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1 高 英 高 級 工 商 職 業 學 校 Kao Ying Industrial Commercial Vocational High School 教 師 行 動 研 究 ( 專 題 製 作 ) 報 告 三 分 鐘 進 行 曲 老 師 姓 名 : 鄭 永 成 老 師 科 別 : 汽 車 科 中 華 民 國 101 年 07 月 i

2 中 文 摘 要 現 今 社 會 中, 汽 機 車 排 放 廢 氣 已 越 來 越 嚴 重, 我 國 的 汽 機 車 密 度 高 居 世 界 第 一 位, 每 平 方 公 里 約 367 輛, 為 美 國 的 17 倍, 由 於 國 民 環 保 意 識 提 高, 生 存 環 境 品 質 要 求 也 提 昇, 所 以 在 車 輛 密 度 無 法 降 機 之 前, 低 排 放 車 輛 是 目 前 台 灣 唯 一 要 走 的 路 這 樣 除 了 會 造 成 溫 室 效 應, 空 氣 品 質 也 越 來 越 差, 也 對 我 們 人 體 造 成 不 少 的 傷 害, 而 溫 室 效 應 對 地 球 的 傷 害 有 地 球 表 面 溫 度 增 加 冰 山 融 化 海 平 面 上 升 全 球 氣 候 轉 變 傷 害 人 體 抗 病 能 力 受 高 濃 度 臭 氧 影 響 地 區 擴 大 許 多 動 植 物 面 臨 絕 種 的 危 機 動 物 大 遷 移 等 等 雖 然 機 動 車 輛 排 放 標 準 不 斷 提 高, 但 由 於 車 輛 數 量 不 斷 增 加, 車 輛 排 放 廢 氣 所 帶 來 的 空 氣 污 染 問 題, 就 與 日 俱 增 而 我 們 所 做 此 專 題 的 主 要 目 的, 就 是 希 望 能 夠 減 少 廢 氣 的 排 放 量, 而 汽 機 車 排 放 廢 氣 影 響 空 氣 汙 染 的 氣 體 以 一 氧 化 碳 (CO) 碳 氫 化 合 物 (HC) 氮 氧 化 物 (NOx) 為 主 HC 是 為 燃 燒 之 汽 油, 而 經 陽 光 照 射 後 會 形 成 光 化 煙 霧, 吸 入 體 內 量 過 多 會 發 生 眼 睛 喉 嚨 刺 痛 ;CO 為 汽 油 燃 燒 不 完 全 之 有 毒 氣 體, 無 色 無 味, 吸 入 後 能 與 紅 血 球 結 合 取 代 氧 氣, 吸 入 量 少 時 會 頭 痛 目 眩, 吸 入 過 多 會 昏 迷 甚 至 死 亡 ;NOx 為 汽 缸 燃 燒 高 溫 所 產 生, 與 紅 血 球 結 合 的 力 量 為 CO 的 一 千 倍, 當 吸 入 量 過 多 會 發 生 氣 喘 肺 水 腫 等 症 狀, 而 這 些 氣 體 對 人 體 的 影 響 極 大 許 多 駕 駛 在 路 邊 等 人, 為 了 吹 冷 氣 聽 音 樂, 或 認 為 熄 火 後, 再 發 動, 可 能 傷 害 引 擎, 因 此, 不 會 熄 火, 但 一 時 方 便, 卻 造 成 嚴 重 污 染, 環 保 署 研 究, 一 輛 汽 車 如 果 每 天 怠 速 30 分 鐘, 一 年 浪 費 640 公 升 汽 油, 且 排 放 出 1.4 噸 二 氧 化 碳 此 專 題 就 是 針 對 這 些 狀 況 去 做 改 善, 我 們 希 望 機 車 在 怠 速 超 過 三 分 鐘 時 能 自 動 熄 火, 這 樣 一 來 便 可 減 少 廢 氣 的 產 生 與 溫 室 效 應 的 嚴 重 程 度 ii

3 目 錄 中 文 摘 要... 錯 誤! 尚 未 定 義 書 籤 目 錄... iii 表 目 錄... iv 圖 目 錄... 錯 誤! 尚 未 定 義 書 籤 壹 前 言...1 一 製 作 動 機...1 二 製 作 目 的...1 三 製 作 架 構...1 四 製 作 預 期 成 效... 錯 誤! 尚 未 定 義 書 籤 貮 理 論 探 討...3 參 專 題 製 作... 錯 誤! 尚 未 定 義 書 籤 一 設 備 及 器 材... 錯 誤! 尚 未 定 義 書 籤 二 製 作 方 法 與 步 驟... 錯 誤! 尚 未 定 義 書 籤 三 專 題 製 作... 錯 誤! 尚 未 定 義 書 籤 肆 製 作 成 果.4 伍 結 論 與 建 議... 錯 誤! 尚 未 定 義 書 籤 一 結 論... 錯 誤! 尚 未 定 義 書 籤 二 建 議... 錯 誤! 尚 未 定 義 書 籤 參 考 文 獻... 錯 誤! 尚 未 定 義 書 籤 iii

4 表 目 錄 表 一 材 料 表 17 iv

5 圖 目 錄 圖 一 製 作 架 構 6 圖 二 機 械 式 10 圖 三 煞 車 燈 電 路 圖 11 圖 四 鋁 電 解 電 容 鉭 電 解 電 容 14 圖 五 超 高 電 容 器 的 外 型 14 圖 六 陶 瓷 電 容 器 15 圖 七 雲 母 電 容 器 15 圖 八 Sanyo OSCON 固 態 電 容 16 圖 九 噴 霧 器 原 理 17 圖 十 空 氣 孔 之 作 用 原 理 17 圖 十 一 文 氏 管 原 理 18 圖 十 二 文 氏 管 作 用 時 機 18 圖 十 三 磁 電 機 點 火 系 統 簡 圖 19 圖 十 四 點 火 時 間 的 位 置 20 圖 十 五 電 路 草 圖 22 圖 十 六 麵 包 板 23 圖 十 七 模 組 23 圖 十 八 節 氣 門 怠 速 接 點 電 路 圖 24 圖 十 九 實 車 節 氣 門 怠 速 接 點 24 圖 二 十 555 晶 片 電 路 圖 25 圖 二 一 電 路 板 上 測 試 電 路 圖 25 圖 二 二 儀 錶 板 的 轉 速 表 25 圖 二 三 儀 錶 板 的 轉 速 表 ( 熄 火 狀 態 ) 25 v

6 壹 前 言 一 製 作 動 機 台 灣 近 年 來 已 由 開 發 中 國 家 邁 入 先 進 國 之 列, 在 此 期 間 所 進 行 之 開 發 及 經 濟 活 動, 台 灣 在 環 境 品 質 之 下 降 及 環 境 問 題 之 嚴 重 性 不 容 忽 視, 其 中 機 動 車 輛 大 增 : 西 元 2009 年 5 月 臺 灣 地 區 機 動 車 輛 登 記 數 達 萬 輛, 平 均 每 平 方 公 里 401 輛, 較 西 元 2007 年 底 成 長 一 倍 機 動 車 輛 的 高 度 成 長 雖 帶 來 了 行 的 方 便, 但 其 排 放 的 大 量 一 氧 化 碳 碳 氫 化 合 物 及 氮 氧 化 物 卻 是 造 成 空 氣 污 染 的 主 因 空 氣 污 染 在 無 形 無 聲 無 息 中, 逐 漸 侵 蝕 我 們 的 黏 膜 肺 部 神 經 系 統 骨 骼 組 織, 就 像 慢 性 謀 殺 的 劊 子 手, 自 然 界 中 有 許 多 的 含 碳 物 質, 如 一 氧 化 碳 二 氧 化 碳, 而 這 些 污 染 物 大 多 是 來 自 汽 機 車 的 排 放 廢 氣 現 在 地 球 上 的 溫 室 效 應 汙 染 越 來 越 嚴 重, 環 境 早 已 不 如 從 前, 因 此 政 府 及 世 界 各 地 都 越 來 越 重 視 此 問 題, 而 台 灣 政 府 正 在 開 始 實 施 機 動 車 輛 怠 速 管 理 辦 法 這 條 法 規, 來 減 緩 溫 室 效 應 對 地 球 環 境 的 傷 害, 讓 我 們 的 地 球 資 源 可 以 更 永 續, 而 我 們 一 方 面 為 了 不 讓 人 民 受 罰, 另 一 方 面 也 是 想 透 過 此 專 題, 讓 人 們 對 地 球 的 傷 害 越 來 越 減 緩, 讓 地 球 可 以 活 更 長 久 二 製 作 目 的 近 年 來 溫 室 效 應 的 情 況 並 沒 有 改 善, 重 要 的 因 素 大 部 分 來 自 汽 機 車 所 排 放 出 來 的 廢 氣, 但 汽 機 車 已 成 為 全 球 的 代 步 工 具, 要 停 止 駕 駛 汽 機 車 並 不 是 一 件 簡 單 的 事, 但 如 果 一 直 放 任 問 題 不 管 還 是 不 會 解 決, 因 此 我 們 的 專 題 就 是 希 望 能 改 善 這 個 問 題, 而 我 們 的 想 法 是 想 讓 汽 車 在 怠 速 超 過 三 分 鐘 時, 能 自 動 熄 火, 這 樣 一 來 也 配 合 政 府 擬 定 的 機 動 車 輛 怠 速 管 理 辦 法, 雖 然 此 專 題 不 能 完 全 改 善 溫 室 效 應 的 問 題, 但 至 少 可 以 降 低 嚴 重 程 度, 達 到 減 少 廢 氣 排 放 的 效 果 三 製 作 架 構 圖 一 製 作 架 構 本 專 題 是 利 用, 節 氣 門 位 置 感 知 器 傳 送 5 伏 特 的 訊 號 電 壓, 經 過 NE555 晶 片 控 制 電 阻 對 電 容 器 充 電, 當 電 容 器 充 飽 電 斷 路, 使 引 擎 熄 火 1

