Transcript 高速機車引擎技術發展

元智大學
工程概論 授課講義
高速機車引擎之技術發展
授課教師:徐澤志
元智大學-實驗力學實驗室
技
術
重
點

1、吸氣系統及高速系統之高速化調諧。

2、高燃燒效率之達成:高效率之燃燒室形狀
及適切油氣混。

3、熱效率之提升。

4、機械摩擦損失馬力之降低:特別是曲軸
活塞組及閥門機構之損失。
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
5、震動減低:適當的配重塊設計、曲軸剛性
及引擎懸掛剛性。

6、冷卻性能及潤滑性能之適切化。

7、曲軸系及閥門機構之高速對應。

8、傳動系統之高速對策。
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圖一:日本250~400c.c最大馬力分佈圖
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一、吸氣系統及排氣系統之高速化調階

維持較高的吸入效率，確保較大的有效
壓力，達到高轉速、高壓力與高扭力。
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技
術
關
鍵
1、空氣濾清容積。
 2、進氣管形狀。
 3、汽缸頭氣道形狀及閥座形狀。
 4、進氣遮蔽效應少的燃燒室形狀。
 5、排氣管形狀及消音器。

(1)、進排氣管管徑管長。
(2)、進排氣閥有效開口面積增大。
(3)、進排氣閥開度重疊角。
(4)、行進時風壓之有效利用。
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二、高燃燒效率之達成
1、高壓縮比的設計。
 2、S/V值降低。
 3、火星塞位置中心化。
 4、緊密(COMPACT)設計的燃燒室。
 5、燃燒室及活塞頂之面粗度要求提高。
 6、點火性要好。
 7、燃料之霧化要佳。
 8、進氣翻滾流(TUMBLE)及渦流(SWIRL)適度
增加。

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三、熱效率之提升

1、適度的壓縮比。

2、連桿長度增加。

3、旁漏氣體(BLOY-BY GAS)減少。

4、機油消秏(LOC)減少。
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四、機械摩擦損失之馬力降低

1、活塞之往復滑動損失 : 30~40%。

2、曲軸傳動軸油泵之轉動損失 : 10~20%。

3、閥機構之滑動損失 : 15~20%。

4、PUMPING LOSS : 10~15%。
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五、震動減低

1、適當的曲軸平衡率設定。

2、加平衡軸。

3、增加引擎及中架剛性。
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六、冷卻性能和滑動性能適切化

1、使用水冷卻系統。

2、水溫需適度控制。

3、機油泵的容量要適當。
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七、曲軸系及閥檢益之高速對應

(一)、曲軸系統之高速化對策。

(二)、閥門機構之高速化對策。
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(一)、曲軸系統之高速化對策
1、曲軸剛性需提高。
 2、連桿大端給油方式需適當。
 3、軸承處(PIN FILLET)之應力集中降低。
 4、活塞和連桿輕量化。
 5、連桿螺絲之疲勞強度及分離安全率。
 6、適當的曲軸平衡率。
 7、曲軸之懸出(OVER HANG)不可太長。

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(二)、閥門機構之高速化對策

1、閥漂離(FLOATING)、反跳(BOUNCING)之
引擎轉速安全率設定。

2、閥機構零件之輕量化及高剛性。

3、閥彈簧之自然頻率要高。

4、凸輪輪廓設計。

5、凸輪及軸承需有足夠潤滑。
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八、傳動系統之高速對策

1、齒輪噪音之對策。

2、齒輪強度。

3、摩秏損失減少。
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結
論
技術重點:

1、材料及熱處理。

2、結構強度數值分析。

3、精度要求。

4、平面軸承的使用。

5、一體式曲軸。

6、多閥機構設計。
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圖二:機車引擎測試發展項目
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