高考申論題
111年
[汽車工程] 汽車設計
第 一 題
📖 題組:
為了因應環保法規,四行程汽油引擎利用三元觸媒轉換器降低 CO、HC、NOx 三種污染物的排放:
為了因應環保法規,四行程汽油引擎利用三元觸媒轉換器降低 CO、HC、NOx 三種污染物的排放:
📝 此題為申論題,共 3 小題
小題 (一)
配合觸媒轉換器,通常引擎在那些運轉條件,引擎控制器(ECU)將空燃比(A/F ratio)控制於理論空燃比 14.7(亦即以 14.7 為目標空燃比)?其主要原因為何?(8 分)
思路引導 VIP
考生應立即聯想三元觸媒轉換器(TWC)的「觸媒視窗(Catalytic Window)」原理,即只有在理論空燃比(λ=1)附近才能同時高效處理三種廢氣。接著列舉出引擎處於「閉迴路控制(Closed-loop control)」的工況(如暖機後、怠速、定速),並說明偏離理論值對各項污染物淨化的負面影響。
小題 (二)
引擎在那些運轉條件,控制器的目標空燃比並非該理論空燃比?主要原因為何?(8 分)
思路引導 VIP
看到此題,應立即聯想引擎控制系統中的「開迴路控制(Open-loop Control)」時機。思考在哪些極端工況下,引擎對「動力」、「運轉穩定」或「溫度保護」的需求會大於對「排氣淨化」的需求(如冷車啟動、全負荷、急減速等),並結合熱力學與引擎機件保護原理解釋原因。
小題 (三)
控制系統根據什麼資訊(或訊號)將空燃比控制至符合目標值?(9 分)
思路引導 VIP
解題時應將空燃比控制分為「前饋計算」與「閉迴路回饋」兩個層面來思考。首先指出決定基本噴油量的前端進氣與轉速訊號,接著強調排氣端含氧感知器作為回饋修正的核心,最後點出維持理論空燃比(14.7:1)對觸媒轉換效率的意義。