7 四 製 作 預 期 成 效 此 專 題 預 期 製 作 一 個 在 汽 車 怠 速 三 分 鐘 時 可 以 自 動 熄 火 的 裝 置, 我 們 希 望 利 用 此 裝 置, 能 夠 做 到 降 低 汽 機 車 所 排 放 出 的 廢 氣, 剛 好 也 配 合 政 府 擬 定 的 機 動 車 輛 怠 速 管 理 辦 法, 至 此 也 希 望 可 以 降 低 溫 室 效 應 的 嚴 重 程 度 2

8 貮 理 論 探 討 一 內 燃 機 的 作 動 原 理 內 燃 機 雖 然 是 在 汽 缸 內 燃 燒 燃 料, 並 利 用 燃 燒 產 生 的 氣 體 膨 脹 推 動 機 械 產 生 運 動, 但 因 設 計 不 同 或 使 用 燃 料 不 同, 而 使 動 作 原 理 與 構 造 有 所 差 異, 若 依 動 力 的 產 生 方 式, 大 部 份 可 分 類 為 往 復 式 內 燃 機 迴 轉 式 引 擎 噴 射 引 擎 火 箭 引 擎 等 ( 一 ) 往 復 式 內 燃 機 的 種 類 : 如 四 行 程 引 擎 二 行 程 引 擎 柴 油 引 擎 等 1. 四 行 程 引 擎 的 作 動, 即 是 吸 入 燃 料 與 空 氣 結 合 的 混 合 氣, 壓 縮 混 合 氣, 並 燃 燒 產 生 氣 體 膨 脹 以 推 動 活 塞 作 動, 最 後 並 排 出 燃 燒 過 的 廢 氣, 這 個 過 程 分 成 四 個 步 驟 (1) 進 氣 行 程 : 活 塞 下 行 且 進 氣 門 打 開, 將 空 氣 與 燃 料 ( 如 汽 油 柴 油 等 ) 的 混 合 氣 吸 入 汽 缸 中 (2) 壓 縮 行 程 : 進 氣 門 關 閉 且 活 塞 上 行, 壓 縮 混 合 氣 使 其 體 積 變 小 (3) 動 力 行 程 : 在 壓 縮 的 混 合 氣 中 使 火 星 塞 點 火, 使 氣 體 燃 燒 爆 發 膨 脹, 推 動 活 塞 下 行 產 生 動 力 (4) 排 氣 行 程 : 此 時 排 氣 門 打 開 活 塞 再 度 往 上, 將 燃 燒 後 之 廢 氣 排 出 汽 缸 外 2. 二 行 程 引 擎 : 四 行 程 引 擎 的 四 個 行 程 中, 只 有 一 個 行 程 會 產 生 動 力, 二 行 程 引 擎 將 進 氣 和 壓 縮 混 合 氣 的 作 動, 合 在 同 一 行 程 中 進 行, 而 將 爆 發 與 排 氣 的 作 動, 在 接 下 來 的 行 程 中 同 時 進 行, 故 二 行 程 引 擎 是 兩 個 行 程 中, 就 有 一 個 行 程 能 可 產 生 動 力 (1) 第 一 行 程 : 活 塞 上 行 壓 縮 混 合 氣, 同 時 在 曲 軸 箱 內 吸 入 混 合 氣 (2) 第 二 行 程 : 混 合 氣 點 火 爆 發 後 推 動 活 塞 往 下 行, 同 時 壓 縮 在 曲 軸 箱 中 之 混 合 氣 由 旁 通 道 進 入 汽 缸 排 出 燃 燒 後 所 產 生 的 廢 氣 二 行 程 引 擎 需 要 作 動 的 機 件 比 四 行 程 引 擎 少, 構 造 較 輕 巧, 但 由 於 排 氣 時 同 時 進 氣, 故 容 易 將 燃 燒 不 完 全 的 氣 體 排 出, 造 成 燃 料 的 損 失 和 空 氣 污 染 3. 柴 油 引 擎 : 柴 油 引 擎 簡 單 的 說 就 是 壓 縮 空 氣 著 火, 使 引 擎 產 生 動 力, 而 不 是 利 用 火 星 塞 點 火, 而 是 壓 縮 吸 入 的 空 氣, 把 空 氣 壓 縮 到 一 定 的 溫 度, 然 後 在 此 高 溫 高 壓 的 空 氣 中 噴 入 燃 料 ( 重 油 或 柴 油 ), 使 燃 料 著 火 產 生 爆 炸, 壓 縮 活 塞 作 動 柴 油 引 擎 幾 乎 可 適 合 蔬 菜 油 天 然 氣 到 高 辛 浣 值 汽 油 的 任 何 燃 料, 然 而 最 適 合 及 最 常 採 用 的 是 柴 油, 其 揮 發 性 比 汽 油 低, 閃 火 點 較 汽 油 高 ( 約 在 攝 氏 75 度 左 右 ), 火 災 危 險 性 低 且 價 格 便 宜 ; 與 汽 油 引 擎 做 比 較, 柴 油 引 擎 的 優 點 為 燃 料 價 格 便 宜 熱 效 率 高 不 需 點 火 裝 置 或 化 油 器 低 速 時 扭 力 強, 缺 點 則 為 引 擎 重 量 噪 音 振 動 大 較 難 發 動 製 造 成 本 高, 常 用 於 大 卡 車 船 農 業 機 械 大 樓 備 用 電 源 發 電 機 等 4. 迴 轉 式 引 擎 : 迴 轉 式 引 擎, 並 沒 有 像 活 塞 式 引 擎 般, 利 用 活 塞 在 汽 缸 內 上 下 移 動, 而 產 生 動 力 ; 轉 子 引 擎 並 沒 有 活 塞 汽 缸 等 設 計, 它 是 利 用 一 個 或 以 上 的 三 角 形 轉 子, 在 引 擎 內 轉 動 而 發 出 動 力 ; 但 推 動 轉 子 運 轉 的 原 理, 則 和 其 他 的 活 塞 式 引 擎 一 樣, 利 用 火 星 塞 點 火 在 燃 燒 室 內 的 混 合 氣, 從 而 產 生 動 力 5. 噴 射 引 擎 : 是 利 用 燃 料 燃 燒 產 生 高 溫 高 壓 的 氣 體 向 後 方 強 力 噴 出, 因 得 到 反 作 用 力 的 效 3

9 果 而 前 進, 噴 射 引 擎 燃 燒 燃 料 時 需 用 到 空 氣 中 的 氧, 故 只 能 在 大 氣 層 中 飛 行 6. 火 箭 引 擎 : 火 箭 引 擎 與 噴 射 引 擎 原 理 相 同, 但 使 用 液 態 氧 或 過 氧 化 氫 來 助 燃, 完 全 不 需 要 空 氣, 因 可 飛 到 大 氣 層 以 外 參 考 資 料 : 二 引 擎 的 運 轉 引 擎 的 運 轉 需 使 用 燃 料, 如 石 油, 主 要 由 氫 (H) 及 碳 (C) 兩 種 元 素 構 成, 而 這 類 型 的 燃 料 稱 為 碳 氫 化 合 物 燃 料, 在 引 擎 中 完 全 燃 燒, 這 兩 種 元 素 會 和 第 三 種 元 素 結 合, 即 氧 (O) 也 就 是 大 家 所 呼 吸 的 空 氣 在 燃 料 燃 燒 中, 其 溫 度 會 升 高, 可 能 高 達 3316, 這 樣 的 高 溫 在 引 擎 內 會 產 生 壓 力, 並 使 引 擎 運 轉, 產 生 動 力 汽 車 引 擎 有 三 個 或 更 多 個 汽 缸, 每 一 汽 缸 有 一 活 塞 上 下 運 動, 引 擎 必 須 要 有 燃 料, 才 能 讓 活 塞 上 下 作 動, 重 力 大 氣 壓 力 及 真 空 使 燃 料 進 入 汽 缸 內 燃 燒 而 產 生 動 力, 在 汽 缸 的 頂 部 最 少 會 有 兩 個 汽 門 口, 汽 門 口 是 汽 缸 蓋 內 的 通 道, 每 一 開 口 中 間 都 有 一 隻 汽 門, 汽 門 可 被 打 開 或 關 閉, 以 控 制 液 體 或 氣 體 的 進 出, 引 擎 氣 門 是 一 長 桿 上 帶 著 圓 投 的 栓 塞, 由 汽 門 機 構 驅 動 在 適 當 時 間 上 下 移 動, 汽 門 關 閉, 則 無 空 氣 燃 料 混 合 氣 或 引 擎 排 出 之 廢 氣 能 進 出 在 活 塞 通 過 其 最 低 點 ( 稱 為 下 死 點 ), 並 開 始 往 上 運 動 使, 進 氣 門 關 閉, 當 活 塞 往 上 運 動, 空 氣 燃 料 混 合 氣 被 壓 縮 到 一 個 小 空 間 ( 即 燃 燒 室 ) 接 近 最 高 點 ( 稱 為 上 死 點 ) 時, 點 火 系 統 產 生 火 花, 並 傳 到 火 星 塞, 點 火 點 燃 壓 縮 過 的 空 氣 燃 料 混 合 氣, 可 產 生 高 壓, 其 壓 力 可 高 達 600PSI 此 壓 力 在 活 塞 上 造 成 向 下 推 力, 把 活 塞 向 下 推, 帶 動 連 桿, 轉 動 曲 柄 軸, 在 轉 動 各 齒 輪 再 傳 到 變 速 箱 將 動 力 傳 至 車 輪 參 考 資 料 : 三 起 動 系 統 概 述 不 管 是 汽 油 引 擎 或 是 柴 油 引 擎 都 必 須 經 進 氣 壓 縮 動 力 排 氣 之 過 程 才 可 以 作 動, 所 以 引 擎 開 始 運 轉 都 需 要 搖 轉 飛 輪 去 帶 動 曲 軸 而 起 動 系 統 的 功 用 是 利 用 電 瓶 的 電 力 使 起 動 馬 達 旋 轉, 進 而 搖 動 引 擎, 使 引 擎 發 動 起 動 系 統 轉 動 飛 輪 帶 動 曲 軸 進 而 使 引 擎 汽 缸 內 的 活 塞 作 往 復 式 直 線 運 動, 活 塞 進 行 直 線 往 復 運 動, 開 始 一 連 串 的 進 壓 動 排 動 作, 使 引 擎 持 續 運 轉 一 起 動 馬 達 的 功 能 1. 起 動 馬 達 主 要 的 功 能 是 把 電 能 轉 換 為 機 械 能, 透 過 點 火 開 關 即 可 使 引 擎 轉 動 2. 藉 由 馬 達 電 樞 軸 上 面 之 小 齒 輪 驅 動 引 擎 上 的 飛 輪, 藉 此 搖 動 引 擎 的 曲 軸 柄 3. 馬 達 上 小 齒 輪 與 飛 輪 齒 數 比 大 概 為 1:15~20, 意 味 著 馬 達 電 樞 需 轉 動 15~20 次, 才 可 使 引 擎 轉 動 一 轉 二 起 動 馬 達 簡 易 的 構 造 4

