第十三屆車輛工程學術研討會中文論文格式說明

中 華 民 國 第 十 四 屆 車 輛 工 程 學 術 研 討 會, 虎 尾 科 技 大 學 車 輛 工 程 系, 台 灣 雲 林, 29 年 1 月 3 日 The 14 th National Conference on Vehicle Engineering, Oct. 3, 29, Formosa University, Yunlin, Taiwan, R.O.C. X 噴 射 機 車 積 碳 抑 制 及 引 擎 性 能 改 善 之 研 究 2 1 2 2 2 3 黃 崇 豪 吳 澤 松 劉 嘉 晏 陳 明 鴻 葉 信 甫 陳 中 邦 1 崑 山 科 技 大 學 機 械 系 暨 研 究 所 ( 助 理 教 授 ) 2 崑 山 科 技 大 學 機 械 系 暨 研 究 所 ( 碩 士 生 ) 3 中 油 煉 製 廠 研 究 所 產 品 組 ( 專 案 經 理 ) E-mail:tiger72f@hotmail.com 國 科 會 計 畫 編 號 :NSC-97-EPA-Z-M-168-1 摘 要 本 研 究 主 要 針 對 國 內 小 排 氣 量 四 行 程 噴 射 機 車, 探 討 節 氣 門 與 進 氣 閥 門 積 碳 的 形 成 與 影 響, 利 用 汽 油 添 加 劑 曲 軸 吹 漏 氣 過 濾 器 的 改 善 節 氣 閥 門 鑽 孔 方 式 來 抑 制 節 氣 門 與 進 氣 閥 之 積 碳 實 驗 結 果 顯 示, 節 氣 門 積 碳 清 除 後,CO 排 放 量 在 低 速 時 有 明 顯 的 降 低,HC 排 放 量 則 無 明 顯 的 趨 勢 ; 進 氣 閥 門 積 碳 清 除 後,HC 排 放 量 在 高 速 時 有 降 低 的 情 形 汽 油 添 加 劑 將 建 議 添 加 劑 量 提 高 兩 倍 後, 可 有 效 清 除 進 氣 閥 門 的 積 碳, 並 使 進 氣 閥 門 上 積 碳 的 重 量 減 少 4.6%; 節 氣 門 積 碳 檢 驗 報 告 指 出 含 有 34.8% 的 鈣 9.36% 的 磷 9.29% 的 硫 與 11.11% 的 鋅 等 機 油 常 見 元 素, 因 此 過 濾 器 的 改 善 後 確 實 可 降 低 積 碳 的 形 成 ; 在 節 氣 閥 門 上 鑽 孔 的 方 式, 並 沒 有 改 善 積 碳 的 效 果 關 鍵 字 : 積 碳 節 氣 門 進 氣 閥 門 1. 前 言 由 於 台 灣 的 面 積 狹 窄, 人 口 的 密 集 度 卻 特 別 的 高, 與 汽 車 相 較 之 下, 機 車 的 體 積 小 價 位 低 耗 油 量 低 移 動 機 能 高 及 停 車 方 便 等 機 車 可 說 是 非 常 便 利 且 最 有 效 率 的 交 通 工 具, 因 此 在 面 積 不 大 的 台 灣 來 說, 機 車 成 為 了 最 普 遍 也 是 數 量 最 多 的 交 通 工 具 根 據 統 計 資 料, 機 車 每 年 所 排 放 的 一 氧 化 碳 (CO) 碳 氫 化 合 物 (HC) 氮 氧 化 物 (NO X ) 等 汙 染 物, 約 佔 全 國 總 排 放 量 的 1%, 是 都 市 污 染 的 主 要 來 源, 不 得 不 重 視 由 於 早 期 二 行 程 機 車 因 排 汙 特 別 嚴 重, 因 此 二 行 程 機 車 逐 漸 被 四 行 程 機 車 給 慢 慢 的 取 代 了, 然 而 隨 著 五 期 環 保 法 規 的 實 施, 其 機 車 廢 氣 排 放 標 準 越 來 越 嚴 苛, 如 表 一 所 示, 就 連 四 行 程 化 油 器 機 車 都 無 法 通 過 五 期 環 保 的 排 氣 檢 驗 標 準, 也 因 此 化 油 器 系 