臺灣博碩士論文加值系統

本研究以市售汽油摻配不同比例之甲醇、乙醇及丁醇等酒精汽油，探討酒精汽油對引擎穩態反應及暫態反應之影響，引擎暫態試驗探討冷啟動性能、引擎無負載加速測試和引擎負載下加速等暫態反應測試；建立油品特性與引擎試驗結果等關係，能更進一步有效探討使用酒精汽油之燃料的特性能適用於一般車輛。
研究結果顯示：在穩態試驗，摻配不同比例之酒精汽油，其燃燒最大壓力、制動馬力均低於市售汽油，在制動燃油能量消耗比方面：E15有最佳表現，與市售汽油相比改善約13.26%。廢氣排放方面：酒精汽油均比市售汽油低，但在NOX方面高於市售汽油。在冷啟動方面：添加酒精汽油之HC排放比市售汽油低。在無負載急加速方面：以E15有較佳之改善效果。負載加速性能方面以M15加速時間最短，比市售汽油縮短約20.31%，但HC排放市售汽油高。
在添加甲醇之酒精汽油，在引擎性能上有較佳的改善表現，但在廢氣排放上卻高於市售汽油，另外添加乙醇之酒精汽油，引擎性能低於市售汽油，但在廢氣排放比市售汽油和甲醇酒精汽油還低，而丁醇酒精汽油，其引擎性能和廢氣排放比甲、乙醇還要差。

The effect of methanol, ethanol and butanol gashol on the engine cold start, acceleration and combustion characteristics was investigated in this studied. The tested gashol are methanol, ethanol and buthanol blending with gasoline with different ratio. The effect of gashol on engine combustion characteristics and transient operations were investigated. Experiments were tested by engine dynamometer. The transient operation of cold start, free acceleration and acceleration under load were evaluated for all blending gashol. The effect of gashol on engine combustion pressure, engine performance, fuel consumption and exhaust emission were also measured. The relationship between the fuel properties of gashol and engine test results were helpful for the understanding of fuel characteristic.
The test results showed that: in the steady-state tests, the brake horsepower and maximum combustion pressure were lower than UL for gashol. Compared with the UL, the brake specific energy consumption for E15 has the best performance and had about 13.26% improvement. Exhaust emissions of gashol were reduced. In the cold start test, the HC emissions of gashol were lower than UL. Under no-load acceleration test, the performance of E15 was better than others. For load acceleration test, the acceleration time of M15 was shorter than UL, the acceleration time was improved about 20.31%, but higher HC emissions than UL.
Add methanol in gashol, the engine performance was improved. But the emissions are higher than UL. The engine performance was better than UL and with lower emission exhaust for the gashol blending with ethanol. The engine performance and exhaust emissions for buthanol gashol were worse than methanol and ethanol gashol.

目 錄
摘要 I
ABSTRACT III
謝 誌 V
目 錄 VI
表 目 錄 IX
圖 目 錄 X
第一章 緒論 1
1.1前言 1
第二章 參考文獻 7
2.1 文獻回顧 7
2.2 國外之研究文獻 8
2.3國內之研究文獻 17
2.4國內、外文獻總結 20
第三章 實驗設備與方法 21
3.1 實驗設備 21
3.2 實驗方法 31
3.3 實驗步驟 32
第四章 油品分析 36
4.1 油品分析 36
4.2研究法辛烷值分析 37
4.3雷氏蒸氣壓分析 39
4.4 密度分析 40
4.5 淨熱值分析 41
4.6 總含氧量分析 43
第五章 引擎實驗結果與討論 44
5.1 穩態引擎性能比較 44
5.1.1缸內燃燒壓力影響分析 44
5.1.2 引擎動力影響分析 62
5.1.4 制動燃油能源消耗比 68
5.2穩態引擎污染排放比較 70
5.2.1 CO污染排放濃度 70
5.2.2 CO2污染排放濃度 75
5.2.3 HC污染排放濃度 79
5.2.3 NOX污染排放濃度 83
5.3 引擎暫態性能比較分析 88
5.3.1 引擎冷啟動性能分析 88
5.3.2無負載加速性能分析比較 93
5.3.3負載急加速性能分析比較 107
第六章 結論 136
6.1引擎穩態性能分析 136
6.2引擎穩態汙染排放分析 137
6.3引擎暫態性能分析 137
6.4未來展望 137
參考文獻 139


