臺灣博碩士論文加值系統

九八無鉛汽油與甲醇皆是高辛烷值之燃料(九八汽油辛烷值為98，甲醇為109)，作為汽油引擎之燃料將可大大降低燃燒震爆情形之發生，且甲醇為含氧化合物，混合九八無鉛汽油將可改善引擎之廢氣排放。本實驗探討的實驗變因包括有：甲醇混合比例(0%、5%、15%、25%)、負載(10、20、30、40 N-m)、轉速(1000、1500、2000、2500rpm)以及燃料空氣當量比(ψ)，探討改變這些參數對於引擎排氣溫度及排氣污染HC、CO、NOx值與制動單位燃料消耗量(bsfc)之影響。經由結果得知：
(1) 轉速與負載的增加會使排氣溫度與NOx隨之上揚，而對HC而言有略為下降的趨勢，但是對CO來說並無絕對的影響。
(2) 隨著甲醇比例的增加排氣溫度會下降，且排氣溫度最高點的燃料空氣當量比會減少，同時最佳燃燒效率的當量比位置也會下移。
(3) 隨著甲醇的比例增加，NOX值會下降；對HC及CO而言，在X=5、X=15時有下降之趨勢，但是在X=25時HC及CO值有增加的情形；而bsfc隨甲醇比例增加而上揚。
(4) 若當量比不變，則使用含有甲醇添加劑的燃料其排氣情況不一定比純九八無鉛汽油為佳，但當量比可改變，亦即使用含有甲醇的燃料時在其燃燒效率最佳之當量比情況下，排氣情況則有較大的改善。

The octane value of methanol and 98-gasoline are 109 and 98, respectively. Methanol is an oxygenated compound, which ,mixed with gasoline, may improve the emissions of SI engine. The effect of methanol on the performance and emissions of SI Engine is investigated in this work. The control variables included the ratio of methanol in the fuel mixture (0%、5%、15%、25%), loads (10、20、30、40 N-m), engine speeds (1000、1500、2000、2500rpm),and fuel/air equivalence ratios (ψ).The purpose of his work is to find out how these variables affect the emissions of HC, CO, NOx, and the brake specific fuel consumption (bsfc). The results of this work are listed:
(1) When the load and engine speed are increased, the exhaust temperature and NOX grow up. The concentration of CO remains unchanged, while the concentration of HC is slightly increased.
(2) With the increase of the fraction of methanol, the exhaust temperature decreases. At the same time, the equivalence ratio of the highest exhaust temperature and the best engine’s thermal efficiency decrease.
(3) With the increase of the fraction of methanol, NOX decreases. HC and CO decrease at X=5 and X=15 but increase at X=25. In addition, bsfc increases with the fraction of methanol.
(4) If the air/fuel remains unchanged and the gasoline-methanol fuel are used, the exhaust emission will roughly be the same. But if the gasoline-methanol fuel is used on the best efficiency’s equivalence ratio, the exhaust emission will be improved.

誌謝 i
中文摘要 ii
英文摘要 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii
符號說明與單位 xvii
第一章 緒論
1-1前言 1
1-2 甲醇燃料特性的簡介 2
1-2-1 甲醇與乙醇之比較 3
1-2-2 甲醇與無鉛汽油之比較 4
1-2-3 甲醇的優缺點 5
1-3 研究動機 7
第二章 文獻回顧
2-1 汽油引擎排放污染成因 8
2-1-1 氮氧化物的生因 8
2-1-2 碳氫化合物的生因 10
2-1-3 一氧化碳的成因 12
2-2甲醇燃料之燃燒理論分析 13
2-3 引擎性能參數的計算 15
2-3-1 引擎功率輸出 15
2-3-2制動單位燃料消耗率 15
2-3-3 引擎熱效率 16
2-3-4 空氣燃料比 16
2-3-5 空氣燃料當量比 17
2-3-6 制動平均有效壓力 18
2-4 甲醇應用實例 18
第三章 實驗設備與實驗步驟
3-1 實驗儀器與設備 22
3-1-1 廢氣分析儀 22
3-1-2 NOx分析儀 24
3-1-3 馬力試驗機 25
3-1-4 流量計 27
3-1-5 氣壓計 28
3-1-6 引擎冷卻系統 28
3-1-7 測試引擎 29
3-2 流量控制原理 29
3-3 實驗參數 30
3-4 實驗材料 30
3-5 實驗步驟與方法 31
第四章 結果與討論
4-1實驗條件的探討 35
4-2 燃料空氣當量比對引擎的影響 36
4-2-1改變燃料空氣當量比對排氣溫度之影響 37
4-2-2改變燃料空氣當量比對氮氧化物之影響 39
4-2-3改變燃料空氣當量比對碳氫化合物之影響 40
4-2-4改變燃料空氣當量比對一氧化碳之影響 42
4-2-5改變燃料空氣當量比對制動單位燃料消耗量之影響 43
4-3 甲醇添加劑/汽油比例對引擎的影響 44
4-3-1改變甲醇添加劑/汽油比例對排氣溫度之影響 45
4-3-2改變甲醇添加劑/汽油比例對氮氧化物之影響 45
4-3-3改變甲醇添加劑/汽油比例對碳氫化合物之影響 46
4-3-4改變甲醇添加劑/汽油比例對一氧化碳之影響 47
4-3-5改變甲醇添加劑/汽油比例對制動單位燃料消耗量之影響 47
4-4九八無鉛汽油與九五無鉛汽油之比較 48
第五章 結論與建議
5-1 結論 50
5-2 建議及後續研究 53
參考文獻 54
附表 58
附圖 64
附錄一 實驗誤差分析 123
附錄二圖目錄 127
附錄二 各實驗變因的效應圖 130

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