10 1. 外 殼 : 以 軟 鋼 所 製 成 的 圓 形 鋼 筒, 目 的 為 固 定 磁 極, 作 為 磁 力 線 的 迴 路 2. 磁 場 與 線 圈 磁 極 : 如 同 電 磁 鐵 的 材 料, 以 磁 場 線 圈 環 繞 在 導 體 ( 磁 極 ) 的 外 線 圈, 通 電 後 馬 上 產 生 磁 場, 分 成 N 極 及 S 極, 使 用 螺 絲 固 定 在 外 殼 3. 電 樞 : 是 由 軸 鐵 心 整 流 子 電 樞 線 圈 絕 緣 物 等 物 品 組 成, 鐵 芯 以 矽 鐵 片 堆 疊 而 成, 目 的 為 減 少 渦 流 ; 鐵 芯 上 開 直 槽 用 以 容 納 電 樞 線 圈, 電 樞 線 圈 是 以 銅 條 環 繞 而 成, 每 一 線 圈 只 有 一 條 線 與 一 片 整 流 子 相 接, 整 流 子 接 受 電 瓶 的 電, 並 使 之 送 經 電 樞 線 圈 ; 整 流 子 是 由 銅 片 組 成, 中 間 隔 以 雲 母, 排 成 一 圈 4. 電 刷 功 用 : 可 以 使 較 大 的 電 流 流 入 轉 動 的 馬 達 電 樞 線 圈 中, 平 時 為 一 小 塊 的 導 電 材 料 抵 靠 於 電 樞 線 圈 上 的 整 流 子 5. 蓋 板 : (1) 後 蓋 板 : 整 流 子 端 的 蓋 板, 可 支 撐 電 樞 安 裝 電 刷, 中 央 有 一 個 軸 承, 及 一 銅 套, 可 加 以 潤 滑 (2) 前 蓋 板 : 傳 動 端 的 蓋 板, 可 支 撐 電 樞 保 護 傳 動 機 構, 中 央 也 有 軸 承 及 銅 套, 可 加 以 潤 滑 參 考 資 料 : 四 汽 車 煞 車 燈 開 關 一. 煞 車 燈 電 路 簡 述 煞 車 燈 是 由 煞 車 燈 開 關 控 制, 不 需 經 過 點 火 開 關 啟 動, 而 煞 車 燈 開 關 操 控 方 式 有 分 機 械 式 油 壓 式 和 空 氣 式 二. 煞 車 燈 開 關 操 控 方 式 介 紹 1. 機 械 式 : 機 械 式 煞 車 燈 開 關 裝 置 於 踏 板 上, 當 受 踏 板 彈 簧 拉 回 踏 板 造 成 踏 板 壓 迫 開 關, 使 煞 車 燈 點 亮, 如 圖 二 圖 二 機 械 式 2. 油 壓 式 : 油 壓 式 煞 車 燈 開 關 裝 置 於 總 泵 上, 當 煞 車 踏 板 踩 下, 油 壓 推 動 膜 片 使 開 關 導 通, 煞 車 燈 點 亮 3. 空 氣 式 : 空 氣 式 煞 車 踏 板 踩 下 時, 壓 縮 空 氣 進 入 開 關 推 動 膜 片, 使 煞 車 燈 點 亮 踏 板 放 鬆 時, 5

11 開 關 中 的 彈 簧 使 膜 片 退 回, 煞 車 燈 熄 滅 汽 車 煞 車 燈 電 路 圖 煞 車 燈 工 作 情 形 電 路 經 由 電 瓶 正 極 流 出, 不 經 過 發 火 開 關, 而 是 由 煞 車 燈 開 關 控 制, 當 踏 板 採 下, 開 關 接 點 導 通 使 煞 車 燈 點 亮 ( 如 圖 三 所 示 ) 圖 三 煞 車 燈 電 路 圖 五 汽 ( 機 ) 車 排 氣 對 人 體 與 環 境 的 影 響 汽 機 車 排 放 的 空 氣 污 染 物 是 來 自 燃 油 的 燃 燒 或 蒸 發 之 後 所 產 生 的 廢 氣, 污 染 物 依 照 性 質 可 分 成 氣 狀 污 染 物 以 及 粒 狀 污 染 物, 氣 狀 污 染 物 包 括 有 HC NOX CO, 以 及 其 它 經 光 化 學 所 產 生 的 O3 過 氧 硝 酸 乙 醯 脂 而 粒 狀 污 染 物 依 照 粒 徑 的 大 小 區 分 為 10μm 以 下 的 微 小 顆 粒 對 人 體 健 康 的 影 響 較 大 1. 粒 狀 污 染 物 車 輛 所 排 放 出 的 粒 狀 污 染 物 主 要 是 來 自 於 柴 油 引 擎 車 所 排 放 的 黑 煙 和 機 器 腳 踏 車 所 排 放 的 白 煙, 會 使 人 們 產 生 厭 惡 的 感 覺, 並 且 它 的 粒 徑 1 微 米 左 右 的 微 粒 很 容 易 使 人 們 吸 入, 刺 激 人 體 呼 吸 系 統 並 且 累 積 於 肺 部 中, 長 期 下 來 會 引 發 慢 性 呼 吸 疾 病 懸 浮 微 粒 會 使 人 們 加 重 支 氣 管 炎 循 環 系 統 疾 病 哮 喘 症 以 及 流 行 性 感 冒 等 等, 吸 附 在 粒 狀 污 染 物 上 的 碳 氫 化 合 物 吸 入 人 體 後 非 常 容 易 致 癌 2. 一 氧 化 碳 6

