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研究生:蘇錦發
研究生(外文):Soo Kim Fatt
論文名稱:汽油發電機使用富氫氣體輔助燃燒效能之研究
論文名稱(外文):An Empirical Study of The Effect of Hydrogen Rich Gas on Gasoline Power Generator
指導教授:黃俊明黃俊明引用關係陳坤盛陳坤盛引用關係
指導教授(外文):Chun-Ming HuangKun-Sheng Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立勤益科技大學
系所名稱:研發科技與資訊管理研究所
學門:商業及管理學門
學類:其他商業及管理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:85
中文關鍵詞:富氫氣體汽油引擎發電機
外文關鍵詞:HydrogenHydrogen-rich gasGasolineEngineGenerator
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近年來,關於內燃機引擎透過導入富氫氣體以改善其效率與污染排放之研究已成為一極富有發展潛力的研究領域。本研究在於探討經透過水電解法產生適量的富氫氣體,再導入汽油發電機作為輔助燃料,藉由氫氣的特性改善汽油發電機的缺陷。本研究透過實驗設計法(Design of Experiment, DOE)與變異數分析(Analysis of Variance, ANOVA)探討富氫氣體對於汽油發電機之影響。本研究在不變更汽油發電機設計的情況下,由進氣歧管或油氣混合之方式導入適量富氫氣體,藉此觀察富氫氣體與兩種氫氣導入方式對汽油發電機的影響。本研究結果發現導入富氫氣體除可顯著性降低排氣溫度與引擎本體溫度之外,在油耗與一氧化碳污染排放部分也獲得改善。本研究希望透過導入適量的富氫氣體改善汽油發電機之工作效率與污染排放,而此方式亦可應用於業界之工業設備,降低溫度並延長設備之壽命,並且提升燃料使用效率與改善污染排放,以配合永續發展之目標。
In recent years, research in increasing engine efficiency and emission control by hydrogen-rich gas injection has become a potential area. This paper investigate the research of improve gasoline generator defects by injecting hydrogen-rich gas to the gasoline power generator , which hydrogen-rich gas is electrolyzed from water as the supplementary fuel into the gasoline power generator. The research method involved using Design of Experiment (DOE) and Analysis of Variance (ANOVA) to investigate the effect of hydrogen-rich gas to the gasoline power generator. The experiment setup based by a non-modifying gasoline power generator and this experiment has two 2-ways to inject the feasible flow rate of hydrogen-rich gas into the engine, either from intake manifold or mixture with the gasoline. The results show that the engine temperature and exhaust temperature can be decreased by injecting hydrogen-rich gas, and also improve the gasoline consumption and emission control of carbon monoxide. The purpose of this study is try to improve the power generator working efficiency and emissions control by adding a small amount of hydrogen-rich gas, hope this result can apply in industry machinery and extending the equipment life, to improve the fuel efficiency and emission control and achieve the long-term sustainable development goals.
