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技術專文

表一、發電機黑煙改善評估

改善方向 改善方法 改善評估 可行性

黑煙稀釋 調整排氣百葉方向，利用散熱風扇吹散黑煙 防水問題以及改善效果不大 X

黑煙處理 排煙管口加裝濾網過濾 濾網無法耐溫至650度C X
黑煙導入屋頂中央廢氣處理系統(Central Scrubber) 水洗 管路壓差 > 24英吋水柱 背壓易造成機組跳機 X
排煙管加裝黑煙過濾器 過濾器濾芯耐溫至1500度C O
源頭減量 引擎機組3大調校與2大改善 與原廠技師討論確認 O

首先透過四行程柴油引擎的各曲軸
圖一、各行程與曲軸轉角的關係 [1]
轉角對應關係，如 圖一，尋找著機
會，並細部分解：進氣、壓縮、動
力、排氣四個行程 ( 如 圖二～圖五 )， 上死點
進氣門開 排氣門關
了解柴油機組運作情況。
動力
壓縮
接著我們了解柴油引擎的燃燒系統
設計，可分成間接噴射與直接噴射
兩類，直接噴射引擎具有較低的燃
油消耗率，但噪音大，且 NOx 與
PM 的汙染較高，通常用於重型柴
油引擎，而間接噴射引擎則以輕型 進氣
排氣
柴油車為主。由於間接噴射與直接 排氣門開
排氣門關
噴射引擎的燃燒方式不同，影響其
表示進氣行程
汙染排放的因素也不一樣，但都須 表示壓縮行程
下死點 表示動力行程
面對如何同時降低 NOx 與 PM 排 表示排氣行程
放的問題。NOx 與 PM 的排放間有
相互消長的關係，即改善了 NOx
很可能會造成 PM 的劣化，反之亦
然，這與柴油引擎燃燒特性有關。 phase)，最後一直到所有燃料皆燃 噴油正時調整
燒完畢，此稱為最後燃燒階段 (Late
柴油引擎的燃燒可分為三個階段， 噴油正時會影響油滴噴在燃燒室內
combustion phase) 。
如 圖六所示。燃料噴進氣缸後並不 的位置與角度，也會影響點火延遲
會馬上開始燃燒，由高壓噴嘴噴出 柴油引擎 NOx 形成主要是燃燒溫 時間。噴油正時的影響對於直噴式
的液態燃料顆粒需要揮發成氣態， 度太高所致，其主要發生點在預混 引擎比間接噴射引擎較顯著。噴油
與空氣混合，形成空燃比適當的混 燃燒的階段。而 PM 的形成是燃燒 正時提早會使燃燒最高壓力較早發
合氣，達到自然的溫度與壓力，才 不完全所致，主要是發生在擴散燃 生，燃燒溫度增加，同時拉長點火
會開始燃燒。 燒的階段。若降低點火延遲，使預 延遲，此預混燃燒階段的燃料量增
混燃燒階段的燃料量減少，可改善 加，故 NOx 會增加，但 HC 則因燃
自開始噴油到開始燃燒的階段稱
NOx，但擴散燃燒階段的燃料量就 燒良好而減少。延後噴油正時雖然
為點火延遲 (Ignition Delay)。而開
會增加，使 PM 增加。 [3]
始燃燒後，再點火延遲階段噴入 可以降低 NOx，但因燃燒最高壓力
的燃料因已與空氣混合良好，會 發的時間延後，活塞做功量減少，
迅速燒完，此階段稱為預混燃燒 耗油率增加。此外延後噴油正時會
(Premixed combustion phase)。在 擬定對策與攻堅 減少ＰＭ的氧化，並使黑煙增加。
燃料瞬間燃燒，氣缸內會有相當大 由於汙染產生的機制十分複雜，最
的溫度與壓力變化，也會在氣缸內 好能依據引擎的轉速與負載來調整
形成高溫區。此時噴油嘴仍持續噴 根據柴油引擎四行程的工作原理， 噴油正時，就像汽油引擎的點火控
油，這個時間所噴進氣缸的燃料會 以及柴油燃燒之汙染的相對應關 制一樣，可同時減少 NOx 與 PM
形成擴散火焰，此階段稱為擴散燃 係，我們決定開始進行下列三項改 排放。為此我們調整了機組噴油正
燒 (Mixing-controlled combustion 善。 時，將噴油時間提前 1 度 ( 原廠設

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