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研究生:余致安
研究生(外文):Zhi-an Yu
論文名稱:柴油車使用生質柴油之污染排放與動力分析之研究
指導教授:郭春寶
指導教授(外文):C. P. Kuo
學位類別:碩士
校院名稱:國立中正大學
系所名稱:機械工程所
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:2006
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:118
中文關鍵詞:生質柴油柴油引擎污染排放
外文關鍵詞:Biodieseldiesel engineemissionexhaust
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當前能源危機與環保問題為最重要有待解決的兩個課題。生質柴油動植物油脂為原料,且可直接作用於柴油引擎,無需對引擎進行修改。故為一種可再生性的替代燃料。本研究針對實車運行結果進行研究,藉著使用不同的試驗油品搭配不同之柴油車,進行油耗、馬力與排放污染測試研究,以掌握各柴油車在使用不同試驗油品下之特性。試驗油品共分三種,實驗組為高級柴油加入10%與20%生質柴油的B10與B20,以及作為對照組的高級柴油D100。試驗車輛為4部大有巴士的12000cc排氣量的手排柴油車,共十二輛次。
試驗車輛在分別使用試驗油品進行實車運行,每行駛一定里程數後即進行馬力與排放污染之檢測。其中,馬力檢測為全負載定轉速下所得之輸出馬力值;排污檢測為在全負載定轉速與無負載急加速兩種不同狀態下進行排放檢測,排污檢測項目有排煙污染度、CO、HC、NOx和HCl等空氣污染物之排放濃度檢測。另外,在全負載定轉速檢測中共分為三個測試點,分別於引擎轉速達到最大額定轉速的100%、60%與40%時進行檢測動作。
經實驗結果顯示,使用B10的柴油車平均每公升燃油可增加10%的行駛里程數,B20則可增加19%行駛距離;B20的平均理論熱效率為43.5%,較D100的39.9%要高出9%,B10則為42.1%,亦較D100來得高;在全負載高轉速時,B20的馬力輸出值最佳,但隨著轉速的降低,馬力下降幅度也較D100來得大,另外使用B10會使得因引擎轉速過高而造成馬力下降的幅度增大。就整體排煙污染檢測來看,煙度、CO與HC,皆以使用B20時所測得之污染值較低,而在NOx方面則為B10較低。生質柴油因其燃燒效率比高級柴油佳,對CO及HC等具有減量的效果,可降低柴油引擎廢氣對環保與人體之傷害。但因燃燒室溫度較高,特別於使用B20且為全負荷轉速100%時,NOx呈現大幅增加的現象。
摘要 II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機 2
1-3 研究目的 4
第二章 文獻回顧 5
2-1 柴油的基本特性 5
2-2 柴油引擎及其排放特徵 12
2-2-1 柴油引擎運轉方式 12
2-2-2 柴油引擎排放特徵 13
2-3 柴油車之排放污染所造成的影響 14
2-3-1 粒狀污染物(PM) 14
2-3-2 碳氫化合物(HC) 15
2-3-3 一氧化碳(CO) 15
2-3-4 二氧化碳(CO2) 16
2-3-5 氮氧化物(NOx) 16
2-3-6 硫氧化物 17
2-3-7 半揮發性有機物 18
2-4 生質柴油 19
2-4-1 生質柴油的製造方法 19
2-4-2 生質柴油引擎污染物之排放特徵 20
2-4-3 一般空氣污染物測試結果 26
2-4-4 國外應用實績與經驗蒐集分析 27
2-4-5 國內使用含生質柴油替代燃料的環境現況蒐集分析 34
2-4-6 生質柴油使用現況總整理 36
第三章 研究理論與實驗方法 38
3-1 試驗油品特性 38
3-2 使用試驗油品之引擎的污染及馬力性能分析 39
3-3 動力計排氣煙度檢測方法及流程 45
3-3-1 測試設備 45
3-3-2 安全措施 46
3-3-3 測試前準備 47
3-3-4 檢測步驟 48
3-4 背景理論 51
3-4-1 四行程柴油引擎的工作原理 51
3-4-2 柴油引擎的燃燒過程 52
3-5 柴油引擎燃燒壓力模式 54
3-6 引擎性能計算模式 57
3-7實車運行動力模擬 58
3-8 計算 60
第四章 結果與分析 63
4-1 實車運行之結果 63
4-2 油耗分析 63
4-3 試驗車輛馬力分析 68
4-4 試驗車輛排放污染分析 75
4-4-1 使用不同試驗油品之煙度分析 76
4-4-2 使用不同試驗油品之排放CO分析 82
4-4-3 使用不同試驗油品之排放HC分析 84
4-4-4 使用不同試驗油品之排放NOx分析 86
4-4-5 使用不同試驗油品之排放HCl分析 89
第五章 結論 91
參考文獻 93
附錄 99
A.實車運行之用油記錄 99
B.試驗車輛之排煙測試 102
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