2013年12月28日 星期六

汽車相關議題:沒有完全燃燒的燃料

一些省油裝置的說辭是即使狀況很好的新型引擎,會有15到20%的燃料無法在引擎內完全燃燒,直接排放到大氣形成空氣污染或在觸媒轉換器裏燃燒,沒有提供任何的動力。因此,如果降低沒有完全燃燒的燃料,則可以大大的降低耗油量。

但是事實呢?任何狀況良好的新型引擎在正常的操作溫地下址有1 - 2%的輸入燃料煤有燃燒完全,即使是在通過觸媒轉換器之前。我研究過過去十年內上百件引擎測試資料,幾乎所有型式的引擎效率都是一致的只有1到2%的燃料沒有完全燃燒。只有老舊及狀況非常差的引擎15到20%的燃料沒有燒完全。以下的計算證明引擎的效率高於98-99%。

假設一輛車的耗油量是每公升跑12.5公里,在測試時使了約0.32公升的燃料。而汽油的密度是0.75,這就是240公克。而在測試的年代,最大允許的沒有完全燃燒的燃料是10公克,或4.1%。自重1970年起最大允許的沒有完全燃燒的燃料量降低很多。

現在再看一下排氣中最大的碳水化合物濃度,ppm。用英國爲例,最大空氣污染物排放濃度是1200 ppm,每百萬份空氣中的污染物含量。要將1200ppm轉換成量,我們必須要知道在燃料/空氣混合氣體的碳水化合物濃度。

爲了簡化估算,假設燃料是丙烷(C3H8)。空氣與燃料的燃燒重量比例爲15份空氣比1份丙烷。因爲丙烷的密度是2.0 kg/m3而空氣的比重是1.3,它們的體積比是23:1。如此,輸入的燃料/空氣混合氣體含45,000 ppm的碳水化合物,這代表英國的測試最大碳水化合物濃度,1,200 ppm,是2.7%。請注意,這是最大值,超過這一數值汽車不得在路上行駛。大部份的汽車的空氣污染物排放量比這低很多。當然,這是極度的簡化,汽油與丙烷雖然不同,但是也差不了多遠。

這觀察的結果:排氣中的不完全燃燒碳水化合物只是輸入燃料的1-2%,也引致另一個重點:進一部的降低空氣污染物排放,雖然對環境很好,並不會自動的代表能顯著的降低耗油量。一些省油産品說降低空氣污染物排放量,例如降低100 ppm或50 ppm,是很清楚的證明能降低耗油量。但是在排氣中的100 ppm不完全燃燒碳水化合物只能代表0.02%輸入的燃料,所以這不是事實!另外,驗車的空氣污染物排放量隨著測試到測試而改變,特別是被觸媒的溫度影響很大,將車子開了一段時間後,觸媒轉換器會更熱,去除有毒空氣污染物排放更有效。因爲這些原因,美國環境保護署的測試省油産品指南特別排除用驗車空氣污染物排放量測值作爲這些産品有效性的證明。

有些評論是這些分析忽略了逃脫主燃燒室的燃料,例如留在缸蓋墊片空隙然後在衝程結束後再燃燒後排出汽缸。這些燃料不會在排氣中顯示爲沒有完全燃燒的燃料,但是也沒有成爲引擎的動力輸出。這一類的資料很少,但是我看到的幾份報告顯示其量與沒有完全燃燒的燃料量相當,如此上面說的1 - 2%可能會升高成爲2 - 4%,但是還是比這一類省油裝置宣稱的15 - 20%低。

而且,不要忘記延遲燃燒會增加排氣的溫度。如果這些沒有燃燒完全的廢氣量很大,在燃燒後,排氣的溫度也會很高。溫度過高會燒掉觸媒使其無效,有毒的空氣污染物排放也會大量的增加。所以,說引擎廢氣的不完全燃燒的燃料含量很高是很不合理,因爲觸媒轉換器都沒有燒掉。

另外一個說辭是沒有完全燃燒的燃料通過汽缸環進入引擎機油箱。是的,當在冷啟動時這是可能,因爲進氣系統是冷的燃料不能適當的蒸發揮化,很多的汽油進入機油箱。但是當引擎升溫時,機油箱裏的汽油會再次沸騰經過曲軸箱呼吸系統進入進氣歧管,與輸入的燃料/空氣混合氣體混合而正常的燃燒乾淨。很清楚的,沒有大量的淨汽油流入機油箱,否則汽油會很快的流出機油箱的量油計管。

在這裏要注意的是,經常跑短途的車子通常升溫都不夠,汽油稀釋機油會成爲很嚴重的問題。這種車子歡機油的頻率要比一般車子高。即使如此,實際施去的汽油量也很少。

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