12 一 氧 化 碳 是 一 種 可 令 人 窒 息 的 氣 體, 無 色 無 味 並 且 比 空 氣 還 來 的 輕 易 擴 散, 由 於 一 氧 化 碳 和 血 紅 素 的 親 和 力 比 氧 大 ( 約 240 倍 ), 若 人 體 吸 入 一 氧 化 碳 之 後, 一 氧 化 碳 即 將 會 取 代 氧 並 且 與 血 紅 素 結 合 成 一 氧 化 碳 血 紅 素, 使 氧 的 量 縮 減, 並 會 造 成 腦 組 織 缺 氧, 首 先 會 先 出 現 知 覺 及 思 考 力 降 低 的 現 象, 進 而 使 反 射 動 作 減 慢, 然 後 會 出 現 暈 眩 昏 昏 欲 睡 的 症 狀, 嚴 重 者 會 因 為 心 臟 衰 竭 或 窒 息 而 一 命 呼 呼 3. 氮 氧 化 物 造 成 空 氣 污 染 物 的 氮 氧 化 物 主 要 是 指 一 氧 化 氮 和 二 氧 化 氮 一 氧 化 氮 為 一 種 無 味 無 色 的 氣 體, 而 二 氧 化 氮 則 為 紅 棕 色 的 有 毒 性 氣 體 一 氧 化 氮 因 為 它 容 易 與 血 紅 素 快 速 的 結 合, 影 響 人 體 正 常 的 功 能, 如 果 吸 入 的 濃 度 過 高 時, 會 造 成 人 體 體 內 缺 氧, 中 樞 神 經 機 能 衰 退, 中 風 等 傷 害 二 氧 化 氮 具 有 強 烈 刺 激 性 的 臭 味, 它 會 刺 激 肺 部 鼻 以 及 眼 等 等, 它 的 症 狀 有 肺 炎 降 低 抵 抗 力 以 及 氣 管 炎, 造 成 人 體 呼 吸 器 官 的 感 染, 發 生 類 似 感 冒 的 症 狀 4. 碳 氫 化 合 物 碳 氫 化 合 物 在 低 濃 度 的 時 候 會 對 人 體 的 呼 吸 系 統 產 生 刺 激, 在 較 高 濃 度 時 則 會 對 中 樞 神 經 呼 吸 系 統 產 生 傷 害 碳 氫 化 合 物 還 會 和 氮 氧 化 物 引 起 光 化 學 反 應, 產 生 臭 氧 5. 光 化 學 性 高 氧 化 物 車 輛 所 排 放 出 來 的 氮 氧 化 物 與 碳 氫 化 合 物 在 空 氣 中 累 積 時, 經 由 日 光 的 照 射 給 予 它 能 量, 而 引 發 一 連 串 的 光 化 學 反 應 產 物 光 化 學 性 高 氧 化 物 則 是 經 由 光 化 學 反 應 而 產 生 的 強 氧 化 物 質, 如 過 氧 硝 酸 乙 醯 酯 臭 氧 等 為 二 種 污 染 物 體, 而 且 是 以 臭 氧 的 含 量 最 多 為 光 化 學 煙 霧 的 主 要 成 份 臭 氧 對 鼻 眼 喉 的 粘 膜 具 有 刺 激 以 及 乾 燥 的 作 用, 吸 入 的 時 候 會 刺 激 呼 吸 道 以 及 產 生 急 性 症 狀, 像 目 眩 頭 暈 咳 嗽 鼻 炎 呼 吸 道 乾 燥 等 症 狀 嚴 重 者 則 會 出 現 肺 水 腫 以 及 肺 出 血 兩 種 的 情 形 持 續 出 現 在 有 臭 氧 污 染 的 情 況 下 會 有 疲 勞 頭 痛 食 慾 衰 退 等 症 狀 並 會 引 起 支 氣 管 炎 以 及 肺 功 能 的 障 礙 6. 臭 味 車 輛 所 排 放 的 臭 味 ( 尤 其 是 柴 油 引 擎 車 ) 容 易 使 人 咳 嗽 擾 亂 睡 眠 喉 痛 鼻 子 噁 心 刺 激 眼 睛 等 等 造 成 傷 害 7. 多 環 芳 香 烴 (PAHs) 經 過 實 驗 發 現 許 多 環 芳 香 烴 中 所 含 有 的 致 癌 物 質 主 要 是 為 4 ~ 7 環 的 多 環 芳 香 烴, 而 在 四 環 以 上 的 多 環 芳 香 烴 多 吸 附 在 懸 浮 微 粒 上, 容 易 經 由 大 氣 傳 輸 至 人 體 中 多 環 芳 香 烴 中 最 具 有 代 表 性 的 致 癌 物 質 為 BaP 另 外 研 究 指 示 出 許 多 環 芳 香 烴 中 之 BaP 會 造 成 人 體 肺 腺 癌 以 及 鱗 狀 的 細 胞 癌, 它 主 要 的 接 觸 方 式 是 經 由 呼 吸 系 統 進 入 人 體 有 研 究 指 示 出, 每 星 期 塗 抹 200 μg BaP 對 老 鼠 皮 膚 進 行 塗 抹 研 究, 持 續 24 週 會 使 老 鼠 產 生 鱗 狀 細 胞 癌 乳 頭 狀, 而 患 有 腫 瘤 率 高 達 66% 所 以 可 以 證 明 BaP 是 具 有 明 顯 的 致 癌 以 及 突 變 之 毒 理 的 反 應 因 此,BaP 常 常 被 用 為 多 環 芳 香 烴 毒 性 的 風 險 評 估 依 據 過 去 的 些 許 流 行 病 研 究 也 發 現 多 環 芳 香 烴 是 具 有 致 癌 性 的, 但 是 對 於 致 癌 以 及 致 突 變 性 機 制 暫 時 沒 有 明 確 的 答 案 多 環 芳 香 烴 具 有 極 高 的 致 突 變 性 以 及 致 癌 性, 以 四 個 苯 環 以 上 的 多 環 芳 香 烴, 如 Bghip BkF IND CHR BaA DBA BbF BaP 及 Bep 等 等 是 較 具 有 致 癌 性, 而 以 BaP 的 強 致 癌 性 以 及 強 突 變 性 兩 種 是 引 起 最 多 學 者 深 入 探 討 的, 一 般 常 以 此 濃 度 作 為 都 市 空 氣 污 染 鍾 的 致 癌 指 標 7

13 參 考 資 料 : 六 環 保 法 規 ( 怠 速 三 分 鐘 規 定 ) 所 謂 的 怠 速, 指 的 是 機 動 車 輛 停 車 時, 引 擎 持 續 轉 動 沒 有 熄 火 環 保 署 空 保 處 長 謝 燕 儒 表 示, 根 據 研 究 顯 示, 車 輛 怠 速 30 秒 以 上, 排 放 的 一 氧 化 碳 氮 氧 化 物 及 碳 氫 化 合 物 就 高 於 引 擎 啟 動 瞬 間 的 排 放 量, 對 人 體 健 康 有 害, 且 為 了 減 少 空 氣 的 汙 染 汙 才 推 動 汽 機 車 怠 速 熄 火 政 策 汽 機 車 怠 速 超 過 三 分 鐘, 最 高 可 罰 6000 元! 環 保 署 明 訂 機 動 車 輛 怠 速 管 理 辦 法, 除 娃 娃 車 遊 覽 車 可 寬 限 怠 速 15 分 鐘, 計 程 車 招 呼 站 前 三 輛 車 不 罰, 其 它 像 是 小 型 車 機 車 大 型 車 有 怠 速 超 過 三 分 鐘 的 情 況, 將 分 別 罰 款 1500 元 3000 元 及 5000 元, 如 不 改 善 可 每 三 分 鐘 連 續 開 罰 到 6000 元 機 動 車 輛 怠 速 管 理 辦 法 開 罰 的 標 準, 包 含 市 街 道 路 ( 不 含 國 道 及 快 速 道 路 ) 一 般 汽 機 車 停 於 紅 綠 燈 以 外 的 停 車 場, 停 車 怠 速 超 過 三 分 鐘 者, 機 車 開 罰 1500 元 小 型 車 罰 3000 元 大 型 車 罰 3000 元, 經 過 勸 導 不 改 善 者, 當 次 最 高 每 三 分 鐘 連 續 開 罰, 以 元 為 上 限 不 過 行 駛 中 或 因 塞 車 停 滯 的 車 輛, 以 及 警 車 消 防 車 救 護 車 工 程 車 運 靈 車 裝 卸 貨 的 冷 凍 車 作 業 中 的 新 聞 轉 播 車 則 排 除 在 外, 不 受 時 間 限 制 ; 幼 童 專 用 車 遊 覽 車, 得 於 乘 客 上 車 前 十 五 分 鐘 啟 動 引 擎, 乘 客 下 車 停 妥 後 必 須 關 閉 ; 計 程 車 前 三 部 排 班 車 輛 也 可 免 罰 參 考 資 料 : 七 電 容 器 介 紹 1. 電 容 器 電 容 器 就 是 能 夠 儲 存 電 荷 的 容 器, 只 不 過 這 種 容 器 是 一 種 特 殊 的 物 質 電 荷, 而 且 其 所 儲 存 的 正 負 電 荷 等 量 地 分 布 於 二 塊 不 直 接 導 通 的 電 極 上, 至 此 我 們 就 可 以 描 述 電 容 器 的 基 本 結 構 二 塊 電 極 通 常 為 金 屬 板 中 間 隔 以 電 介 質, 即 構 成 電 容 器 的 基 本 模 型, 與 電 池 雖 然 有 幾 分 相 似, 但 不 同 的 是, 電 池 無 法 在 瞬 間 儲 電 及 放 電, 在 應 用 上, 主 要 作 為 阻 絕 直 流 耦 合 交 流 濾 波 調 諧 相 移 儲 存 能 量 作 為 旁 路 耦 合 電 路 喇 叭 系 統 的 網 路 等 等, 甚 至 也 被 應 用 於 相 機 之 中 的 閃 光 燈 等 儲 電 放 電 用 途, 所 以, 在 不 同 用 途 之 間, 亦 難 免 有 其 共 同 之 處, 例 如 傍 路 電 容 實 際 上 亦 可 稱 為 平 滑 濾 波 電 容, 端 看 從 哪 一 個 角 度 來 解 釋, 因 為 電 容 器 與 我 們 生 活 中 電 器 用 品, 都 存 在 著 息 息 相 關, 如 今 將 大 多 數 的 電 容 種 類 作 區 別 2. 電 容 器 的 種 類 電 容 器 具 備 濾 波 整 流 耦 合 及 高 速 充 放 電 功 能, 電 容 器 可 概 分 為 可 變 電 容 器 及 固 定 電 容 器, 固 定 電 容 器 依 材 質 差 異 性 分 類 為 紙 質 電 容 器 陶 瓷 電 容 器 鋁 質 電 解 電 容 器 塑 膠 薄 膜 電 容 器 鉭 質 電 容 器 鈦 質 電 容 器 雲 母 電 容 器 等 種 類, 陶 瓷 電 容 器 可 細 分 為 積 層 陶 瓷 電 容 器 MLCC 圓 板 型 陶 瓷 電 容 器 AC 安 規 陶 瓷 電 容 等, 依 據 所 使 用 的 材 料 結 構 特 性 等 的 不 同, 電 容 器 的 分 類 也 不 同, 在 此 我 們 主 要 依 據 電 容 器 特 性 原 理 的 不 同, 將 其 分 為 化 學 電 容 器 與 非 化 學 電 容 器 二 大 類 8

