒性的氮氧化物(NOx)空氣污染物排放會導致其他更多的問題。

當然囉,以上的分析顯示,如果引擎現在操作的空氣燃料比例過高,如λ = 0.9以下,使用本裝置增加空氣燃料比例會降低耗油量及空氣污染物排放量。所以,如果安裝這個裝置會有效益嗎?技術上是的,但是有一個更便宜及簡單的方法可以達成同樣的效益。所有化修氣系統及沒有觸媒轉換器的噴油系統都有一顆「比例調節控制螺絲」,你可以用這顆螺絲調節空氣/燃料比例及補償任何系統的磨損及偏移。在年度保養時,標準的一個步驟是用氣體分析儀讀取引擎排氣的空氣/燃料比例,然後在怠速下調整比例調節控制螺絲值到得到正確的資料,典型的是λ = 0.95-1.00 (空氣與燃料比例13.8 - 14.5:1)。

所以,如果你要改良你的耗油量及空氣污染物排放量,第一件也是最重要的事是做定期保養,包含上面說明的調整比例調節控制螺絲。如果因爲化油器磨損或損壞而無法得到正確的混合比例,將化油器修好,兩個方法都比安裝這個裝置便宜,而且引擎的操作會依造製造商原始的設計。很有意思的,我瞭解「調整」實際上是安裝這個裝置的標準步驟之一,也許是調整而不是這個裝置使車子得到明顯的利潤。

另外一個議題是,本裝置基本上在怠速時,就是當駕駛人放開加速踏板使進氣閥完全開啓時,影響最大。在高承載及速度,通過本裝置的引擎空氣比例會顯著的減少,所以空氣的比例,同樣的效益,也會減少。相反的,調整比例調節控制螺絲一般來說,雖然不是每次,會在所有的速度及承載下影響比例,因此在正常開車時也會有效益。

最後,很重要的是要知道空氣量會過高。在怠速時,典型的λ,如前面的說明,是在0.95 - 1.00。 如果引擎的空氣量超過這個範圍有可能會導致無法點火、操作不順、高HC空氣污染物排放及不良的行車狀況。有時候,本裝置會掩蓋這些狀況,因爲額外的空氣會增加怠速,自然的使車子更平順,但是高怠速並不好,因爲會增加耗油量與噪音。

對待車子的一個基本的原則是,將引擎回復到製造商原始出廠的狀態,空氣/燃料比例及怠速,是將耗油量、行車狀況及空氣污染物排放最佳化最好的選項。而不是簡單的像這個裝置一樣,隨機添加空氣,通常會使狀況更壞而不是更好。

我們也會問這個裝置怎麽知道在各種不同的狀況下輸入正確數量的額外空氣,它完全不知道缺多少的空氣(在新型的種,λ偵測器執行這個功能),而且沒有計算,即使調整機制也是非常的粗糙。你自己做判斷下面兩種裝置中哪一種能計算出引擎真正需要的空氣量。裝置一有複雜的電腦控制器,以及溫度、壓力及引擎速度等偵測器,並且在工廠內由熟練的工程師設定,經過上千小時的測試。還是裝置二,一個有彈簧的金屬管?

事實上,有電子噴射系統的車子,即使系統是相對的簡單沒有觸媒轉換器或λ偵測器,都能做得更好。這些系統的設計者在20年前就知道,如果駕駛人在2000 rpm以上放鬆加速踏板,減速或下坡,噴嘴會被完全的關閉。在這燃料切斷的狀況下,耗油量會降低到0,這時增加空氣也不能蔣耗油量降得更低!這就是爭論的重點:也許在1973年這個裝置剛開發上市時,這個裝置很有效,但是引擎技術進步了很多,這個裝置的效益也逐漸消失了。

測試結果

這裏要評估本裝置的一些測試結果,以及爲什麽比一般人的期望低。

首先是,這個裝置有很多的路測耗油量資料,來自一般使用者的描述、以及一些研究單位的半科學研究。雖然在表面上很有說服力,實際上這些資料沒有提供任何的證明。問題是路測耗油量被很多其他的因素影響,例如交通狀況、開車的習慣、氣候、旅程的型式等,本裝置的任何影響都被掩飾了。參閱證言節,討論路測耗油量量測的危險性。

其次是,空氣污染物排放量測都是在怠速狀態下。單安裝本裝置後,很容易看到CO濃度由2%降到0.2%。這就是所謂的「證明」燃燒效率增高很多,燃耗就說本裝置會消除空氣污染物。事實上,這是把狀況過分的簡化了。第一CO的濃度與空氣/燃料比例有關,當CO排放量由2%降到0.2%,並不一定代表把CO「破壞」掉,也許只是增加空氣量的「稀釋」結果,表示空氣增加了5%。

即使CO排放量由2%降低到0.2%是真的,者也只是在怠速下的資料。汽車排放的空氣污染物都是在行駛中排放的;怠速只是一小部份。前面說明過,行駛中本裝置的效益比怠速狀態下降低的很多。空氣污染物排放的認證測試,所有的新設計的車種必須通過,經由仿真的行駛周期量測空氣污染物排放量,因爲在怠速狀況下的空氣污染物排放量不能代表真實世界的污染排放。

而且,不要忘記這些資料是濃度資料而不是絕對的實際排放量。如果通過引擎的氣體量增加,CO的比例會降低,即使總量不變。因此,空氣污染物排放的認證測試使用污染物排放的總質量爲基準,典型的是公克/行駛公里。