統 面 臨 被 淘 汰 的 命 運, 轉 由 噴 射 系 統 方 可 通 過 五 期 環 保 李 德 修 等 人 [1] 表 示 電 子 噴 射 供 油 系 統 可 更 精 準 控 制 燃 油 之 供 給 量, 使 空 氣 與 燃 油 的 比 例 更 接 近 設 定 值, 燃 料 的 供 給 更 有 效 率, 燃 燒 更 完 全, 以 達 節 省 燃 料, 提 高 馬 力 輸 出 及 減 少 排 氣 污 染 自 民 國 九 十 八 年 起 我 國 規 定 只 可 生 產 噴 射 引 擎 機 車, 傳 統 化 油 器 引 擎 機 車 不 可 再 生 產 製 造 噴 射 引 擎 機 車 與 傳 統 化 油 器 引 擎 機 車 相 較 之 下, 其 空 燃 比 精 準 度 較 佳, 噴 射 引 擎 機 車 則 在 許 多 元 件 上 裝 置 了 感 知 器, 如 : 節 氣 門 感 知 器 (TPS) 歧 管 壓 力 感 知 器 (MPS) 曲 軸 位 置 感 知 器 (CPS) 引 擎 溫 度 感 知 器 (ETS) 含 氧 感 知 器 (O 2 Sensor) 等, 而 電 腦 (ECU) 接 收 了 每 個 感 知 器 的 訊 號 後, 再 由 電 腦 運 算 來 控 制 噴 油 嘴 的 噴 射 時 間 與 噴 油 量 ( 空 燃 比 ), 以 較 精 準 的 空 燃 比 送 至 燃 燒 室, 達 到 最 佳 的 燃 燒 效 率, 使 得 噴 射 引 擎 機 車 的 空 氣 污 染 排 放 與 燃 油 消 耗 皆 較 傳 統 化 油 器 引 擎 機 車 來 的 低, 對 於 節 能 減 碳 勢 必 有 相 當 的 幫 助, 也 進 一 步 的 提 高 國 內 機 車 廠 商 技 術 能 力 及 國 際 競 爭 力 吳 展 維 [2] 利 用 水 冷 式 停 滯 面 板 來 模 擬 引 擎 的 積 污 現 象 實 驗 的 噴 霧 燃 燒 流 場 中, 當 油 滴 被 氣 態 火 焰 面 引 燃 後, 會 繼 續 向 下 游 運 動, 尚 在 燃 燒 中 的 油 滴 會 直 接 撞 擊 壁 面 而 熄 滅, 並 受 到 水 冷 式 停 滯 面 板 的 快 速 冷 卻 而 導 致 壁 面 積 污 的 形 成 林 茂 霖 [3] 利 用 油 滴 收 集, 在 噴 嘴 燃 油 在 經 過 噴 出 霧 化 後, 沾 附 在 壁 面 以 液 膜 ( 態 ) 方 式 流 入 汽 缸 之 量 ( 即 浸 潤 量 ); 如 果 浸 潤 量 過 高, 則 表 示 在 真 實 情 況 下 很 可 能 殘 留 ( 油 膜 ) 在 進 氣 歧 管 進 氣 閥 門 及 燃 燒 室 中, 日 積 月 累 後 則 易 形 成 積 碳, 嚴 重 則 會 造 成 引 擎 爆 震 Park 等 人 [4] 則 指 出, 噴 霧 與 壁 面 間 的 交 互 作 用 牽 涉 到 相 當 多 的 參 數, 其 中 包 括 : (a) 週 遭 環 境 的 條 件 (b) 壁 面 的 曲 率 粗 糙 度 及 溫 度, 以 及 (c) 壁 面 沉 澱 物 或 油 膜 的 存 在 與 否 等 至 於 它 會 發 生 何 種 結 果, 則 與 微 油 粒 本 身 的 韋 伯 數 衝 擊 角 度 與 壁 面 的 性 質 有 關, 像 壁 面 的 溫 度 及 沉 澱 物 或 油 膜 的 存 在 將 會 對 衝 擊 後 的 行 為 產 生 重 大 的 影 響 Milton 等 人 [5] 研 究 發 現 當 噴 射 系 統 中 空 氣 和 燃 料 流 過 進 氣 閥 門 時, 許 多 燃 料 被 噴 射 在 進 氣 閥 門 口 壁 面 或 背 部 與 閥 門 桿 上 而 形 成 了 薄 膜, 這 層 薄 膜 則 形 造 成 了 