14 (1) 化 學 電 容 器 化 學 電 容 器 是 指 採 用 電 解 質 作 為 電 容 器 陰 極 的 一 類 電 容 器, 廣 義 上 講 電 解 質 包 括 電 解 液 二 氧 化 錳 有 機 半 導 體 TCNQ 導 體 聚 合 物 凝 膠 電 解 質 PEO 等, 化 學 電 容 器 又 包 含 二 大 類 分 別 為 電 解 質 電 容 器 和 超 高 電 容 器 A. 電 解 質 電 容 器 電 解 電 容 器 是 指 在 鋁 鉭 鈮 鈦 等, 閥 金 屬 的 表 面 採 用 陽 極 氧 化 法 生 成 一 薄 層 氧 化 物, 作 為 電 介 質, 並 以 電 解 質 作 為 陰 極 而 構 成 的 電 容 器, 電 解 質 電 容 器 的 陽 極 通 常 採 用 腐 蝕 箔 或 者 粉 體 燒 結 塊 結 構, 主 要 特 點 是 單 位 面 積 的 容 量 較 高, 在 小 型 大 容 量 化 方 面 有 著 其 它 類 電 容 器 無 可 比 擬 的 優 勢, 目 前 工 業 化 生 產 的 電 解 質 電 容 器 主 要 以 鋁 電 解 電 容 器 和 鉭 電 解 電 容 器 為 主 圖 四 鋁 電 解 電 容 鉭 電 解 電 容 B. 超 高 電 容 器 超 高 電 容 器 可 儲 電 特 性, 也 可 藉 其 短 時 間 內 供 應 大 量 電 流 的 能 力, 應 用 於 使 用 電 池 行 動 裝 置 之 中, 可 以 作 為 系 統 與 電 池 之 間 的 緩 衝, 讓 電 池 不 必 瞬 間 大 量 放 電, 可 以 有 效 延 長 電 池 的 壽 命, 但 是 超 高 電 容 器 缺 點 是, 單 體 的 耐 電 壓 有 限, 採 用 水 系 電 解 液, 耐 電 壓 在 1V 以 下, 即 便 是 採 用 非 水 系 電 解 液, 其 耐 電 壓 一 般 也 不 超 過 3V, 超 高 電 容 器 也 可 以 分 為 兩 類 第 一 種 是 以 活 性 炭 為 陽 極, 以 電 氣 雙 層 的 機 制 儲 存 電 荷, 通 常 被 稱 作 電 氣 雙 層 電 容 器, 第 二 種 則 是 以 二 氧 化 釕 或 者 導 體 聚 合 物 為 陽 極, 以 氧 化 還 原 反 應 的 機 制 儲 存 電 荷, 稱 作 電 化 學 電 容 器 圖 五 超 高 電 容 器 的 外 型 9

15 (2) 非 化 學 電 容 器 非 化 學 電 容 器 的 種 類 較 多, 大 多 以 其 所 選 用 的 電 介 質 材 料 命 名, 如 陶 瓷 電 容 器 紙 介 電 容 器 塑 膠 薄 膜 電 容 器 金 屬 化 紙 介 / 塑 膠 薄 膜 電 容 器 空 氣 電 容 器 雲 母 電 容 器 半 導 體 電 容 器 等 等 a. 陶 瓷 電 容 器 採 用 鈦 酸 鋇 鈦 酸 鍶 等 高 介 電 常 數 的 陶 瓷 材 料 作 為 電 介 質, 在 電 介 質 的 表 面 印 刷 電 極 漿 料, 經 低 溫 燒 結 製 成, 陶 瓷 電 容 器 的 外 形 以 片 式 居 多, 也 有 管 形 圓 片 形 等 形 狀, 此 電 容 器 的 損 耗 因 子 很 小, 諧 振 頻 率 高, 其 特 性 接 近 理 想 電 容 器, 缺 點 是 容 量 較 小, 陶 瓷 積 層 電 容 器 (MLCC) 其 電 容 值 含 量 與 產 品 表 面 積 大 小 陶 瓷 薄 膜 堆 疊 層 數 成 正 比, 近 年 來 由 於 陶 瓷 薄 膜 堆 疊 技 術 越 來 越 進 步, 電 容 值 含 量 也 越 來 越 高, 逐 漸 可 以 取 代 中 低 電 容 ( 如 電 解 電 容 和 鉭 質 電 容 的 市 場 應 用 ), 加 上 陶 瓷 基 層 電 容 可 以 透 過 SMT 直 接 黏 著, 生 產 速 度 比 電 解 電 容 和 鉭 質 電 容 更 快, 因 此 陶 瓷 基 層 電 容 的 市 場 發 展 越 來 越 受 重 視, 是 發 展 相 當 快 速 的 電 容 器 產 品, 陶 瓷 積 層 電 容 器 圖 六 陶 瓷 電 容 器 b. 雲 母 電 容 器 雲 母 電 容 器 採 用 雲 母 作 為 電 介 質, 其 特 點 是 電 容 器 可 靠 性 高 容 量 溫 度 變 化 率 很 小, 常 被 用 來 製 作 標 準 電 容 器 圖 七 雲 母 電 容 器 c. 半 導 體 電 容 器 半 導 體 電 容 器 大 概 分 為 二 類 一 類 是 由 二 塊 相 接 觸 的 N 型 和 P 型 半 導 體 構 成, 當 N 型 半 導 體 接 正 饋 電 P 型 半 導 體 接 負 饋 電 時, 電 流 不 易 流 過 PN 結, 電 荷 即 在 PN 結 的 兩 側 聚 集, 此 時 便 形 成 電 容 器 的 功 效, 並 且 PN 耗 盡 層 會 因 外 加 電 壓 的 大 小 變 化 而 改 變 其 厚 度, 也 即 正 負 電 荷 層 的 間 距 會 發 生 變 化, 故 而 表 現 出 容 量 隨 外 加 電 壓 的 變 化, 外 加 電 壓 增 大 容 量 減 小 10

16 d. 固 態 電 容 器 固 態 電 容 的 崛 起, 主 要 是 為 解 決 傳 統 鋁 電 解 電 容 器 遇 高 熱 出 現 爆 漿 的 問 題, 在 下 游 應 用 端, 如 高 階 主 機 板 高 階 STB 通 訊 基 地 台 高 階 電 源 供 應 器 LCD TV 伺 服 器 VGA 卡 遊 戲 機 等, 在 效 能 及 品 質 提 升 的 趨 勢 下, 固 態 電 容 將 逐 漸 取 代 傳 統 式 的 液 態 鋁 質 電 解 電 容 器, 故 成 長 性 十 分 看 好 圖 八 Sanyo OSCON 固 態 電 容 參 考 資 料 : 八 節 氣 門 位 置 感 知 器 ( 一 ) 功 用 提 供 節 氣 門 開 度 的 訊 號 給 電 腦, 做 為 全 負 荷 增 濃 怠 速 增 濃 及 減 速 斷 油 控 制 之 用 ( 二 ) 構 造 節 氣 門 位 置 感 知 器 如 同 一 個 電 位 計, 安 裝 在 節 氣 門 旁 並 與 節 氣 門 軸 相 連 接 ( 三 ) 動 作 1. 當 節 氣 門 位 置 改 變 時, 節 氣 門 軸 帶 動 電 位 計 之 滑 動 接 點 使 可 變 電 阻 的 電 阻 值 改 變, 節 氣 門 位 置 感 知 器 就 將 電 位 計 的 電 壓 變 化 信 號 傳 送 給 電 腦 2. 節 氣 門 位 置 感 知 器 可 分 為 三 種 : (1) 線 性 式 : 電 位 計 係 由 滑 動 接 點 式 可 變 電 阻 所 構 成, 電 壓 與 節 氣 門 開 度 成 線 性 正 比 例 關 係, 電 腦 由 此 電 壓 訊 號 即 可 計 算 節 氣 門 開 啟 角 度 A. 參 考 電 壓 :5V ( 點 火 開 關 ON 時 ) B. 信 號 電 壓 : 怠 速 位 置 0.4~0.6V C. 全 開 位 置 :4.0~4.5V (2) 開 關 式 : 又 名 為 節 氣 門 位 置 開 關 (throttle-position switch) 主 要 由 固 定 的 怠 速 接 點 全 開 接 點 及 活 動 的 可 動 接 點 所 構 成 它 只 提 供 兩 個 信 號 : A. 節 氣 門 全 開 信 號 - 可 動 接 點 與 怠 速 接 點 接 觸 B. 全 開 信 號 - 可 動 接 點 與 全 開 接 點 接 觸 11

