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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:謝吉雄
研究生(外文):Chi- Hsiung Hsieh
論文名稱:柴油混燒二甲醚之廢氣排放探討
論文名稱(外文):The Exploration of the Exhaust Emission of the Diesel Mixed With DME.
指導教授:盧昭暉盧昭暉引用關係
口試委員:施國亮洪榮芳
口試日期:2015-07-24
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:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:58
中文關鍵詞:柴油引擎二甲醚排氣汙染物
外文關鍵詞:Diesel engineDMEEmission
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本實驗之目的在於探討柴油混燒二甲醚對排氣汙染的影響,本研究使用不同的燃料,包括柴油、柴油與二甲醚10%、20%、及30%的混合燃料,並比較在相同的條件下,不同燃料對引擎廢氣排放的影響。本研究使用興野牌單缸柴油引擎來進行實驗測試,保持引擎原來機械結構不變,只在混二甲醚燃料的實驗油箱使用氮氣加壓10kg/cm2,加壓目的是讓二甲醚保持液化。本研究在探討柴油引擎是否可以經簡單改良即能有效減低廢氣的排放,從進油端處理可以花較少的處理成本。
廢氣量測在固定轉速900、1000、1200、1400、1600、1800、2000 rpm,和固定負載750w、1500w、2250w、3000w,條件下量測,因本次實驗使用的引擎在混30%二甲醚只能測試到750w,所以以下數據的計算只能比較到750w。
本實驗發現柴油混30%二甲醚的效果,用混30%二甲醚與柴油相比NOX下降10.44%、不透光率上升6.47%、排氣溫度上升18.06%、CO下降92.25%。


The purpose of this study is to discuss the effect of engine exhaust emissions in diesel mixed with DME. The experiment was conducted with different fuel, including 100% diesel, and diesel mixed with 10%、20%、and 30% DME respectively. And the different fuels were compared to see the effect they make to engine exhaust emissions under the same conditions. This research used Sing Ye single cylinder diesel engine to do the experiment test, and keep the original machine structure of engine constant, and only pressurizing nitrogen 10kg/cm2 into the DME fuel tank which is used to keep the DME liquefied. The experiment is to discuss if the exhaust emission will be reduced effectively after simple improvement, and the handling cost can be cost less by dealing with from inlet end.
Exhaust gas was measured at fixed speed 900、1000、1200、1400、1600、1800、2000 rpm, and fixed load 750w、1500w、2250w、3000w. Because the engine used in this experiment can only test to 750w in the condition of mixing 30% DME, calculation of the following data can only compare to 750w.
This study found that the effect of diesel mixed with 30% DME, and the diesel mixed with 30% DME compared with 100% diesel, NOx decreased in 10.44%, the degree of pollution rose 6.47%, the temperature of exhaust rose 18.06%, CO decreased in 92.25%, HC rose 2.58 %, CO2 decreased in 53.84%.


目錄
致謝 i
中文摘要 ii
英文摘要 iii
目錄 iv
圖目次 vi
表目次 x

第一章 緒論
1.1前言 1
1.2研究目的 3
1.3實驗方法 4
1.4文獻回顧 5

第二章 實驗設備及方法
2.1實驗引擎 8
2.2廢氣分析設備 9
2.2.1排氣分析儀NGA 6000 9
2.2.2全自動柴油黑煙試驗器EF-YD1 10
2.2.3 MA-200A光學式煙度器 12
2.2.4. NGK-NOx sensor 14
2.3燃油供應系統 15
2.4實驗方法與步驟 20

第三章 實驗結果與討論
3.1不同轉速、負載、NOX排放濃度 23
3.2不同轉速、負載、不透光率 29
3.3不同轉速、負載、黑煙汙染度 35
3.4不同轉速、負載、排氣溫度 40
3.5不同轉速、負載、CO 46
3.6不同轉速、負載、HC 50
3.7不同轉速、負載、CO2 54
第四章 實驗結論與未來研究 58