積 碳 噴 油 嘴 位 置, 閥 門 作 動, 空 氣 流 速 皆 會 影 響 燃 料 的 再 次 導 入 與 二 次 霧 化, 也 會 間 接 影 響 積 碳 的 因 素 Jackson 等 人 [6] 主 要 針 對 汽 油 無 鉛 汽 油 以 及 加 入 添 加 劑 對 於 CCD 之 影 響 加 以 研 究 研 究 中 發 現 燃 料 是 影 響 CCD 最 主 要 的 因 素, 大 量 的 多 丁 烯 分 散 劑 和 清 洗 膠 (Washed gum) 對 於 CCD 的 影 響 最 大, 且 合 成 基 礎 油 添 加 劑 可 以 直 接 降 低 CCD 的 含 量, 而 且 在 實 車 測 上, 合 成 的 添 加 劑 也 可 以 降 低 閥 門 阻 塞 的 風 險 因 為 積 污 的 隔 絕 特 性, 所 以 積 污 的 形 成 速 率 將 會 減 低 Papachristos 等 人 [7] 以 三 種 車 輛 分 別 使 用 兩 種 油 料 ( 第 一 種 為 基 礎 油 另 一 種 則 是 使 用 EPA 註 冊 過 的 去 污 劑

中 華 民 國 第 十 四 屆 車 輛 工 程 學 術 研 討 會, 虎 尾 科 技 大 學 車 輛 工 程 系, 台 灣 雲 林, 29 年 1 月 3 日 The 14 th National Conference on Vehicle Engineering, Oct. 3, 29, Formosa University, Yunlin, Taiwan, R.O.C. X 加 入 基 礎 油 中, 均 不 加 入 含 氧 燃 料 ), 來 驗 證 完 全 合 成 的 控 制 CCD 之 添 加 劑 對 於 排 放 以 及 引 擎 的 表 現 是 否 有 正 面 的 影 響, 並 針 對 有 無 含 添 加 劑 對 HC CO NO X 濃 度 排 放 之 間 的 關 係 作 一 探 討 結 果 顯 示, 控 制 CCD 之 添 加 劑 提 供 了 燃 料 系 統 的 清 潔 抑 制 CCD 厚 度 的 增 加 並 改 善 燃 燒 室 的 潔 淨 另 一 方 面, 使 用 添 加 劑 會 導 致 排 放 明 顯 的 降 低 結 果 顯 示, 引 擎 排 放 的 CO 和 NO X 分 別 減 少 了 22% 以 及 2% 在 燃 料 方 面, 由 於 添 加 劑 有 效 地 降 低 排 放 導 致 燃 料 消 耗 的 降 低, 因 此 全 部 車 輛 平 均 燃 料 消 耗 則 減 少 了 3.45% 引 擎 之 NO X 排 放 和 大 量 CCD 重 量 之 間 存 在 著 暫 時 性 的 相 互 關 係 不 過,HC 和 CO 卻 跟 CCD 的 重 量 沒 有 相 互 的 關 係 2. 實 驗 設 備 與 研 究 方 法 2.1 實 驗 設 備 本 研 究 主 要 針 對 四 行 程 噴 射 引 擎 機 車 ( 山 葉 新 舊 兩 款 勁 戰 Fi 噴 射 機 車 光 陽 SR125 噴 射 機 車 ), 並 且 採 用 機 車 底 盤 動 力 計 ((MAHA LPS2) 廢 氣 分 析 儀 (Japan Horiba MEXA 554JA) NOx 廢 氣 分 析 儀 (Sam Jin Trading Co., LTD) 做 為 實 驗 量 測 的 主 要 設 備 2.2 研 究 方 法 使 用 行 駛 里 程 數 超 過 五 千 公 里 以 上, 且 節 氣 門 與 進 氣 歧 管 內 部 必 須 有 積 碳 現 象 的 噴 射 機 車, 比 較 積 碳 清 潔 前 與 清 潔 後, 廢 氣 排 放 汙 染 值 之 影 響, 再 利 用 數 種 抑 制 積 碳 方 法 並 且 說 明 改 善 