第三是,這個裝置有一些「適當的」及「科學的」行駛周期測試。需要這些測試來證明這産品的廣告說辭,可以正面及負面的證明本裝置的效益。本裝置有兩組測試。本裝置的廣告宣稱兩組測試都證明「省很多油及降低很多的一氧化碳及碳水化合物排放」。

第一個測試只測試安裝本産品的排放量,沒有「沒有安裝這裝置」的測試結果。如果沒有「沒有安裝這裝置」的測試結果比較,怎麽能夠宣稱「有很大的改進」?然而,我們能將這些有毒污染物(CO、 HC、及NOx)的資料與其他車輛的測試資料比較。

歐盟一期車輛的空氣污染物排放標準爲:CO = 2.72 g/km、及HC + NOx = 0.97 g/km。而安裝此裝置後的車子的空氣污染物排放量爲CO = 7.85 g/km、及HC + NOx = 4.12 g/km。結論是安裝本裝置後,CO的排放量是標準的三倍,而HC + NOx的排放量爲標準的四倍!所有的歐盟一期車出廠後必須符合這些標準。所以本裝置不但沒有改善空氣污染物排放量,而且更壞。

最重要的一點是,只要有觸媒轉換器就可以符合歐盟一期標準。雖然本裝置的供應商宣稱他們的裝置比觸媒轉換器好,但是上一段的測試結果與廠商的說辭完全相反。

很有意思的,我沒有辦法取得第二個測試的任何資料。如果有測試公司能證明我的産品有效,我一定會主動的出據這份測試報告。所以爲什麽這家廠商不出據這份報告?

再科學界有一句話:「非凡的效果需要非凡的的證據」。對此裝置,理論上本裝置的廣告說辭是難以相信的,因此需要強烈的測試證據來證明這些廣告說辭。對我個人來說,我相信科學突破一定可能,我有很開放的態度。但是一定要有好的科學證據說服我。但是對這個裝置,沒有好的資料。真正需要的是重復的A-B-A行駛測試,這是美國環境保護署評估省油裝置必須要有的測試。雖然這一類的測試需要錢,但是跟廣告的花費比及跟可能獲得的利潤比,這個花費很小但是值得。所以,爲什麽廠商寧願化大錢作廣告,而不願意化小錢作測試呢?而且花的小錢的投資報酬 率一定比大錢高。爲什麽?

對引擎動力的影響

本裝置也宣稱能增加引擎動力。但是這是很能使人相信。原因如下:在最大的動力狀況下,進氣閥是完全的打開(加速踏板踩到底),這時進氣歧管的真空是非常的低,所以本裝置輸入的空氣量非常的低,接近零,因此對引擎一點影響也沒有。我一直在找任何可靠的測試資料(行駛周期測試、加速數資料等)來證明真正的能增加動力,但是就是找不到。我只能找到證言,如「我感覺車子開的比較快」等。而且真正的改進也有可能是來自安裝時作的調整,而更本不是這個裝置。

再另一方面,有很多人懷疑安裝這個裝置會有引擎損壞的風險。當然,引擎排放氣體的最高溫度發生在λ = 1.05,在一些高效能引擎,在滿載時都減少空氣量來降低溫度。因此,如果空氣量過高,是會有引擎損壞的可能性。然而,在滿載時,本裝置輸入的空氣量接近零,因爲進氣閥全開真空接近零,我懷疑損壞引擎的可能性。但是這證明調整引擎的參數不符合原廠設定是很危險的。

對類似裝置的測試

從1970年代早期開始,美國環境保護署對一些省油産品作過測試,包含與本裝置類似的由進氣歧管輸入空氣裝置。這些産品都是使用相對簡單的機械化油器車種測試。美國環境保護署測試的由進氣歧管輸入空氣裝置對耗油量的改良很小,但是在有些狀況下會大量的增加NOx空氣污染物排放。

抗拒金錢的誘惑

本裝置的發明者宣稱有很多汽車公司提供他很多錢來買他的發明。而發明者拒絕這些汽車公司因爲他要自己控制本産品。由邏輯觀點來看,這很難理解。因爲任何公司在付錢時一定需要非常完整的測試資料政明此裝置一定有效果。在有證明前,不可能會提出任何價碼。而且只要證明有效能,這些公司願意付的權利金可不是幾十萬美金,最少會是幾千萬幾億美金的。如果我是這一位發明者,而且我對我自己的發明有信心,我願意花錢取得足夠的測試資料來證明我的發明有效,然後賣最好的價錢。賺錢又容易又快,用這些錢再作別的事情。比自己賣這個産品輕鬆多了。另外的是,如果這個裝置真的有效果,大企業會修改這個裝置然後在法院裏用雄厚的資金讓發明者知難而退讓。所以,在沒有任何測試資料下,有人提供一億美金給這位發明者,他不接受,他的顧問真的該打屁股。但是我也很佩服這位發明家,我做不到。

結論

我很願意看到一個小蝦米發明家的發明能造成汽車工業的技術革命,省油及環保。但是:

1) 這個裝置沒有足夠的證據證明能達到廣告的說辭。

2) 使用這個裝置而忽略了真正能省油及降低空氣污染物排放的方法。

3) 使用這個裝置的風險是無知的新車所有人將觸媒轉換器換掉而安裝這一個裝置,結果會不勘設想。

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