表 目 錄
表3-1 HONDA VA-AA 引擎規格 22
表4-1油品物化性分析 36
表5-1節氣門開度從0%~5%加速性能比較表 109
表5-2節氣門開度從0%~10%加速性能比較表 109

圖 目 錄
圖3-1實驗設備構造圖 22
圖3-2 HONDA-VA-AA測試引擎 23
圖3-3引擎節氣門開度與動力計控制面板 24
圖3-4引擎溫度顯示器、動力計總電源與緊急開關 24
圖3-5燃料消耗計 24
圖3-6重量式燃料消耗油計 24
圖3-7引擎空氣流量計 25
圖3-8廢氣汙染量測儀 25
圖3-9 AVL INDICOM SOFTWARE VERSION1.5量測軟體畫面 26
圖3-10編碼器 26
圖3-10解碼器 H50 26
圖3-12火星塞及壓力傳送器 27
圖3-13火星塞（SPARK） 27
圖3-14訊號轉換器及AVL-621 28
圖3-15個人電腦 28
圖3-16 PCI-1710 28
圖3-17控制外掛式油門伺服馬達 28
圖3-18 NATIONAL INSTRUMENTS LAB VIEW 2009軟體程式介面 29
圖3-19 NATIONAL INSTRUMENTS LAB VIEW 2009 軟體程式控制介面 30
圖3-20穩態試驗流程圖 33
圖3-21穩態試驗流程圖 33
圖4-1各種測試燃料油品之辛烷值分析圖 38
圖4-2各種測試燃料油品之雷氏蒸氣壓分析圖 40
圖4-3各種測試燃料油品之密度分析圖 41
圖4-4各種測試燃料油品之淨熱值分析圖 42
圖4-5各種測試燃料油品之總含氧量分析圖 43
圖5-1甲醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(1500RPM節氣門開度 15%) 45
圖5-2甲醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(2500RPM 節氣門開度15%) 46
圖5-3 甲醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(3500RPM 節氣門開度15%) 46
圖5-4 甲醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(1500RPM 節氣門開度25%) 47
圖5-5 甲醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(2500RPM 節氣門開度25%) 47
圖5-6 甲醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(3500RPM 節氣門開度25%) 48
圖5-7 甲醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(1500RPM 節氣門開度35%) 48
圖5-8 甲醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(2500RPM 節氣門開度35%) 49
圖5-9 甲醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(3500RPM 節氣門開度35%) 49
圖5-10 乙醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(1500RPM 節氣門開度15%) 50
圖5-11 乙醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(2500RPM 節氣門開度15%) 50
圖5-12 乙醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(3500RPM 節氣門開度15%) 51
圖5-13 乙醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(1500RPM 節氣門開度25%) 51
圖5-14 乙醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(2500RPM 節氣門開度25%) 52

圖5-15 乙醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(3500RPM 節氣門開度25%) 52
圖5-16 乙醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(1500RPM 節氣門開度35%) 53
圖5-17 乙醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(2500RPM 節氣門開度35%) 53
圖5-18 乙醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(3500RPM 節氣門開度35%) 54
圖5-19 丁醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(1500RPM 節氣門開度15%) 54
圖5-20 丁醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖 (2500RPM 節氣門開度15%) 55
圖5-21 丁醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(3500RPM 節氣門開度15%) 55
圖5-22 丁醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(1500RPM 節氣門開度25%) 56
圖5-23 丁醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(2500RPM 節氣門開度25%) 56