後 效 果 的 優 異 實 驗 中 使 用 抑 制 積 碳 的 方 法 以 下 說 明 之 2.2.1 汽 油 添 加 劑 之 實 驗 方 法 參 考 ASTM D55 車 輛 評 估 與 ASTM D621 4 動 力 計 評 估 的 標 準 測 方 法, 在 SI 引 擎 的 汽 車 上 使 用 無 鉛 汽 油, 觀 察 進 氣 閥 門 積 碳 的 形 成, 當 累 計 到 一 定 的 里 程 數 後, 進 氣 閥 門 會 開 始 形 成 積 碳, 然 後 再 量 測 進 氣 閥 門 的 重 量 以 容 易 造 成 積 碳 之 基 礎 汽 油 進 行 測, 測 循 環 累 積 達 6 km 後, 使 用 含 有 清 潔 性 添 加 劑 的 汽 油, 以 不 同 添 加 劑 比 例 進 行 測, 比 較 進 氣 閥 門 積 碳 後 的 重 量 變 化 情 形 添 加 劑 比 例 : 若 油 箱 為 5L, 則 添 加 3mL 添 加 劑, 以 1X 來 表 示 (3mL/5L) 添 加 劑 量 測 油 品 如 表 二, 分 別 使 用 編 號 CTF5-951 與 編 號 k5787 兩 種 不 同 基 礎 油, 而 前 者 CTF5-951 基 礎 油 中 有 容 易 形 成 積 碳 的 成 份, 因 此 在 累 積 進 氣 閥 門 積 碳 實 驗 中 使 用 CTF5-951 基 礎 油 ; 後 者 編 號 k5787 基 礎 油 中 有 幫 助 清 潔 積 碳 的 成 份, 因 此 在 清 潔 進 氣 閥 門 積 碳 實 驗 則 使 用 k5787 基 礎 油 實 驗 中 以 不 同 添 加 劑 比 例 來 清 潔 進 氣 閥 門 (IV) 積 碳, 比 較 不 同 添 加 劑 比 例 之 清 潔 效 能, 將 分 為 兩 次 實 驗 來 進 行 首 先 將 IV 秤 重 後, 再 裝 回 機 車 上 測 6 公 里 後 拆 下 IV 秤 重, 接 者 以 不 同 比 例 添 加 劑 測 第 一 次 實 驗 中 tank1 與 tank2 皆 加 入 1X 添 加 劑 量,tank3 則 增 加 為 2X 的 添 加 劑 量 ; 第 二 次 實 驗 中 tank tank2 與 tank3 測 中 皆 加 入 2X 添 加 劑 量, 如 表 三 所 示 曲 軸 吹 漏 氣 的 成 份 含 有 機 油 與 燃 燒 不 完 全 的 油 汽, 而 拆 下 使 用 四 萬 多 公 里 之 吹 漏 氣 過 濾 盒, 內 部 的 過 濾 海 綿 已 經 被 溶 解, 如 圖 一 所 示, 不 但 沒 有 過 濾 效 果, 還 可 能 增 加 造 成 節 氣 門 積 碳 的 情 形 為 了 進 一 步 的 證 實 吹 漏 氣 可 能 造 成 節 氣 門 積 碳, 收 集 節 氣 閥 門 的 積 碳, 將 積 碳 裝 置 於 乾 淨 的 容 器 後 送 至 化 驗, 再 進 一 步 分 析 報 告 結 果 使 用 一 台 行 駛 里 程 數 約 六 千 公 里 的 噴 射 機 車, 先 量 測 其 廢 氣 汙 染 值, 接 著 清 潔 節 氣 閥 門 與 進 氣 歧 管, 將 使 用 過 的 過 濾 器 拆 下 ( 原 廠 ), 裝 上 新 的 過 濾 器, 將 新 的 過 濾 器 使 用 約 六 千 公 里 後 測 廢 氣 汙 染 值, 並 且 與 之 前 所 測 的 汙 染 值 做 比 較 2.2.3 節 氣 閥 門 上 鑽 孔 之 實 驗 方 法 在 引 擎 燃 燒 室 內 燃 燒 過 後 的 廢 氣, 在 進 排 氣 閥 門 重 疊 時, 會 藉 由 進 氣 歧 管 而 導 回 於 節 氣 門 內 而 形 成 積 碳 利 用 節 氣 閥 門 上 鑽 孔 方 式, 如 圖 二 所 示, 減 少 節 氣 門 內 與 大 氣 的 壓 力 差, 以 抑 制 積 碳 的 形 成 利 用 行 駛 里 程 數 超 過 五 千 公 里 以 上, 在 節 氣 門 鑽 孔 方 式 的 噴 射 機 車, 先 量 測 廢 氣 汙 染 值, 接 著 清 潔 節 氣 門 積 碳 後 再 量 測 廢 氣 汙 染 值, 比 較 兩 者 間 的 差 異 3. 