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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:劉振裕
研究生(外文):Liu Zhen Yu
論文名稱:車輛柴油引擎四期及五期排放空氣污染物差異性研究
論文名稱(外文):Investigation on the Differences of Air Pollution Emission by Automobile Diesel Engine of the 4th and 5th Phase
指導教授:張玉明張玉明引用關係
指導教授(外文):Chong, Nyuk Min
口試委員:張玉明余世宗黃錫泉
口試委員(外文):Chong, Nyuk MinShih-Tsung YuHsi-Chuan Huang
口試日期:2015-01-28
學位類別:碩士
校院名稱:大葉大學
系所名稱:環境工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:84
中文關鍵詞:柴油引擎粒狀污染物PM氮氧化物NOX一氧化碳CO碳氫化合物HC
外文關鍵詞:air pollutants, carbon black, CO, HC, NOx, diesel, pollutants emission
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中文摘要

我國車輛密度高達599輛/Km2,遠高於其他國家。依環保署「101年全國柴油引擎動力計排煙檢測計畫期末報告」指出,路邊排煙攔車檢測,不合格率達34.2%。由此可見,全台灣的柴油引擎車輛排煙不良率,約佔三分之一左右。以至柴油引擎車輛排放廢氣是造成空氣汙染的重要成因之一,況且污染車輛難以及時被發現。這些都值得我們深入探討及改進,如何減少車輛廢氣排放的空氣汙染物總量,有效達到改善環境空氣品質的成效,是刻不容緩的課題。
本研究主要目標為探討符合環保法規之四期及五期柴油引擎,在動力計測試下,針對柴油引擎四期及第五期所排放化學與毒性污染物之特性,瞭解對排放空氣污染物之影響(針對四期五期有無加裝燃料系統排放差異性),對應其四期、五期不同的排放空氣污染物。
測試車輛於不同溫度、轉速、馬力及檔位下,進行傳統空氣污染物(黑煙、CO、HC、NOX)及16種多環芳香烴碳氫化合物(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs)的量測,並於實際行駛特定里程後,量測上述空氣有毒污染物濃度,以明瞭其第四期及第五期柴油引擎排放污染物之情況,並針對其該等空氣污染物之排放進行探討。
本研究結果發現,在不同溫度、馬力、轉速及轉速下,產生五期排放pm數據,跟四期排放pm數據,差距達到11.45μm,而在HC、NOX上也呈現有很大差距,都在0.121到1.50μm之間,而一氧化碳CO是在測試中,差距是最小,在0.02到0.10μm之間,結果發現,不管在那個數據上,確實五期柴油引擎排放污染物,都比四期柴油引擎排放污染物減少。

關鍵詞:柴油引擎、粒狀污染物PM、氮氧化物NOX、一氧化碳CO、碳氫化合物HC

ABSTRACT

The vehicles density in Taiwan has been 599 v/ Km2 more than other countries. According to the study "Plan for dynamometer testing of diesel-fueled vehicle exausts and the consultation and assessment of exhasust improvement and maintenance garage" from Environmental Protection Administration Executive Yuan R.O.C in 2012, it reported that "vehicles which had roadside visual emission inspection counted a failure rate of 34.2%". Therefore, the rate of failure inpspection in diesel-fueled vehicle exausts was around one-third. The diesel-fueled vhicle emissed waste gast has created one of the air pollution. What's more, it was difficult to find out these polluted vehicles. To sum up, how to reduce air pollutants in vehicle exhaust emissions, and improve the results of air quality effectively.
The purpose of the study was to explore the difference between diesel and air pollutants emission. Based on the rules of Environmental Protection Administration Executive Yuan R.O.C, the study focused on the charactristics between chemistry emission and toxic pollutants. Testing vehicles was inspected in different temperature and different revolutions per minute (rpm). One of traditional air pollutants such as carbon black, CO, HC, and NOx was inspected, and the other was polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs). These air pollutants were inspected after driving specific miles in order to realize the sitution of pollutants emission from diesel.
The study found that it had 11.45 moi difference between the fifth and the fourth in different temperature, speed, and horsepower. HC and NOx had also a large difference; it was between 0.121 and 1.50 moi. The smallest difference was CO; it was between 0.02 adn 0.10 moi. In the end, whatever the data it was, it was sure that the fifth disel-fueled vehicles emissed pollutants less than the fourth dised-fueled vehicles.
Keywords: air pollutants, carbon black, CO, HC, NOx, diesel, pollutants emission