17 C. 做 為 怠 速 增 量 減 速 斷 油 及 全 負 荷 增 量 的 參 考 訊 號 而 在 節 氣 門 其 餘 開 度 位 置,TPS 則 未 提 供 任 何 信 號 給 電 腦 此 式 構 造 較 為 簡 單 且 價 格 低 廉 (3) 混 合 式 : 結 合 上 述 兩 種 型 式 除 了 有 可 變 電 阻 器 外, 並 附 加 一 組 節 氣 門 關 閉 ( 怠 速 位 置 ) 的 接 點 開 關, 以 提 供 明 確 的 CTP (closed throttle position, 節 氣 門 全 閉 位 置 ) 訊 號 給 電 腦 九 燃 料 系 統 噴 射 系 統 : 1. 噴 油 嘴 介 紹 把 燃 油 顆 粒 噴 射 到 每 一 缸 最 佳 的 霧 化 位 置, 讓 混 合 空 氣 平 均 地 進 入 汽 缸 中 進 行 燃 燒 2. 噴 射 系 統 形 式 介 紹 噴 射 系 統 分 成 三 種 型 式 ( 各 種 不 同 形 式 的 柴 油 引 擎 除 排 氣 量 的 不 同 外, 最 大 的 差 別 在 於 其 燃 燒 室 及 供 油 系 統 設 計 ) 一.D.I.S (Direct Injection System) 直 接 噴 射 式 此 系 統 是 將 噴 油 嘴 直 接 裝 在 汽 缸 蓋 上, 就 類 似 火 星 塞 的 裝 置, 可 直 接 將 燃 料 噴 入 燃 燒 室 內, 再 由 進 氣 閥 門 打 開 時 注 入 新 鮮 空 氣 予 以 混 合 直 接 噴 射 式 柴 油 引 擎 將 燃 油 直 接 注 入 汽 缸 之 中 二.I.I.S (Indirect Injection System) 間 接 噴 射 式 此 系 統 也 類 似 直 接 噴 射 式 一 樣, 在 每 個 汽 缸 蓋 上 均 裝 有 一 組 噴 油 嘴, 但 其 噴 射 方 式 是 預 先 噴 入 一 個 特 殊 預 燃 室 內, 再 等 進 氣 閥 門 打 開 時, 和 空 氣 一 併 混 合 進 入 燃 燒 室 內 12

18 預 燃 室 型 間 接 噴 射 柴 油 引 擎, 先 在 預 燃 室 內 產 生 點 火, 再 點 燃 主 燃 燒 室 三.T.B.I (Throttle Body Injection System) 節 流 體 噴 射 式 ( 俗 稱 單 點 噴 射 ) 此 系 統 不 像 直 接 噴 射 或 間 接 噴 射, 把 噴 油 嘴 裝 在 每 一 缸 的 汽 缸 蓋 上, 而 是 將 噴 油 嘴 裝 在 節 流 體 上, 其 位 置 在 節 氣 門 之 前, 燃 油 經 噴 油 嘴 霧 化 之 後, 立 即 與 空 氣 混 合 後, 即 進 入 進 氣 歧 管 後, 隨 歧 管 進 入 各 缸 燃 燒 渦 流 型 間 接 噴 射 是 介 於 直 接 噴 射 與 預 燃 式 間 的 設 計 四. 機 械 式 噴 射 系 統 -K 型 此 系 統 不 經 引 擎 驅 動, 是 由 流 量 板 偵 測 吸 入 的 空 氣 量, 帶 動 空 氣 流 量 感 知 器, 經 連 桿 去 控 制 分 油 盤, 使 汽 油 分 油 盤 到 噴 射 器 ( 噴 油 嘴 ), 當 汽 油 壓 力 高 於 噴 射 器 內 彈 簧 彈 力 時, 油 壓 即 推 開 針 閥, 開 始 噴 射 怠 速 時 : 空 氣 流 量 小, 使 流 量 板 上 升 一 點 讓 較 少 的 汽 油 流 到 噴 射 器 全 負 荷 時 : 節 氣 門 大 開, 吸 入 的 空 氣 流 量 大, 使 流 量 板 升 至 最 高, 大 量 的 汽 油 被 送 至 噴 射 器, 以 供 給 引 擎 的 負 荷 K 型 之 優 點 : 結 構 簡 單 成 本 低 廉 易 於 檢 修 性 能 穩 定 高 可 靠 性 K 型 之 缺 點 : 操 縱 的 靈 敏 性 較 差 環 保 要 求 較 低 五. 電 子 機 械 式 噴 射 系 統 -KE 型 KE 型 噴 射 系 統 是 為 了 改 良 K 型 之 缺 點, 而 加 入 了 電 子 控 制 裝 置 KE 型 增 加 了 電 腦 (ECU) 電 子 差 壓 閥 引 擎 溫 度 感 知 器 含 氧 感 知 器 爆 震 感 知 器 等 原 件 六. 間 歇 性 電 子 噴 射 系 統 -L 型 主 要 是 以 翼 板 式 的 空 氣 流 量 感 知 器, 靠 吸 入 的 空 氣 來 推 動 翼 板, 使 其 產 生 不 同 的 電 壓 訊 13

19 號, 將 此 訊 號 送 至 電 腦, 作 為 控 制 噴 射 量 的 依 據 同 時 它 採 用 了 電 子 控 制 的 噴 射 器 ( 噴 油 嘴 ), 當 電 子 控 制 電 流 通 到 噴 射 器 時, 即 噴 油 ; 電 流 停 止 時 即 停 止 噴 油, 通 電 時 間 即 為 噴 射 時 間, 故 稱 為 間 歇 噴 射 七. 間 歇 性 電 子 噴 射 系 統 -LH 型 LH 型 的 基 本 工 作 原 理 和 L 型 一 樣, LH 型 在 空 氣 流 量 計 從 翼 板 式 改 進 為 熱 線 式 空 氣 流 量 感 知 器, 它 由 L 型 的 計 量 空 氣 體 積 轉 變 為 LH 型 的 計 量 空 氣 質 量 LH 型 靠 不 同 的 空 氣 流 量 通 過 熱 線, 使 熱 線 的 溫 度 改 變, 而 改 變 流 過 熱 線 上 的 電 流 量, 這 電 流 量 會 被 轉 換 為 電 壓 訊 號 送 入 電 腦, 以 做 為 吸 入 空 氣 量 多 寡 的 判 定 八.MOTRONIC 電 子 噴 射 系 統 MOTRONIC 系 統 是 將 點 火 和 燃 料 兩 系 統 合 併, 由 一 組 數 位 式 微 處 理 機 即 電 腦 來 控 制 電 腦 內 已 儲 存 了 引 擎 在 各 種 運 轉 狀 況 下 的 噴 射 量 及 在 各 轉 速 負 荷 節 氣 門 位 置 與 噴 射 量 為 基 礎 的 最 佳 點 火 時 期 車 輛 行 駛 中, 各 感 知 器 會 將 所 偵 測 到 的 訊 號 送 回 電 腦 與 電 腦 內 已 儲 存 的 噴 射 量 及 點 火 時 期 模 式 相 比 對, 處 理 後, 控 制 引 擎 做 出 最 佳 的 點 火 和 最 適 當 的 噴 油 九. 單 點 噴 射 控 制 系 統 -MONO MONO 系 統 俗 稱 單 點 噴 射, 噴 油 嘴 直 接 裝 在 節 流 體 上, 而 噴 射 特 性 是 屬 於 間 歇 性 的 一 種, 由 電 腦 依 各 種 信 號 輸 入 後, 計 算 出 的 指 令, 規 律 的 控 制 噴 油 嘴 電 磁 閥 十. 汽 油 直 接 噴 射 系 統 -GDI GDI 就 是 Gasoline Direct-Injection, 汽 油 直 接 噴 射 的 意 思 直 噴 式 發 動 機 ( 缸 內 噴 注 式 汽 油 發 動 機 ) 與 一 般 汽 油 發 動 機 的 主 要 區 別 在 於 汽 油 噴 射 的 位 置, 目 前 一 般 汽 油 發 動 機 上 所 用 的 汽 油 電 控 噴 射 系 統, 是 將 汽 油 噴 入 進 氣 歧 管 或 進 氣 管 道 上, 與 空 氣 混 合 成 混 合 氣 後 再 通 過 進 氣 門 進 入 氣 缸 燃 燒 室 內 被 點 燃 作 功 ; 而 缸 內 噴 注 式 汽 油 發 動 機 顧 名 思 義 是 在 氣 缸 內 噴 注 汽 油, 它 將 噴 油 嘴 安 裝 在 燃 燒 室 內, 將 汽 油 直 接 噴 注 在 氣 缸 燃 燒 室 內, 空 氣 則 通 過 進 氣 門 進 入 燃 燒 室 與 汽 油 混 合 成 混 合 氣 被 點 燃 作 功 十 一. 共 軌 噴 射 系 統 共 軌 噴 射 系 統 是 將 燃 油 噴 射 壓 力 的 產 生 與 噴 射 過 程 完 全 分 開, 也 就 是 說, 燃 油 先 透 過 柱 塞 式 高 壓 泵 產 生 超 過 1500Bar 的 壓 力, 另 外 在 噴 油 嘴 上 的 電 磁 閥 則 控 制 了 噴 油 量 由 於 柱 塞 式 高 壓 泵 產 生 的 壓 力 與 引 擎 轉 速 無 關, 因 此 共 軌 噴 射 系 統 可 以 提 供 更 穩 定 的 燃 油 壓 力, 加 上 燃 油 壓 力 系 統 與 噴 油 過 程 完 全 分 開, 因 此 可 以 將 供 油 壓 力 大 幅 提 高, 並 提 供 穩 定 的 噴 射 壓 力, 讓 利 用 壓 力 產 生 自 燃 的 柴 油 引 擎 獲 得 絕 佳 的 燃 油 霧 化 效 果, 如 此 一 來, 供 油 精 確 性 與 排 放 污 染 性 都 可 以 獲 得 精 進 參 考 文 獻 :

