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研究生:石育岑
研究生(外文):Yu-Tsen Shih
論文名稱:柴油車排煙檢測成效分析與污染排放量推估
論文名稱(外文):Assessment of the Effectiveness of Diesel I/M Program and Development of the Diesel Vehicle Emissions Inventory
指導教授:盧昭暉盧昭暉引用關係
指導教授(外文):Jau-Huai Lu
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:機械工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:290
中文關鍵詞:柴油車排煙檢測粒狀污染物類神經網路污染排放
外文關鍵詞:Diesel VehiclesI/M ProgramParticulate MatterNeural NetworkExhaust Emission
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國內柴油車輛可分為大客車、大貨車及小貨車,雖然柴油車的數量佔機動車輛總數的比例不高,但由於柴油車都是商用車輛,行走里程遠較一般車輛長,故污染排放量相當可觀。
本文分析台灣各縣市柴油車排煙檢驗站的測試資料,評估台灣地區使用中柴油車黑煙污染情形,結果顯示柴油車的污染度分佈類似γ分佈,以無負載污染度最高,全負載100%轉速的污染度最低。比較民國89~91年這三年的檢測數據,可知柴油車的污染度逐年下降,各車種的差異逐漸減少,動力站的調修改善率約為60%,而定檢改善率約為40%。本文並找出擅調後馬力與污染度變化的關係,以污染度的改變量來定義擅調,有效判別擅調車輛,藉以評估擅調對於動力站檢測結果的影響。
過去的研究顯示,使用中柴油車的黑煙污染度與PM排放量間的關係不明確。本文以類神經網路中的多層函數連結網路來建立柴油車的黑煙模式,二期車與三期車模式都有不錯的結果,可用以評估檢測的成效,探討使用中車輛的PM污染分佈。
在探討影響污染物排放量計算的因素方面,本文建立一套引擎負載模式,討論重型柴油車污染排放值轉換係數,計算車輛行駛一段距離後引擎所做的功,結果顯示轉換係數的數值約1.3~5.4,與行車型態有關。
Although the number of diesel vehicles is only a small portion of the registered motor vehicles in Taiwan, the pollutants produced by Diesel vehicles constitutes a major part of the emission inventory due to the long traveling distance of Diesel vehicles.
The purpose of this paper is to compile in-use vehicle I/M test data, trying to establish the relationship between PM and smoke, and to investigate the factors that influence the emission model expected to evaluate the emission inventory of diesel vehicles.
It was found that the smoke data were gamma distributed. The smoke under no load condition was the highest in all test conditions. Analyzing the I/M data from 2000 to 2002 showed that the Diesel smoke was getting improved, and the discrepancy of smoke data among bus, heavy-duty truck, and light-duty truck has smoothed out. In addition, a method of investigating the effects of illegal adjustment of diesel vehicles was established. It was found that reduction of horsepower was well correlated with the reduction of smoke level.
The relationship between PM and smoke was modeled with a neural network. Two models were established respectively for vehicles in compliance with the second and third stage of emission standards. These models can be used to probe the particulate emission of in-use vehicles.
The conversion factor used to convert the emission data of heavy-duty diesel vehicles from grams per brake horsepower per hour to grams per kilometer was analyzed in this paper. Simulations were carried out to investigate the effects of weight, load, grade, and driving cycle on the value of conversion factor. It was found that the conversion factor is ranged from 1.3 to 5.4, depending on the test cycles.
中文摘要 …………………………………………….…….………... I
英文摘要 …………………………………………….…….………… II
目錄 …………………………………………….…….………………III
表目錄 …...…………………………………………….…….………VII
圖目錄 …...…………………………………………….…….………XII
第一章 緒論 …………………………………………….….……... 1
(1-1) 前言 …………………....……………………………… 1
(1-2) 研究動機 ....………………………………….…….….. 4
(1-3) 研究目標 ……………………………………….……... 5
(1-4) 研究方法 ……………………………………….……... 6
第二章 柴油車現況 ………………………………………………. 9
(2-1) 柴油車使用現況 ……………………………………… 9
(2-2) 柴油車污染 ……………………………………….….. 18