摘 要 I
ABSTRACT II
目 錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 IX
一、 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機與目的 4
二、 文獻探討 5
2.1 溫室氣體排放對環境的破壞 5
2.2 石化燃料庫存壓力與燃料效率提升的發展 9
2.3 現有的製氫技術探討 9
2.4 現有儲氫技術探討 10
2.5 實驗設計法與變異數分析 10
2.6 於內燃機中導入富氫氣體輔助燃燒之相關文獻 11
三、 研究方法 17
3.1 實驗研究 17
3.2 準實驗設計 18
3.3 富氫氣體輸入方式 21
3.4 實驗設備 23
四、 實驗結果與討論 34
4.1 富氫氣體對於汽油發電機之油耗影響 34
4.2 富氫氣體對於汽油發電機之排氣溫度影響 40
4.3 富氫氣體對於汽油發電機之引擎溫度影響 46
4.4 富氫氣體對於汽油發電機發電電壓之影響 52
4.5 富氫氣體對於汽油發電機發電頻率之影響 55
4.6 富氫氣體對於汽油發電機一氧化碳污染排放之影響 58
4.7 富氫氣體對於汽油發電機碳氫化合物污染排放之影響 61
4.8 富氫氣體對於汽油發電機二氧化碳污染排放之影響 64
4.9 變異數分析 67
五、 結論與未來方向 69
5.1 顯著性改善項目 69
5.1.1. 油耗改善 69
5.1.2. 排氣溫度降低 69
5.1.3. 引擎本體溫度降低 69
5.1.4. 一氧化碳污染排放改善 69
5.1.5. 空燃比與空氣過剩率改善 70
5.2 研究建議 70
參考文獻 71


圖目錄
圖1石化燃料需求量歷史統計走勢圖 1
圖2世界各地原油價格歷史走勢圖 2
圖3 International Energy Agency再生能源數量歷史走勢圖 3
圖4全球溫室氣體統計數量歷史走勢圖 6
圖5臺灣碳排量統計數據歷史走勢圖 7
圖6臺灣2009年碳排結構分析圖 8
圖7臺灣針對初級燃料之需求量歷史走勢圖 8
圖8研究流程圖 18
圖9實驗流程圖 20
圖10研究架構圖 21
圖11富氫氣體由進氣歧管導入方式 22
圖12富氫氣體由油氣混合裝置導入方式 22
圖13富氫氣體由油氣混合裝置導入方式實作照片 23
圖14 Kosika KG3000 汽油發電機 24
圖15純水電解製氫電解槽 25
圖16 Gas Chromatograph分析結果 26
圖17 Gas Chromatograph分析儀器 GC1000TCD 26
圖18燃油消耗重量監視系統 27
圖19 CHY-802U K/J型雙組輸入溫度計 28
圖20 TP-106 氣體溫度用K型熱耦感溫棒 29
圖21汽油發電機排氣管口溫度數據採樣 29
圖22 TP-106 環境溫度用K型熱耦感溫棒 30
圖23汽油發電機引擎本體溫度數據採樣 30
圖24排放檢測儀 31
圖25 1500watt級鹵素燈負載 32
圖26 True RMS多功數位電表針對電力品質進行側錄 33
圖27怠速運轉:預設標準與岐管導氫之油耗比較圖 34
圖28怠速運轉:預設標準與油氫混合導氫之油耗比較圖 35
圖29負載運轉:預設標準與岐管導氫之油耗比較圖 35
圖30負載運轉:預設標準與油氫混合導氫之油耗比較圖 36
圖31怠速運轉:岐管導氫與油氫混合於富氫氣體30cc/min之油耗比較圖 37
圖32怠速運轉:岐管導氫與油氫混合於富氫氣體60cc/min之油耗比較圖 37
圖33怠速運轉:岐管導氫與油氫混合於富氫氣體90cc/min之油耗比較圖 38
圖34負載運轉:岐管導氫與油氫混合於富氫氣體30cc/min之油耗比較圖 39
圖35負載運轉:岐管導氫與油氫混合於富氫氣體60cc/mion之油耗比較圖 39
圖36負載運轉:岐管導氫與油氫混合於富氫氣體90cc/min之油耗比較圖 40
圖37怠速運轉:預設標準與進氣岐管導氫之排氣溫度比較圖 41
圖38怠速運轉:預設標準與油氫混合導氫之排氣溫度比較圖 41
圖39負載運轉:預設標準與進氣岐管導氫之排氣溫度比較圖 42