參考文獻 60

圖目次
圖2-1實驗引擎外觀 8
圖2-2廢氣分析儀外觀 10
圖2-3自動柴油黑煙試驗器外觀 11
圖2-4汙染度51% 12
圖2-5汙染度97% 12
圖2-6 MA-200A光學式煙度器 13
圖2-7 NGK-NOx sensor 14
圖2-8電子磅 16
圖2-9燃油加壓系統 16
圖2-10氮氣瓶 17
圖2-11油箱 17
圖2-12二甲醚桶 18
圖2-13負載用發電機 24V 150A 18
圖2-14負載用燈泡 19
圖2-15引擎與發電機 20
圖2-16油箱加壓圖 21
圖2-17系統壓力圖 21
圖2-18儀器設備全景 21
圖2-19負載全景 22
圖3-1純柴油不同轉速、負載、NOX排放濃度 23
圖3-2混10%二甲醚不同轉速、負載、NOX排放濃度 24
圖3-3混20%二甲醚不同轉速、負載、NOX排放濃度 24


圖3-4混30%二甲醚不同轉速、負載、NOX排放濃度 25
圖3-5添加二甲醚對NOX的影響 26
圖3-6同負載添加二甲醚對NOX的影響 27
圖3-7 DME與柴油之NOX排放 27
圖3-8 DME與柴油之不同轉速NOX排放 28
圖3-9純柴油不同轉速、負載、不透光率 29
圖3-10混10%二甲醚不同轉速、負載、不透光率 29
圖3-11混20%二甲醚不同轉速、負載、不透光率 30
圖3-12混30%二甲醚不同轉速、負載、不透光率 30
圖3-13添加二甲醚對不透光率的影響 32
圖3-14同負載添加二甲醚對不透光率的影響 32
圖3-15不同比例下混燒汙染的情況 33
圖3-16 DME及柴油排放PM2 之數量濃度 33
圖3-17純柴油不同轉速、負載、黑煙汙染度 35
圖3-18混10%二甲醚不同轉速、負載、黑煙汙染度 35
圖3-19混20%二甲醚不同轉速、負載、黑煙汙染度 36
圖3-20混30%二甲醚不同轉速、負載、黑煙汙染度 36
圖3-21載添加二甲醚對黑煙汙染度的影響 38
圖3-22同負載添加二甲醚對汙染度的影響 38
圖3-23純柴油不同轉速、負載、排氣溫度 40
圖3-24混10%二甲醚不同轉速、負載、排氣溫度 40
圖 3-25混20%二甲醚不同轉速、負載、排氣溫度 41
圖 3-26 混30%二甲醚不同轉速、負載、排氣溫度 41
圖 3-27 添加二甲醚對排氣溫度的影響 43
圖 3-28 同負載添加二甲醚對排氣溫度的影響 43
圖 3-29 同轉速添加二甲醚對排氣溫度的影響1000rpm為例 44
圖 3-30 同轉速添加二甲醚對排氣溫度的影響1600rpm為例 44
圖 3-31 混30%二甲醚1000rpm排氣溫度 45
圖 3-32 混30%二甲醚1500rpm排氣溫度 45
圖 3-33 純柴油不同轉速、負載、CO 46
圖 3-34 混10%二甲醚不同轉速、負載、CO 46
圖 3-35 混20%二甲醚不同轉速、負載、CO 47
圖 3-36 混30%二甲醚不同轉速、負載、CO 47
圖 3-37 添加二甲醚對CO的影響 48
圖 3-38 同負載添加二甲醚對CO的影響 49
圖 3-39 DME與柴油之CO排放 49
圖 3-40 純柴油不同轉速、負載、HC 50
圖 3-41 混10%二甲醚不同轉速、負載、HC 50
圖 3-42 混20%二甲醚不同轉速、負載、HC 51
圖 3-43 混30%二甲醚不同轉速、負載、HC 51
圖 3-44 添加二甲醚對HC的影響 52
圖 3-45 同負載添加二甲醚對HC的影響 53
圖 3-46 DME與柴油之HC排放 53
圖 3-47 純柴油不同轉速、負載、CO2 54
圖 3-48 混10%二甲醚不同轉速、負載、CO2 54
圖 3-49 混20%二甲醚不同轉速、負載、CO2 55
圖 3-50 混30%二甲醚不同轉速、負載、CO2 55
圖 3-51 添加二甲醚對CO2的影響 57
圖 3-52 同負載添加二甲醚對CO2的影響 57
圖 4-1 改善供油系統示意圖 59