20 E7%B5%B1/%E9%9B%BB%E5%AD%90%E5%99%B4%E5%B0%84%E5%BC%95%E6%93%8E.htm 十 點 火 系 統 ( 一 ) 點 火 系 統 的 功 能 點 火 系 統 在 汽 油 引 擎 壓 縮 行 程 時, 迫 使 電 弧 越 過 火 星 塞 的 間 隙, 產 生 火 花, 而 點 燃 燃 燒 室 中 的 混 合 氣, 且 必 須 在 適 當 的 時 刻 點 火, 配 合 引 擎 的 轉 速 與 負 荷, 使 燃 燒 室 中 燃 料 燃 燒 膨 脹 產 生 最 大 的 爆 發 動 力 故 點 火 系 統 性 能 良 好, 必 須 達 到 下 列 二 個 條 件 : 1. 高 壓 電 要 強 2. 點 火 時 間 要 恰 當 ( 二 ) 點 火 系 統 的 種 類 1. 磁 電 機 點 火 系 統 : 點 火 的 方 式 為 利 用 來 自 磁 電 機 的 電 源, 而 不 須 電 瓶, 其 他 的 機 件 與 電 瓶 點 火 系 統 相 同, 當 引 擎 轉 速 愈 高 時, 能 供 電 壓 也 愈 高, 但 其 控 制 熄 火 的 方 式 是 將 低 壓 線 路 搭 鐵, 而 無 法 產 生 跳 火, 通 常 用 於 割 草 機 或 機 車 使 用 圖 十 三 磁 電 機 點 火 系 統 簡 圖 2. 電 瓶 點 火 系 統 以 電 瓶 為 電 源 的 點 火 系 統, 由 傳 統 的 白 金 接 點 式 的 信 號 控 制, 漸 漸 地 發 展 無 接 點 的 信 號 產 生 器 來 控 制 點 火, 己 經 達 零 磨 損 免 保 養 的 時 代 來 臨 了 ( 三 ) 點 火 時 間 控 制 與 引 擎 性 能 一 點 火 正 時 (Ignition Timing) 15

21 1. 因 燃 料 在 汽 缸 中 燃 燒 需 要 時 間 ( 約 秒 ), 故 為 取 得 引 擎 適 當 燃 燒 的 膨 脹 壓 力, 所 以 引 擎 在 各 種 不 同 轉 速 負 荷 下 均 能 在 正 確 而 適 當 之 時 間 點 火 2. 引 擎 最 大 出 力 的 最 佳 時 刻, 是 約 在 曲 軸 上 死 點 後 10 產 生 最 大 的 爆 發 壓 力 圖 十 四 點 火 時 間 的 位 置 二 點 火 太 晚 的 結 果 1. 若 點 火 太 晚, 原 壓 縮 很 緊 的 混 合 汽 又 變 鬆, 會 使 燃 燒 變 慢 2. 當 混 合 汽 完 全 燃 燒 時, 活 塞 已 下 了 一 段 很 長 的 距 離, 力 量 不 能 完 全 發 揮, 故 造 成 浪 費 汽 油 3. 因 熱 量 沒 作 功, 便 有 大 部 份 被 冷 卻 系 所 吸 收, 易 使 引 擎 發 生 過 熱 現 象, 且 會 加 速 汽 門 活 塞 環 汽 缸 壁 的 損 壞, 及 排 氣 管 會 放 炮 三 點 火 太 早 結 果 1. 若 點 火 太 早, 活 塞 距 上 死 點 還 很 遠, 就 開 始 點 火 使 火 焰 向 下 傳 開, 活 塞 又 向 上 行, 結 果 部 份 未 被 火 焰 燒 到 的 混 合 汽, 因 受 溫 度 猛 烈 上 升 之 影 響 自 動 發 火 燃 燒 2. 火 焰 與 火 星 塞 來 之 火 焰 互 撞, 互 撞 正 上 壓 之 活 塞, 汽 缸 內 之 壓 力, 突 然 增 高, 造 成 爆 震 3. 爆 震 對 引 擎 損 壞 最 嚴 重, 同 時 突 增 之 壓 力, 活 塞 無 法 吸 收, 也 會 造 成 浪 費 汽 油 4. 點 火 太 早 時 也 易 造 成 化 油 器 回 火 ( 四 ) 影 響 火 焰 燃 燒 速 度 的 因 素 與 點 火 時 間 的 關 係 一 混 合 汽 之 濃 度 比 較 1. 混 合 比 較 稀 時 : 燃 燒 時 間 較 慢, 故 提 前 應 較 多, 但 略 稀 比 略 濃 燃 料 速 度 快 2. 混 合 比 較 濃 時 : 燃 燒 時 間 較 快, 故 提 前 應 較 少 二 混 合 汽 之 溫 度 ( 引 擎 溫 度 ) 比 較 1. 溫 度 低 時 : 燃 燒 時 間 較 長, 故 提 前 應 較 多 2. 溫 度 高 時 : 燃 燒 時 間 較 短, 故 提 前 應 較 少 三 壓 縮 後 混 合 汽 之 緊 密 度 比 較 1. 較 鬆 時 : 燃 燒 慢, 故 提 前 應 較 多 2. 較 密 時 : 燃 燒 快, 故 提 前 應 較 少 四 引 擎 轉 速 快 慢 比 較 ( 同 負 荷 ) 16

22 1. 轉 速 慢 時 : 點 火 提 前 應 較 少 2. 轉 速 快 時 : 點 火 提 前 應 較 多 五 引 擎 負 荷 大 小 比 較 ( 同 轉 速 ) 1. 負 荷 小 時 : 點 火 提 前 應 較 多 2. 負 荷 大 時 : 點 火 提 前 應 較 少 六 引 擎 節 汽 門 開 啟 量 大 小 比 較 ( 同 轉 速 ) 1. 開 啟 大 時 : 負 荷 大, 故 點 火 提 前 較 少 2. 開 啟 小 時 : 負 荷 小, 故 點 火 提 前 較 多 七 汽 油 之 號 數 大 小 比 較 1. 號 數 小 時 : 燃 燒 易, 點 火 提 前 較 少 2. 號 數 大 時 : 燃 燒 較 不 容 易, 點 火 提 前 較 多 八 壓 縮 比 之 比 較 1. 壓 縮 比 大 時 : 點 火 提 前 較 少 2. 壓 縮 比 小 時 : 點 火 提 前 較 多 九 地 形 高 度 之 比 較 1. 高 山 地 區 時 : 空 氣 較 稀 薄, 混 合 汽 壓 縮 不 夠 緊 密, 故 提 前 應 較 多 2. 平 地 地 區 : 空 氣 正 常, 混 合 汽 壓 縮 較 緊 密, 故 提 前 應 較 少 十 引 擎 機 件 情 況 比 較 1. 磨 損 多 時 : 易 漏 汽, 壓 縮 較 鬆, 燃 燒 慢, 故 提 前 應 較 多 2. 磨 損 少 時 : 漏 汽 少, 壓 縮 緊 密, 燃 燒 快, 故 提 前 應 較 少 十 一 汽 缸 口 徑 大 小 之 比 較 1. 口 徑 大 時 : 火 焰 傳 播 路 線 長, 燃 燒 時 間 長, 故 提 前 應 較 多 2. 口 徑 小 時 : 火 焰 傳 播 路 線 短, 燃 燒 時 間 短, 故 提 前 應 較 少 參 考 資 料 : 十 一 :555 晶 片 腳 位 功 能 1: 接 地 Ground, 通 常 為 電 源 的 負 電 2: 觸 發 Trigger 最 少 要 有 1u Second 約 1/3Vcc 正 電 壓 脈 衝 足 以 觸 發, 觸 發 脈 衝 是 一 個 短 暫 的 高 到 低 的 脈 衝, 輸 出 為 一 負 脈 衝 觸 發 的 時 間 必 須 小 於 RC 的 時 間 常 數, 如 果 這 個 腳 位 持 續 在 低 電 位, 其 輸 出 會 一 直 至 高 電 位, 直 到 觸 發 輸 入 回 到 高 電 位 觸 發 脈 衝 不 可 大 於 其 RC 常 數 的 期 間 內 小 於 1/3Vcc, 否 則 在 前 一 個 脈 衝 終 止 時 會 在 自 我 觸 發 單 穩 輸 出 脈 衝 寬 度 最 小 不 得 低 於 10u Sec. 以 防 止 雙 重 觸 發 通 用 典 型 的 DC 電 流 為 500mA, 其 觸 發 的 電 流 必 須 流 通 在 其 他 附 加 的 電 路, 所 以 R 不 得 大 於 3MΩ 17