第三章 柴油車排煙檢測資料分析 ……………………………….. 57
(3-1) 柴油車排氣檢測數據分析 ……………………………. 58
(3-2) 柴油車黑煙排放改善評估 ……………………………. 61
(3-3) 柴油車的實測馬力分析 ………………………………. 68
(3-4) 擅調問題探討 …………………………………………. 73
第四章 柴油車黑煙模式 ………………………………………….111
(4-1) 柴油車黑煙與粒狀污染物檢測方式 …………………111
(4-2) 相同測試條件下黑煙污染度與粒狀污染物排放量的
關係 ……………………………………………………114
(4-3) 以類神經網路建立黑煙模式 …………………………120
(4-4) 類神經網路原理 ………………………………………122
(4-5) 本文所使用的網路模式 ………………………………128
(4-6) 類神經網路模式建立結果 ……………………………133
(4-7) 類神經網路模式計算結果討論 ………………………142
第五章 柴油車污染減量成效評估 ……………………………….177
(5-1) 柴油車加嚴排放標準與第四期排放標準 ……………177
(5-2) 柴油車四期排放標準的減量效益 ……………………179
(5-3) 提早購買四期柴油車所造成的污染削減量 …………185
(5-4) 美國與歐洲重型柴油引擎污染排放檢測方法的比較 187
第六章 柴油車污染排放推估模式 ……………………………….207
(6-1) 傳統推估模式 …………………………………………207
(6-2) 簡化推估模式 …………………………………………210
(6-3) 使用中柴油車模式 ……………………………………212
第七章 影響污染物排放量計算的因素 ………………………….213
(7-1) 重型柴油車污染排放值轉換係數 ……………………213
(7-2) 引擎負載模式 …………………………………………215
(7-3) 行車型態的影響 ………………………………………221
(7-4) 敏感度分析 ……………………………………………222
(7-5) 車輛負載的影響 ………………………………………223
第八章 柴油車污染排放計算 …………………………………….241
(8-1) 使用中柴油車污染排放推估 …………………………241
(8-2) 柴油車PM排放模式 …………………………………250
第九章 結論與未來研究方向 …………………………………….273
(9-1) 結論 ……………………………………………………273
(9-2) 未來研究方向 …………………………………………276
參考文獻 ……………………………………………………………277
附錄一 ………………………………………………………………281
附錄二 ………………………………………………………………283
附錄三 ………………………………………………………………285
附錄四 ………………………………………………………………289
致謝
1.1環保署,「交通工具空氣污染物排放標準」,中華民國九十一年十月二十七日修正發佈。
2.1車輛研究測試中心,(1999),「訂定柴油及替代清潔燃料引擎汽車第四期排放標準」專案工作計畫,EPA-88-FA33-03-3080。
2.2交通部統計處,「台閩地區機動車輛登記數」,交通部網站資料。
2.3交通部,「道路交通安全規則」,中華民國九十三年二月二十七日修訂。
2.4中鼎公司,(1999),「台北縣空氣污染物排放減量規劃與管制綜合計畫」,台北縣環境保護局委託計畫。
2.5力鼎公司,(2000),「台中縣客貨運排放污染物總量推估及研擬通勤減量測略」,台中縣環境保護局委託計畫。
2.6交通部統計處,(2002),「九十年台灣地區遊覽車營運狀況調查摘要分析」。
2.7中鼎公司,(1999),「空氣污染總量管制制度推行先期作業及空氣污染物排放量推估標準方法建立」,EPA-88-FA31-03-1059。
2.8郭育銘,杜啟綸,盧昭暉,王美文,莊訓城,吳盛忠,陳雄文,(2000),“機車行駛里程分析”,八十八年「電子計算機於土木水利工程應用」研討會。
2.9杜啟綸,郭育銘,吳欣璇,盧昭暉,(1999) ,“機車行駛里程分佈對污染排放量推估之影響”,第十六屆空氣污染控制技術研討會。
2.10張能復,林裕強,(1997),”北部都會區道路機動車輛污染排放分析”,第十四屆空氣污染控制技術研討會。
2.11莊永松,黃揮原,蔡清讚,郭憲文,郭崇義,羅金翔,(2002),”柴油車惰轉狀態及加速情況下之粒徑濃度分佈與排放含碳污染物質粒像相關性之研究”,第十九屆空氣污染控制技術研討會。
2.12張豐藤,李俊德,李文智,羅濟豪,陳志強,陳彥旻,周宜成,洪維廷,(2000),”柴油車排放廢氣中重金屬元素之特徵”,第十七屆空氣污染控制技術研討會。
2.13李俊德,張豐藤,李文智,黃志偉,謝長源,陳明義,(1999),”柴油小貨車及曳引車排放廢氣中多環芳香烴化合物之特徵”,第十六屆空氣污染控制技術研討會。
2.14李俊德,張豐藤,李文智,黃志偉,謝長源,陳明義,(1999),”柴油大貨車及大客車排放廢氣中多環芳香烴化合物之特徵”,第十六屆空氣污染控制技術研討會。
2.15中鼎公司,(1999),「空氣污染總量管制制度推行先期作業及空氣污染物排放量推估標準方法建立」期末報告,環保署委託計畫,EPA-88-FA31-03-1059。
4.1力鼎公司,(2000),「台中縣客貨運排放污染物總量推估及研擬通勤減量測略」,台中縣環境保護局委託計畫。
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4.3 Schraml,S., S. Will, A. Leipertz, (2000), “Performance Characteristics of TIRE-LII Soot Diagnostics in Exhaust Gases of Diesel Engines”, SAE Paper 2000-01-2002.
4.4梁正中,駱克明,劉明宜,王明皓,(1998),”柴油車排氣中粒徑分佈與運轉狀態之關係研究”,第十五屆空氣污染控制技術研討會。
4.5李維忠,李伯滄,石育岑,盧昭暉,(2002),”柴油車黑煙污染排放模式之探討”,第十九屆空氣污染控制技術研討會。
4.6 Simon Haykin, (1999), “NEURAL NETWORKS”, second edition, Prentice Hall International, Inc.
4.7葉怡成編著,(2001),「應用類神經網路」,第三版,儒林圖書有限公司出版。
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7.3 J.Y. Wong, (1993), “Theory of Ground Vehicles“, 2nd edition, John Wiley & Sons Inc.
7.4車輛研究測試中心,(2001),「使用中柴油車輛污染調查測試及定期檢驗輔導規劃」專案計畫,EPA-90-FA13-03-90A157。
7.5和泰汽車公司網站,(2004),http://www.hino.com.tw/。
8.1工研院機械所,(1999),“大客貨車改善污染排放補助作業審查及追蹤考核計畫”研究報告,EPA-88-FA33-03-1057。
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