結 果 與 討 論 3.1 積 碳 對 汙 染 排 放 之 影 響 3.1.1 CO 污 染 排 放 濃 度 ( 圖 三 ~ 圖 五 ) 清 潔 節 氣 門 積 碳 過 後, 在 不 同 的 車 速 下 CO 排 放 量 大 多 有 降 低 的 現 象, 因 為 清 除 積 碳 後 使 得 所 吸 入 的 空 氣 量 更 多 更 順 暢, 特 別 在 低 速 期 間 清 潔 進 氣 閥 門 積 碳 由 於 影 響 的 參 數 較 多, 在 進 入 燃 燒 室 前 的 混 和 氣 受 到 進 氣 閥 門 桿 進 氣 閥 門 座 與 進 氣 口 壁 面 上 的 積 碳 或 油 膜 影 響, 進 而 改 變 混 合 氣 的 二 次 霧 化 撞 擊 後 的 回 彈 等, 加 上 可 能 山 葉 舊 勁 戰 使 用 里 程 數 較 高 車 況 較 差, 反 而 使 得 在 清 潔 進 氣 歧 管 後 廢 氣 汙 染 值 反 而 升 高 3.1.2 HC 污 染 排 放 濃 度 ( 圖 六 ~ 圖 八 ) 清 潔 節 氣 門 積 碳 HC 排 放 量 也 皆 有 降 低 的 情 形, 而 山 葉 舊 勁 戰 在 怠 速 時 HC 排 放 量 有 明 顯 增 加, 然 而 此 時 廢 氣 分 析 儀 顯 示 出 空 燃 比 升 高, 在 過 稀 的 情 況 下 會 造 成 點 火 不 易, 提 高 了 HC 的 排 放 量 清 潔 進 氣 閥 門 積 碳 方 面 在 低 中 速 時, 其 HC 排 放 量 有 上 升 或 持 平 的 情 形, 雖 然 清 潔 進 氣 閥 門 與 進 氣 口 壁 面 的 油 膜 與 積 碳 後, 可 使 混 合 氣 進 入 燃 燒 室 過 程 較 順 暢, 不 會 有 沾 附 或 殘 留 在 壁 面 的 情 況, 所 以 進 入 的 混 合 氣 量 較 多, 但 在 低 中 速 時 燃 燒 室 內 的 溫 度 較 低, 混 合 氣 燃 燒 與 汽 化 較 差, 所 以 HC 有 增 加 的 現 象 在 高 速 時 HC 排 放 量 卻 都 明 顯 的 降 低, 因 為 在 高 速 時 燃 燒 室 內 的 溫 度 較 高, 使 得 混 合 氣 汽 化 效 果 較 佳, 減 少 了 HC 的 排 放 量 2.2.2 曲 軸 吹 漏 氣 過 濾 盒 之 實 驗 方 法 3.1.2 NOx 污 染 排 放 濃 度 ( 圖 九 ~ 圖 十 一 )

中 華 民 國 第 十 四 屆 車 輛 工 程 學 術 研 討 會, 虎 尾 科 技 大 學 車 輛 工 程 系, 台 灣 雲 林, 29 年 1 月 3 日 The 14 th National Conference on Vehicle Engineering, Oct. 3, 29, Formosa University, Yunlin, Taiwan, R.O.C. X 清 潔 節 氣 門 積 碳 後 NO X 排 放 量 有 降 低 情 形, 山 葉 舊 勁 戰 NO X 排 放 量 則 有 稍 微 上 升 清 潔 進 氣 閥 門 積 碳 後 NO X 排 放 量 有 上 升 的 情 況, 山 葉 舊 勁 戰 NO X 排 放 量 則 有 下 降 現 象 由 等 值 比 與 廢 氣 排 放 關 係, 當 等 值 比 ψ=.95 時 NO X 排 