23 3: 輸 出 Output 提 供 一 個 低 於 供 電 電 壓 V+ 約 1.7V 的 高 態 輸 出 上 升 / 下 降 的 時 間 快 速, 切 換 時 間 約 100uSec. 輸 出 位 準 與 輸 入 觸 發 反 向 輸 出 可 經 由 RESET 觸 發, 產 生 幾 乎 為 接 地 電 壓 的 低 態 輸 出 4: 輸 出 重 置 Output Reset: 跨 越 電 壓 為 0.7V, 表 面 電 流 0.1mA,0.5uS 寬 度 Reset 為 一 最 高 優 先 權 功 能 不 管 其 輸 入 狀 態, 將 強 制 輸 出 成 為 低 態 可 提 前 終 止 其 輸 出 脈 衝 可 終 結 震 盪 從 ON 到 OFF Reset 到 輸 出 的 典 型 延 遲 時 間 為 0.5uS 當 不 使 用 Reset 時, 建 議 把 它 接 地, 以 避 免 步 預 期 的 Reset 動 作 5: 額 外 控 制 Reference: 允 許 以 2/3 V+ 的 電 力 直 接 驅 動 這 一 點 此 項 為 一 選 項 適 用 於 其 他 多 向 外 部 時 基 設 備 的 驅 動, 可 獨 立 於 RC 常 數 之 外 於 單 穩 狀 態 時 其 控 制 電 壓 可 為 45 到 90% 的 Vcc 電 壓, 控 制 的 輸 出 寬 度 可 獨 立 於 RC 常 收 之 外 於 非 穩 模 式 時, 其 控 制 電 壓 可 從 1.7 到 Vcc 的 電 壓, 可 輸 出 調 頻 式 的 輸 出 (frequency modulated(fm)output) 不 使 用 時 經 由 一 個 0.01u 的 電 容 接 地 可 排 除 不 正 常 的 觸 發 6: 重 置 鎖 定 Reset latch 致 使 輸 出 成 為 低 態 為 一 DC 電 流, 從 外 部 電 路 流 向 此 點 需 要 有 0.1uA 的 跨 越 電 流,R 需 < 16Mega-ohm 7: 時 期 電 容 Timing capacitor 當 輸 出 為 "LOW" 時,"On"( 對 地 低 阻 抗 ), 當 輸 出 為 "High" 時,"Off( 對 地 高 阻 抗 ) 8: 電 源 供 應 +VCC 供 應 電 壓 voltage +4.5 volts( 最 小 )to +16 volts( 最 大 ) 可 產 生 大 的 輸 出 電 流 ( 約 150mA) 建 議 於 靠 近 此 街 腳 的 地 方 安 裝 一 個 較 大 容 量 去 耦 電 容 555 有 能 力 輸 出 兩 倍 的 輸 出 兩 倍 的 驅 動 電 流 參 考 資 料 :555 晶 片 文 獻 18

24 參 專 題 製 作 一 設 備 及 器 材 材 料 名 稱 NE555 晶 片 電 阻 電 容 器 單 心 線 電 子 板 銲 槍 銲 錫 表 一 材 料 表 材 料 數 量 1 片 1 包 1 包 1 捆 1 片 1 支 1 捆 二 製 作 方 法 與 步 驟 ( 一 ) 畫 出 控 制 電 路 草 圖 圖 十 五 電 路 草 圖 首 先 了 解 NE555 晶 片, 每 支 腳 如 何 作 用, 在 畫 出 簡 單 的 草 圖 ( 二 ) 插 麵 包 板 19

25 圖 十 六 麵 包 板 草 圖 畫 完, 則 計 算 出 所 需 要 的 電 阻 與 電 容 器 大 小, 在 與 NE555 晶 片 接 於 麵 包 板 進 行 測 試, 而 發 光 二 極 體 (LED) 是 模 擬 引 擎 再 怠 速 的 狀 態, 當 引 擎 在 怠 速 時, 電 阻 與 電 容 器 開 始 充 電, 怠 速 三 分 鐘 時 電 容 器 充 飽 電, 發 光 二 極 體 則 會 熄 滅 ( 三 ) 把 模 組 銲 接 於 電 子 板 圖 十 七 模 組 測 試 完 之 後, 則 把 NE555 晶 片 與 搭 配 好 的 電 阻 與 電 容 器 銲 於 電 子 板, 在 進 行 測 試, 看 是 否 能 夠 計 時 三 分 鐘 ( 四 ) 連 接 模 型 我 們 先 做 出 一 塊 示 教 板, 再 把 我 們 的 小 引 擎 與 節 氣 門 還 有 NE555 晶 片 模 組, 組 裝 在 示 教 板 上, 當 節 氣 再 關 閉 位 置 時, 節 氣 門 傳 送 訊 號 給 NE555 晶 片, 再 去 控 制 電 阻 與 電 容 器 充 電, 怠 速 三 分 鐘 時, 電 容 器 充 飽 電, 小 引 擎 熄 火 20

26 肆 製 作 成 果 一 完 成 實 車 線 路 ( 一 ) 查 看 修 護 手 冊, 完 成 連 結 實 車 電 路 如 圖 十 八 十 九 : 圖 十 八 節 氣 門 怠 速 接 點 電 路 圖 圖 十 九 實 車 節 氣 門 怠 速 接 點 首 先 查 看 修 護 手 冊 上 的 節 氣 門 怠 速 接 點 位 置, 然 後 在 利 用 實 車 上 的 節 氣 門 怠 速 接 點 與 本 專 題 連 結 ( 二 ) 查 看 電 路 圖, 完 成 連 結 電 路 板 電 路 如 圖 二 十 二 一 : 21

27 圖 二 十 555 晶 片 電 路 圖 圖 二 一 電 路 板 上 測 試 電 路 圖 首 先 先 查 看 晶 片 電 路 圖, 之 後 先 在 麵 包 板 上 完 成 電 路 連 結, 在 來 測 試 時 間 是 否 有 3 分 鐘, 若 時 間 有 3 分 鐘 LED 燈 將 會 自 動 熄 滅 二 完 成 實 車 測 試 ( 一 ) 怠 速 狀 態 圖 二 二 儀 錶 板 的 轉 速 表 利 用 本 專 題 與 實 車 連 結 之 後, 先 讓 實 車 轉 速 升 高, 在 讓 實 車 回 歸 為 怠 速 狀 態, 之 後 讓 實 車 在 怠 速 位 置 怠 速 三 分 鐘 ( 二 ) 引 擎 熄 火 圖 二 三 儀 錶 板 的 轉 速 表 ( 熄 火 狀 態 ) 最 後 本 專 題 與 節 氣 門 怠 速 位 置 連 結 之 後, 本 專 題 偵 測 到 實 車 怠 速 三 分 鐘 後, 引 擎 自 動 熄 火 22

28 伍 結 論 與 建 議 一 結 論 近 年 來 溫 室 效 應 讓 地 球 增 加 了 許 多 傷 害, 也 讓 地 球 的 溫 度 逐 漸 上 升, 所 以 我 們 要 利 用 此 專 題 來 減 少 大 家 被 罰 的 次 數, 和 汽 機 車 排 放 的 廢 氣 讓 地 球 的 傷 害 減 少 更 多, 營 造 一 個 更 美 好 的 地 球, 使 我 們 的 生 活 更 加 優 雅 有 更 好 的 空 氣 品 質, 順 便 讓 人 們 的 身 體 可 以 更 健 康, 減 少 廢 氣 對 人 體 呼 吸 系 統 的 損 害 我 們 在 製 作 時 盡 量 減 少 成 本, 所 以 我 們 以 NE555 晶 片 去 搭 配 電 阻 與 電 容 器 充 電, 不 但 零 組 件 價 格 便 宜, 也 可 以 配 合 我 們 所 學 的 電 工 概 論, 比 較 合 乎 我 們 的 專 長, 更 能 發 揮 我 們 的 潛 能 二 建 議 目 前 我 們 使 用 的 是 NE555 晶 片 控 制 電 阻 電 容 達 到 充 放 電 的 效 果, 所 以 在 充 放 電 時 的 時 間 會 比 較 不 穩 定, 我 們 希 望 可 以 提 高 電 路 板 電 阻 電 容 的 精 密 度, 這 樣 會 使 我 們 所 設 定 的 時 間 更 加 準 確 穩 定, 並 且 希 望 可 以 減 少 空 氣 汙 染 的 災 害, 讓 汽 機 車 排 放 廢 氣 能 夠 減 少, 就 可 以 讓 每 個 人 走 到 戶 外 有 良 好 的 空 氣 品 質, 也 可 以 維 持 人 類 的 身 體 健 康 和 延 長 人 類 的 壽 命, 到 戶 外 可 以 盡 量 搭 乘 大 眾 運 輸 工 具, 減 少 廢 氣 的 排 放, 讓 我 們 可 以 呼 吸 到 更 新 鮮 的 空 氣, 此 專 題 的 概 念 可 以 讓 有 心 人 士 繼 續 沿 用, 全 球 暖 化 的 問 題 是 大 家 的 事, 本 人 不 期 待 大 有 可 為, 但 本 人 希 望 愛 護 地 球 環 境 的 初 衷 可 以 造 福 所 有 人, 藉 由 本 人 的 呼 籲, 漸 漸 地 讓 彼 此 也 可 以 激 發 出 珍 惜 地 球 資 源 的 觀 念, 共 勉 之 23

29 參 考 文 獻 1. 汪 國 禎,(2010), 汽 車 學 III( 汽 車 電 學 篇 ), 復 文 圖 書 2. 裕 隆 汽 車 公 司 服 務 部,N16 車 系 修 護 手 冊 苗 栗 : 裕 隆 汽 車 公 司 3. 王 銘 顯,2010, 地 方 永 續 發 展 的 多 元 群 體 決 策 模 式 分 析 - 台 南 市 反 怠 速 政 策 之 個 案 分 析 " 碩 士 論 文 4. 環 保 資 訊 網 - 空 氣 污 染 2012 年 12 月 17 日, 取 自 網 址 %E4%BF%9D%E8%B3%87%E8%A8%8A%E7%B6%B2/new_page_10.htm 5. 高 敏 聰, 汽 油 引 擎, 高 氏 藏 書 6. 電 容 器 介 紹, 取 自 於 網 址 24