臺灣博碩士論文加值系統

本研究以不同比例酒精汽油使用單缸四行程125 cc引擎，在不變動化油器結構下，針對引擎性能及空氣污染物排放之影響進行探討。以E0、E10、E20、E30、E40五種濃度之酒精汽油於30、40、50、60 km/hr四種定速下來進行實驗。測量項目包括動力輸出、耗油量、氣狀污染物及粒狀污染物之排放濃度，並分析其結果。結果顯示，於汽油中添加酒精會導致引擎動力輸出有些許下降而耗油量略增，動力輸出平均減少了0.83 ~ 30.82 %，制動燃油消耗率增加了7.02 ~ 30.79 %。在空氣污染物排放的影響上，CO的排放量隨著酒精的加入有73 ~ 98.47 %之降幅。而氮氧化物之排放濃度亦隨著酒精的添加比例增加有增加的趨勢，平均增幅約在9.46 ~ 63.55 %不等。粒狀污染物則隨著混合燃料中酒精的濃度增加而有減少的趨勢，平均總個數濃度約減少7.62 ~ 90.6 %，平均總重量濃度則是降低了21.76 ~ 99 %。

The effects of air pollutant emissions and engine performance of a single four-stroke 125 cm3 displacement motorcycle engine with it’s original carburetor using various ethanol-gasoline blended fuels were investigated in this study. The experiments were conducted at four speeds (30, 40, 50, and 60 km/hr) with five kinds of ethanol blending percentage (0, 10, 20, 30, and 40% v/v) fuel conditions. Power output, fuel consumption, gaseous air pollutants, and aerosol air pollutants were measured to analyze their results. The results showed the power output was slightly decreased and the fuel consumption was a little increased when ethanol-gasoline blended fuel was used. The results showed an average reduction of 0.83 - 30.82 % in engine power output and an average increase of 7.02 - 30.79 % in engine brake specific fuel consumption. Regarding the influences of air pollutants compared with using no-ethanol gasoline fuel, the emission of CO had an average reduction of 73 - 98.47 % and the emission of NOx had an average increase of 9.46 - 63.55 %. Furthermore, the particulate matters number concentrations was reduced when the ethanol blended rate was increased, the average total number concentration reduced at 7.62 - 90.6 % and the average mass concentration reduced at 21.76 - 99 %.

致謝 i
摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 xx
第一章 前言與研究目的 1
1-1 前言 1
1-2 研究目的 2
第二章 文獻探討 3
2-1 都會區空氣污染物排放來源 3
2-1-1 機動車輛污染物特徵 3
2-1-1-1 氣狀污染物 3
2-1-1-2 粒狀污染物 10
2-2 生質能源 13
2-2-1 生質酒精與酒精汽油 13
2-2-2 引擎使用酒精混合燃料之相關研究 15
第三章 材料與方法 21
3-1 實驗設備 21
3-1-1 實驗機車引擎與動力性能量測系統 23
3-1-2 空氣污染物排放量測系統 26
3-2 實驗設計 35
第四章 結果與討論 39
4-1 空氣污染物排放 39
4-1-1 粒狀污染物 39
4-1-1-1 懸浮微粒個數濃度量測結果 39
4-1-1-2 懸浮微粒重量濃度量測結果 113
4-1-1-3 粒狀污染物排放係數 188
4-1-2 氣狀污染物 189
4-1-2-1 氣狀污染物排放濃度 189
4-1-2-2 氣狀污染物排放係數 200
4-2 引擎性能量測分析 202
4-2-1 引擎動力輸出 202
4-2-2 引擎油耗表現 208
4-2-3 引擎性能及空氣污染綜合討論 215
第五章 結論與建議 217
5-1 結論 217
5-2 建議 218
參考文獻 219
附錄A:不同比例酒精汽油之懸浮微粒分徑個數濃度(SMPS) 222
附錄B:不同比例酒精汽油之懸浮微粒分徑個數濃度(ELPI) 229
附錄C:不同比例酒精汽油之懸浮微粒分徑重量濃度(SMPS) 236
附錄D:不同比例酒精汽油之懸浮微粒分徑重量濃度(ELPI) 243
附錄E:不同時速下使用不同濃度酒精汽油其輸出動力曲線 250
附錄F:不同時速下使用不同濃度酒精汽油其制動燃油消耗率表現 252

行政院交通部。2009。台閩地區機動車輛登記數。台北：行政院交通部。網址：http://www.motc.gov.tw/。上網日期：2009-09-24。

台灣中油股分有限公司。2010。台灣中油燃料類產品規範。台北: 台灣中油股分有限公司。網址：http://www.cpc.com.tw/big5_BD/tmtd/content/index.asp?pno=4。上網日期：2010-06-22。

三陽工業股份有限公司。2004。悍將125使用說明書。新竹: 三陽工業股份有限公司。網址：http://www.sym.com.tw/chi/。上網日期：2010-05-07。