圖5-24 丁醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(3500RPM 節氣門開度25%) 57
圖5-25 丁醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(1500RPM 節氣門開度35%) 57
圖5-26 丁醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(2500RPM 節氣門開度35%) 58
圖5-27丁醇之酒精汽油汽缸燃燒壓力與曲軸角度關係圖
(3500RPM 節氣門開度35%) 58
圖5-28 節氣門開度15%之汽缸燃燒最大壓力關係數據圖 61
圖5-29 節氣門開度25%之汽缸燃燒最大壓力關係數據圖 61
圖5-30 節氣門開度35%之汽缸燃燒最大壓力關係數據圖 61
圖5-31 引擎轉速1500RPM之制動馬力關係圖 65
圖5-32 引擎轉速2500RPM之制動馬力關係圖 65
圖5-33 引擎轉速3500RPM之制動馬力關係圖 65
圖5-34 引擎轉速1500RPM之制動平均有效壓力關係圖 67
圖5-35 引擎轉速2500RPM之制動平均有效壓力關係圖 67
圖5-36 引擎轉速3500RPM之制動平均有效壓力關係圖 67
圖5-37 引擎轉速1500RPM之制動燃油能源消耗比關係圖 69
圖5-38 引擎轉速2500RPM之制動燃油能源消耗比關係圖 69
圖5-39 引擎轉速3500RPM之制動燃油能源消耗比關係圖 69
圖5-40 引擎轉速1500RPM之CO排放濃度關係圖 74
圖5-41 引擎轉速2500RPM之CO排放濃度關係圖 74
圖5-42 引擎轉速3500RPM之CO排放濃度關係圖 74
圖5-43 引擎轉速1500RPM之CO2排放濃度關係圖 78
圖5-44 引擎轉速2500RPM之CO2排放濃度關係圖 78
圖5-45 引擎轉速3500RPM之CO2排放濃度關係圖 78
圖5-46 引擎轉速1500RPM之HC排放濃度關係圖 82
圖5-47 引擎轉速2500RPM之HC排放濃度關係圖 82
圖5-48 引擎轉速3500RPM之HC排放濃度關係圖 82
圖5-49 引擎轉速1500RPM之NOX排放濃度關係圖 87
圖5-50 引擎轉速2500RPM之NOX排放濃度關係圖 87
圖5-51 引擎轉速3500RPM之NOX排放濃度關係圖 87
圖5-52 甲醇之酒精汽油引擎轉速曲線圖 90
圖5-53 乙醇之酒精汽油引擎轉速曲線圖 90
圖5-54 丁醇之酒精汽油引擎轉速曲線圖 91
圖5-55 甲醇之酒精汽油HC排放曲線圖 91
圖5-56乙醇之酒精汽油HC排放曲線圖 92
圖5-57丁醇之酒精汽油HC排放曲線圖 92
圖5-58市售汽油急拉節氣門開度0~5%引擎轉速 與HC排放關係圖 94
圖5-59 M5急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與HC排放關係圖 94
圖5-60 M10急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與HC排放關係圖 95
圖5-61 M15急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與HC排放關係圖 95
圖5-62 M20急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與HC排放關係圖 96
圖5-63 E5急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與HC排放關係圖 96
圖5-64 E10急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與HC排放關係圖 97
圖5-65 E15急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與HC排放關係圖 97
圖5-66 E20急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與HC排放關係圖 98
圖5-67 B5急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與HC排放關係圖 98
圖5-68 B10急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與HC排放關係圖 99
圖5-69 B15急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與HC排放關係圖 99
圖5-70 B20急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與HC排放關係圖 100
圖5-71市售汽油急拉節氣門開度0~10%引擎轉速 與HC排放關係圖 100
圖5-72 M5急拉節氣門開度0~10%引擎轉速 與HC排放關係圖 101