目錄

封面內頁
簽名頁
中文摘要 iii
ABSTRACT v
誌謝 vii
目錄 viii
圖目錄 xi
表目錄 xiv

第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 名詞解釋 3
1.4 研究的範圍與限制 4
1.4.1 研究對象 4
1.4.2 研究內容 4
1.4.3 研究限制 4
第二章 文獻回顧 5
2.1 汽機車用柴油排放汙染 5
2.1.1擎污影響柴油引染排放之因素 5
2.1.2柴油引擎污染控制技術 10
2.2 柴油引擎排放特徵 12
2.2.1 氮氧化物(Nitrogen Oxides) 12
2.2.2 一氧化碳(Carbon Monoxide) 16
2.2.3 粒狀污染物(Particulate matter) 16
2.2.4 碳氫化合物(Hydrocarbon) 17
2.2.5 黑煙 17
2.3 柴油車的運轉型態 18
2.4 測量物件 18
2.4.1選擇性還原觸媒 18
2.4.2尿素水 20
2.5 排氣檢驗相關法規 21
2.5.1檢驗法規的意涵 21
2.6 柴油引擎的演變 21
2.6.1四期柴油引擎運作原理 22
2.6.2四行程柴油引擎的優點 24
2.6.3五期柴油引擎運作原理 25
2.7 研究擬定的目標 27
第三章 量測方法與測驗設備................................ 28
3.1 研究方法 28
3.1.1 研究基礎 28
3.1.2 篩選測試車輛種類 28
3.1.3 量測時引擎運轉狀態 29
3.1.4 排氣尾管直徑 29
3.2 柴油引擎空氣系統之惰速作用原理與構造介紹 30
3.3 量測設備簡介 31
3.3.1 量測設備之靜態與動態機具功能 31
3.3.2 柴油噴射係統調教及觸媒轉換及除碳器之設備 35
3.4 實驗採樣方式 38
3.4.1 車輛廢氣檢驗進場後檢驗前之準備流程 38
3.4.2 車輛廢氣檢驗流程 40
第四章 研究結果與討論 40
4.1 測試車輛範圍 44
4.1.1 測試車輛時之注意事項 44
4.2 量測方式 44
4.3 測量結果與討論 65
4.3.1 測量結果 65
4.3.2 測量討論 67
第五章 結論與建議 68
5.1 結論 68
5.2 未來展望與建議 69
參考文獻 71
附錄 76