王懷明。1992。汽油添加乙醇對引擎性能之影響。碩士論文。台北：國立台灣大學機械工程研究所。

王志強。1994。汽油中摻配酒精和醚類對引擎性能之影響。碩士論文。台北：國立台灣大學機械工程研究所。

林恆役。1997。燃油添加劑對於噴射引擎性能之效應。碩士論文。台北：國立台灣大學機械工程研究所。

吳耿東。2007。全球生質能源應用現況與未來展望。林業研究專訊14(3): 5-9。

陳俊吉。2006。混合燃料對機車引擎排放空氣污染物之影響。碩士論文。台北：國立台灣大學生物產業機電工程研究所。

陳厚良。2005。替代性燃油-汽醇對機車引擎排放特性之研究。碩士論文。屏東：國立屏東科技大學環境工程與科學系。

陳毓良、陳世銘、劉森源、蔡錦銘、蔡兆胤、方信雄。2009a。柴油引擎使用酒精-柴油混合燃料之懸浮微粒排放特性。出自“2009年生物機電與農機科技論文發表會論文集”，766-771。宜蘭：台灣生物機電學會。

陳毓良、陳世銘、劉森源、蔡錦銘、蔡兆胤、方信雄。2009b。使用生質柴油-酒精混合燃料於柴油引擎之懸浮微粒排放特性。出自“2009年生物機電與農機科技論文發表會論文集”，760-765。宜蘭：台灣生物機電學會。

張致瑋。2006。隧道車流量、車種與氣固相污染物之相關性研究。碩士論文。台南：國立成功大學環境工程研究所。

Al-Hasan, M. 2003. Effect of ethanol–unleaded gasoline blends on engine performance and exhaust emission. Energy Conversion and Management 44(9): 1547-1561.

Celik, M. 2008. Experimental determination of suitable ethanol–gasoline blend rate at high compression ratio for gasoline engine. Applied Thermal Engineering 28(5-6): 396-404.

Chen, Y. L., S. Chen, C. Y. Tsai, R. H. Sun, J. M. Tsai, S. Y. Liu, and H. H. Fang. 2010. Effects of Ethanol-Gasoline Blends on Engine Perfprmance and Exhaust Emissions in Motorcycle. In “Proceedings of the 5th International Symposium on Machinery and Mechatronics for Agricultural and Bio-systems Engineering (ISMAB 2010)”, Paper No. D1-1. Fukuoka, Japan: Kyushu University.

ELPI™ . 2001. User Manual. Ver. 4.0. Finland: Dekati Ltd.

Hinds, W. C. 1999. Aerosol Technology-Properties, Behavior, and Measurement of Airborne Particles. 2nd ed., 235-242. New York: John Wiley & Sons. Inc.

Hitchins, J., L. Morawska, R. Wolff and D. Gilbert. 2000. Concentrations of submicrometre particles from vehicle emissions near a major road. Atmospheric Environment 34(1): 51-59.

Hsieh, W. D., R. H. Chen, T. L. Wu, and T. H. Lin. 2002. Engine performance and pollutant emission of an SI engine using ethanol–gasoline blended fuels. Atmospheric Environment 36: 403-410.

Kittelson, D. 1998. Engines and nanoparticles a review. Journal of Aerosol Science 29(5-6): 575-588.

Lin, C., Y. Chen, S. Lu, S. Cho, K. Lin, Y. Chiu and X. Tang. 2008. Relationships between characteristics of motorcycles and hydrocarbon emissions in Taiwan: A note. Transportation Research Part D 13(5): 351-354.

Liu, S. Y., S. Chen, Y. L. Chen, C. Y. Tsai, J. M. Tsai, R. H. Sun, and H. H. Fang. 2010. Effect of Biodiesel Blends on Diesel Engine Performance and Exhaust Emissions. In “Proceedings of the 5th International Symposium on Machinery and Mechatronics for Agricultural and Bio-systems Engineering (ISMAB 2010)”, Paper No. D2-2. Fukuoka, Japan: Kyushu University.

Morawska, L., N. Bofinger, L. Kocis and A. Nwankwoala. 1998. Submicrometer and supermicrometer particles from diesel vehicle emissions. Environmental Science & Technology 32(14): 2033-2042.

Oppama Industry. 2001. Digital Engine Tachometer Instruction Manual. Ver. 1. Japan: Oppama Industry Co., Ltd.

Reist, P. C. 1993. Aerosol Science and Technology, 2nd ed., New York: McGrawHill

Sayin, C., K. Uslu and M. Canakci. 2008. Influence of injection timing on the exhaust emissions of a dual-fuel CI engine. Renewable Energy 33(6): 1314-1323.

SMPS. 2003. Instruction Manual. Ver. H. U.S.A.: TSI Incorporated.

Topguel, T., H. Yuecesu, C. Cinar and A. Koca. 2006. The effects of ethanol-unleaded gasoline blends and ignition timing on engine performance and exhaust emissions. Renewable Energy 31(15): 2534-2542.

Tsai, J., Y. Hsu, H. Weng, W. Lin and F. Jeng. 2000. Air pollutant emission factors from new and in-use motorcycles. Atmospheric Environment 34(28): 4747-4754.

Yang, H., S. Lee, D. Hsieh, M. Chao and C. Tung. 2008. PM 2.5 and Associated Polycyclic Aromatic Hydrocarbon and Mutagenicity Emissions from Motorcycles. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology 81(4): 412-415.

Yuksel, F. and B. Yuksel. 2004. The use of ethanol–gasoline blend as a fuel in an SI engine. Renewable Energy 29(7): 1181-1191.