圖40負載運轉:預設標準與油氫混合導氫之排氣溫度比較圖 42
圖41怠速運轉:岐管導氫與油氫混合於富氫氣體30cc/min之排氣溫度比較圖 43
圖42怠速運轉:岐管導氫與油氫混合於富氫氣體60cc/min之排氣溫度比較圖 43
圖43怠速運轉:岐管導氫與油氫混合於富氫氣體90cc/min之排氣溫度比較圖 44
圖44負載運轉:岐管導氫與油氫混合於富氫氣體30cc/min之排氣溫度比較圖 45
圖45負載運轉:岐管導氫與油氫混合於富氫氣體60cc/min之排氣溫度比較圖 45
圖46負載運轉:岐管導氫與油氫混合於富氫氣體90cc/min之排氣溫度比較圖 46
圖47怠速運轉:預設標準與進氣岐管導氫之引擎本體溫度比較圖 47
圖48怠速運轉:預設標準與油氫混合導氫之引擎本體溫度比較圖 47
圖49負載運轉:預設標準與進氣岐管導氫之引擎本體溫度比較圖 48
圖50負載運轉:預設標準與油氫混合導氫之引擎本體溫度比較圖 48
圖51怠速運轉:岐管導氫與油氫混合於富氫氣體30cc/min之引擎溫度比較圖 49
圖52怠速運轉:岐管導氫與油氫混合於富氫氣體60cc/min之引擎溫度比較圖 49
圖53怠速運轉:岐管導氫與油氫混合於富氫氣體90cc/min之引擎溫度比較圖 50
圖54負載運轉:岐管導氫與油氫混合於富氫氣體30cc/min之引擎溫度比較圖 51
圖55負載運轉:岐管導氫與油氫混合於富氫氣體60cc/min之引擎溫度比較圖 51
圖56負載運轉:岐管導氫與油氫混合於富氫氣體90cc/min之引擎溫度比較圖 52
圖57怠速運轉:預設標準與進氣岐管導氫之發電電壓比較圖 53
圖58怠速運轉:預設標準與油氫混合導氫之發電電壓比較圖 53
圖59負載運轉:預設標準與進氣岐管導氫之發電電壓比較圖 54
圖60負載運轉:預設標準與油氫混合導氫之發電電壓比較圖 54
圖61怠速運轉:預設標準與進氣岐管導氫之發電頻率比較圖 56
圖62怠速運轉:預設標準與油氫混合導氫之發電頻率比較圖 56
圖63負載運轉:預設標準與進氣岐管導氫之發電頻率比較圖 57
圖64負載運轉:預設標準與油氫混合導氫之發電頻率比較圖 57
圖65怠速運轉:預設標準與進氣岐管導氫之一氧化碳排放比較圖 59
圖66怠速運轉:預設標準與油氫混合導氫之一氧化碳排放比較圖 59
圖67負載運轉:預設標準與進氣岐管導氫之一氧化碳排放比較圖 60
圖68負載運轉:預設標準與油氫混合導氫之一氧化碳排放比較圖 60
圖69怠速運轉:預設標準與進氣岐管導氫之碳氫化合物排放比較圖 62
圖70怠速運轉:預設標準與油氫混合導氫之碳氫化合物排放比較圖 62
圖71負載運轉:預設標準與進氣岐管導氫之碳氫化合物排放比較圖 63
圖72負載運轉:預設標準與油氫混合導氫之碳氫化合物排放比較圖 63
圖73怠速運轉:預設標準與進氣岐管導氫之二氧化碳排放比較圖 64
圖74怠速運轉:預設標準與油氫混合導氫之二氧化碳排放比較圖 65
圖75負載運轉:預設標準與進氣岐管導氫之二氧化碳排放比較圖 65
圖76負載運轉:預設標準與油氫混合導氫之二氧化碳排放比較圖 66



表目錄
表1臺灣地區過去100年來平均溫度變化表 6
表2實驗設計模式表 18
表3 Kosika KG3000 汽油發電機規格表 24
表4 CHY-802U溫度計規格表 28
表5 UREX-5000-4TP排放檢測儀規格表 31
表6 汽油發電機於各個狀態之燃料消耗統計數據表 36
表7汽油發電機於各個狀態之發電交流電壓統計數據表 55
表8汽油發電機於各個狀態之交流頻率統計數據表 58
表9汽油發電機於各個狀態之一氧化碳排放統計數據表 61
表10汽油發電機於各個狀態之碳氫化合物排放統計數據表 64
表11汽油發電機於各個狀態之二氧化碳排放統計數據表 66
表12汽油發電機於怠速模式之ANOVA分析結果 67
表13汽油發電機於負載模式之ANOVA分析結果 68
中文文獻
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外文文獻
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