圖目錄

圖 2-1 柴油引擎的燃燒可分成三個階段 6
圖 2-2 噴油量對黑煙影響 9
圖 2-3 氮氧化物 12
圖 2-4 選擇性還原觸媒 19
圖 2-5 尿素水位子 20
圖 2-6 四期柴油引擎 22
圖 2-7 四期柴油引擎動作圖 23
圖 2-8 四期柴油引擎燃料系統 23
圖 2-9 五期柴油引擎 25
圖 2-10 渦輪增壓系統 26
圖 2-11 柴油5期高壓共軌燃油直噴系統 27
圖 3-1 柴油車廢氣排放分析儀 32
圖 3-2 引擎轉速監視儀 32
圖 3-3 環保署車輛排放全程連線檢測電腦 33
圖 3-4 檢測全程顯示螢幕 34
圖 3-5 檢測站全貌 35
圖 3-6 柴油引擎廢氣分析儀(燃油比率分析) 36
圖 3-7 觸媒轉換及除碳器功能分析儀 36
圖 3-8 儀器及各排放控制主件之電源供應器及各式各樣測試元件 37
圖 3-9 攜帶式實車行駛中實地廢氣分析儀 38
圖 3-10 車輛進場後進行儀器測試各式感知器及安全確保架設和車輛身份確認 39
圖 3-11 車輛後方確保以防車輛測試時衝出 40
圖 3-12 車輛進行測試前引擎 41
圖 3-13 進行車輛怠速排放測試溫車動作 41
圖 3-14 車輛進行動力及各別引擎轉速、車速,引擎馬力、引擎溫度、引擎極端減速及引擎極端加速 41
圖 3-15 車輛進行動力及各別引擎轉速、車速,引擎馬力、引擎溫度、引擎極端減速及引擎極端加速時 42
圖 3-16 排放各檢測行程監視 42
圖 3-17 排放各檢測行程監視 43
圖 3-18 排放各檢測行程監視 43
圖 4-1 四期柴油引擎廢氣排放分析圖(轉速工作溫度冷車50℃) 46
圖 4-2 五期柴油引擎廢氣排放分析圖(轉速工作溫度冷車50℃) 47
圖 4-3 四期柴油引擎廢氣排放分析圖(馬力工作溫度冷車50℃下) 48
圖 4-4 五期柴油引擎廢氣排放分析圖(馬力工作溫度冷車50℃下) 48
圖 4-5 四期柴油引擎廢氣排放分析圖(檔位工作溫度冷車50℃下) 50
圖 4-6 五期柴油引擎廢氣排放分析圖(檔位工作溫度冷車50℃下) 50
圖 4-7 四期柴油引擎廢氣排放分析圖(轉速工作溫度冷50→80℃) 52
圖 4-8 五期柴油引擎廢氣排放分析圖(轉速工作溫度冷50→80℃) 52
圖 4-9 四期柴油引擎廢氣排放分析圖(馬力工作溫度冷50→80℃) 54
圖 4-10 五期柴油引擎廢氣排放分析圖(馬力工作溫度冷50→80℃) 54
圖 4-11 四期柴油引擎廢氣排放分析圖(檔位工作溫度冷50→80℃) 56
圖 4-12 五期柴油引擎廢氣排放分析圖(檔位工作溫度冷50→80℃) 56
圖 4-13 四期柴油引擎廢氣排放分析圖(轉速工作溫度冷80℃以上) 58
圖 4-14 五期柴油引擎廢氣排放分析圖(轉速工作溫度冷80℃以上) 58
圖 4-15 四期柴油引擎廢氣排放分析圖(馬力工作溫度冷80℃以上) 60
圖 4-16 五期柴油引擎廢氣排放分(馬力工作溫度冷80℃以上) 60
圖 4-17 四期柴油引擎廢氣排放分析圖(檔位工作溫度冷80℃以上) 62
圖 4-18 五期柴油引擎廢氣排放分析圖(檔位工作溫度冷80℃以上) 62
圖 4-19 四期柴油引擎廢氣排放以噴射正時分析圖 64
圖 4-20 五期柴油引擎廢氣排放以噴射正時分圖 64

表目錄

表 4-1 四期柴油引擎廢氣排放分析表(轉速工作溫度冷車50℃下) 46
表 4-2 五期柴油引擎廢氣排放分析表(轉速工作溫度冷車50℃下) 46
表 4-3 四期柴油引擎廢氣排放分析表(馬力工作溫度冷車50℃下) 47
表 4-4 五期柴油引擎廢氣排放分析表(馬力工作溫度冷車50℃下) 48
表 4-5 四期柴油引擎廢氣排放分析表(檔位工作溫度冷車50℃下) 49
表 4-6 五期柴油引擎廢氣排放分析表(檔位工作溫度冷車50℃下) 49
表 4-7 四期柴油引擎廢氣排放分析表(轉速工作溫度冷50→ 80℃) 51
表 4-8 五期柴油引擎廢氣排放分析表(轉速工作溫度冷50→ 80℃) 51
表 4-9 四期柴油引擎廢氣排放分析表(馬力工作溫度冷50→ 80℃) 53
表 4-10 五期柴油引擎廢氣排放分析表(馬力工作溫度冷50→ 80℃) 53
表 4-11 四期柴油引擎廢氣排放分析表(檔位工作溫度冷50→ 80℃) 55
表 4-12 五期柴油引擎廢氣排放分析表(檔位工作溫度50→80℃) 55
表 4-13 四期柴油引擎廢氣排放分析表(轉速工作溫度冷80℃以上) 57
表 4-14 五期柴油引擎廢氣排放分析表(轉速工作溫度冷80℃以上) 57
表 4-15 四期柴油引擎廢氣排放分析表(馬力工作溫度冷80℃以上) 59
表 4-16 五期柴油引擎廢氣排放分析表(馬力工作溫度冷80℃以上) 59
表 4-17 四期柴油引擎廢氣排放分析表(檔位工作溫度冷80℃以上) 61
表 4-18 五期柴油引擎廢氣排放分析表(檔位工作溫度冷80℃以上) 61
表 4-19 四期柴油引擎廢氣排放以噴射正時分析表(工作溫度80℃↑) 63
表 4-20 五期柴油引擎廢氣排放以噴射正時分析表(工作溫度80℃↑) 63

參考文獻

一、中文部分

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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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