圖5-73 M10急拉節氣門開度0~10%引擎轉速 與HC排放關係圖 101
圖5-74 M15急拉節氣門開度0~10%引擎轉速 與HC排放關係圖 102
圖5-75 M20急拉節氣門開度0~10%引擎轉速 與HC排放關係圖 102
圖5-76 E5急拉節氣門開度0~10%引擎轉速 與HC排放關係圖 103
圖5-77 E10急拉節氣門開度0~10%引擎轉速 與HC排放關係圖 103
圖5-78 E15急拉節氣門開度0~10%引擎轉速 與HC排放關係圖 104
圖5-79 E20急拉節氣門開度0~10%引擎轉速 與HC排放關係圖 104
圖5-80 B5急拉節氣門開度0~10%引擎轉速 與HC排放關係圖 105
圖5-81 B10急拉節氣門開度0~10%引擎轉速 與HC排放關係圖 105

圖5-82 B15急拉節氣門開度0~10%引擎轉速 與HC排放關係圖 106
圖5-83 B20急拉節氣門開度0~10%引擎轉速 與HC排放關係圖 106
圖5-84加速引擎至最大轉速所需時間圖 107
圖5-85市售汽油負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速 與引擎扭力關係圖 110
圖5-86 M5負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速 與引擎扭力關係圖 110
圖5-87 M10負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速 與引擎扭力關係圖 111
圖5-88 M15負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速 與引擎扭力關係圖 111
圖5-89 M20負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速 與引擎扭力關係圖 112
圖5-90 E5負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與
引擎扭力關係圖 112
圖5-91 E10負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與
引擎扭力關係圖 113
圖5-92 E15負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與
引擎扭力關係圖 113
圖5-93 E20負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與
引擎扭力關係圖 114
圖5-94 B5負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與
引擎扭力關係圖 114
圖5-95 B10負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與
引擎扭力關係圖 115
圖5-96 B15負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與
引擎扭力關係圖 115
圖5-97 B20負載10NM，急開節氣門開度0~5%引擎轉速與
引擎扭力關係圖 116
圖5-98市售汽油負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與 引擎扭力關係圖 116
圖5-99 M5負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
引擎扭力關係圖 117
圖5-100 M10負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
引擎扭力關係圖 117

圖5-101 M15負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
引擎扭力關係圖 118
圖5-102 M20負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
引擎扭力關係圖 118
圖5-103 E5負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
引擎扭力關係圖 119
圖5-104 E10負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
引擎扭力關係圖 119
圖5-105 E15負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
引擎扭力關係圖 120
圖5-106 E20負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
引擎扭力關係圖 120
圖5-107 B5負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
引擎扭力關係圖 121
圖5-108 B10負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
引擎扭力關係圖 121
圖5-109 B15負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
引擎扭力關係圖 122

圖5-110 B20負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
引擎扭力關係圖 122
圖5-111 市售汽油負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與
HC排放關係圖 123
圖5-112 M5負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與
HC排放關係圖 123
圖5-113 M10負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與
HC排放關係圖 124
圖5-114 M15負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與
HC排放關係圖 124
圖5-115 M20負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與
HC排放關係圖 125
圖5-116 E5負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與
HC排放關係圖 125
圖5-117 E10負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與
HC排放關係圖 126
圖5-118 E15負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與
HC排放關係圖 126

圖5-119 E20負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與
HC排放關係圖 127
圖5-120 B5負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與
HC排放關係圖 127
圖5-121 B10負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與
HC排放關係圖 128
圖5-122 B15負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與
HC排放關係圖 128
圖5-123 B20負載10NM，急拉節氣門開度0~5%引擎轉速與
HC排放關係圖 129
圖5-124 市售汽油負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
HC排放關係圖 129
圖5-125 M5負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
HC排放關係圖 130
圖5-126 M10負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
HC排放關係圖 130
圖5-127 M15負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
HC排放關係圖 131

圖5-128 M20負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
HC排放關係圖 131
圖5-129 E5負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
HC排放關係圖 132
圖5-130 E10負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
HC排放關係圖 132
圖5-131 E15負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
HC排放關係圖 133
圖5-132 E20負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
HC排放關係圖 133
圖5-133 B5負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
HC排放關係圖 134
圖5-134 B10負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
HC排放關係圖 134
圖5-135 B15負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
HC排放關係圖 135
圖5-136 B20負載10NM，急拉節氣門開度0~10%引擎轉速與
HC排放關係圖 135

參考文獻
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