表目次
表2-1測試引擎規格 8
表2-2廢氣分析儀規格 10
表2-3全自動柴油黑煙試驗器 11
表2-4光學式煙度計 13
表2-5二甲醚與柴油之性質比較 15
表2-6負載控制組數 19
表3-1不同、混合比例、轉速、負載、NOX排放濃度統計表 26
表3-2不同、混合比例、轉速、負載、NOX排放濃度比較表 26
表3-3不同、混合比例、轉速、負載、不透光率統計表 31
表3-4不同、混合比例、轉速、負載、不透功率比較表 31
表3-5不透光率與PM轉換表 34
表3-6不同、混合比例、轉速、負載、汙染度統計表 37
表3-7不同、混合比例、轉速、負載、汙染度比較表 37
表3-8不同、混合比例、轉速、負載、排氣溫度統計表 42
表3-9不同、混合比例、轉速、負載、排氣溫度比較表 42
表3-10不同、混合比例、轉速、負載、CO排放統計表 48
表3-11不同、混合比例、轉速、負載、CO排放比較表 48
表3-12不同、混合比例、轉速、負載、HC排放統計表 52
表3-13不同、混合比例、轉速、負載、HC排放比較表 52
表3-14不同、混合比例、轉速、負載、CO2排放統計表 56
表3-15不同、混合比例、轉速、負載、CO2排放比較表 56


[1] 立法院公報第101卷第52期院會紀錄。
[2] 呂有豐,“柴油引擎使用傳統柴油與替代燃料排放特性及噴霧模擬之研究”,博士論文,國立臺灣大學生物產業機電工程學研究所博士論文,台北,台灣,2000。
[3] 李文,“二甲醚柴油混合燃料油系統性能的實驗研究”,碩士論文,太原理工大學發動機及工程系,2010。
[4] NKK,“二甲醚事業介紹”,NKK總部。
[5] 林詩傑“燃用二甲醚燃料柴油機性能與廢氣排放之實驗研究”,碩士論文,國立臺灣海洋大學機械與機電工程系,2007。
[6]陳宇元,“二甲醚/柴油混合燃料柴油機改變噴油參數及混合比例之實驗研究”,碩士論文,國立臺灣海洋大學機械與機電工程系,2010。
[7]陳偉倫,“高比例二甲醚/柴油混合燃料引擎油耗性能與廢氣排放之研究”,碩士論文,國立臺灣海洋大學機械與機電工程系,2010。
[8] 資料來源: http://www.autonet.com.tw/cgi-bin/view.cgi?/news/2012/7/b2070334.ti+a2+a3+a4+a5+b1+/news/2012/7/b2070334+b3+d6+c1+c2+c3+e1+e2+e3+e5+f1。
[9]Jennifer Eirich Elana Chapman Howard Glunt David Klinikowski Andre L. Boehman Jamse G.Hansel Edward C. Heydor “Development of a Dimethyl Ether (DME)-Fueled Shuttle Bus”," SAE Technical Paper 2003-01-0756.2003.doi:10.4271/2003-01-0756。
[10]劉國濤,“柴油摻燒二甲醚在柴油機上應用研究”,碩士論文,武漢理工大學能源與動力工程學院,2003。
[11]K.R.PATIL,DR.S.THIPSE “The potential of DME-Diesel blends as an alternative fuel for CI engine” International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering Website: www.ijetae.com (ISSN 2250-2459, Volume 2, Issue 10, October 2012) 35


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