放 量 最 高,CO HC 則 有 下 降 趨 勢 ; 當 等 值 比 ψ =.95 降 低 至 ψ=.85 時,CO HC NO X 排 放 量 皆 有 下 降 的 趨 勢 ; 當 等 值 比 ψ>.95 時,NO X 排 放 量 下 降,CO HC 則 有 上 升 的 趨 勢 此 外 NO X 的 排 放 量 也 會 因 為 受 到 溫 度 汽 缸 內 壓 力 燃 燒 時 間 與 氧 (O 2 ) 的 影 響 而 改 變 3.2 汽 油 添 加 劑 之 效 能 評 估 第 一 次 實 驗 結 果 顯 示, 在 tank1 測 加 入 1X 添 加 劑 量, 結 果 顯 示 將 有 積 碳 的 進 氣 閥 門 重 量 減 少 了 13.7%; 在 tank2 加 入 相 同 1X 添 加 劑 量, 只 比 tank1 結 果 再 減 少 1.6% 的 重 量, 將 原 積 碳 進 氣 閥 門 共 減 少 15.3%; 第 tank3 次 則 增 加 2X 添 加 劑 量, 比 tank2 減 少 了 3.9% 的 重 量, 將 原 積 碳 進 氣 閥 門 共 減 少 19.2% 的 重 量, 如 圖 十 二 所 示 第 二 次 實 驗 結 果 顯 示, 分 別 於 tank1 tank2 與 tank3 測 中, 皆 加 入 2X 添 加 劑 量,tank1 測 進 氣 閥 門 重 量 減 少 了 17.3% 的 重 量 ;tank2 減 少 了 23.7% 的 重 量, 比 tank1 再 減 少 6.4% 的 重 量 ;tank3 則 減 少 了 共 4.6% 的 重 量, 比 tank2 再 減 少 了 16.9% 的 重 量, 如 圖 十 三 所 示, 圖 十 四 則 為 第 2 次 實 驗 IVD 清 淨 實 車 示 意 圖 此 實 驗 方 法 建 議 劑 量 是 參 照 汽 車 的 實 驗 方 法, 可 能 是 機 車 汽 缸 排 氣 量 小, 每 次 噴 油 量 也 比 較 少, 因 此 影 響 積 碳 清 除 效 果, 所 以 將 添 加 劑 量 增 加 為 2X 劑 量 方 可 確 實 提 升 清 除 積 碳 效 果 3.3 過 濾 器 改 善 之 效 益 分 析 節 氣 門 積 碳 化 驗 報 告 顯 示 出 其 成 份 含 有 : 34.8% 的 Ca( 鈣 ) 9.36% 的 P( 磷 ) 9.29% 的 S( 硫 ) 與 1.11% 的 Zn( 鋅 ) 等... 機 油 常 有 元 素, 因 此 判 斷 由 曲 軸 吹 漏 氣 所 導 回 ( 有 機 油 成 分 ) 至 進 氣 系 統, 因 而 造 成 節 氣 閥 門 積 碳 為 重 要 原 因 之 一 裝 上 新 的 過 濾 器 測, 使 用 一 段 時 間 過 後, 同 樣 的 量 測 廢 氣 汙 染 值,CO 值 皆 有 降 低 的 情 形, 特 別 是 在 低 速 所 排 放 的 CO 值 降 低 最 明 顯 ;HC 值 則 是 在 高 速 時 有 更 明 顯 的 降 低 ;NO X 值 由 於 在 低 速 與 高 速 時 燃 燒 較 完 全, 而 使 得 NO X 排 放 值 有 升 高 的 情 況 3.4 節 氣 閥 門 鑽 孔 方 式 對 積 碳 分 析 利 用 節 氣 門 鑽 孔 方 式 與 未 鑽 孔 節 氣 門 比 較 結 果 顯 示, 節 氣 閥 門 連 接 燃 燒 室 的 方 向 ( 圖 十 五 ), 可 以 觀 察 出 被 鑽 孔 的 蝴 蝶 閥 面 上 只 有 些 許 的 積 碳 現 象, 未 鑽 孔 的 蝴 蝶 閥 面 上 與 節 氣 門 壁 面 則 都 有 明 顯 的 積 碳 現 象 ; 相 反 的 由 圖 所 示 為 節 氣 閥 門 的 另 一 面, 即 連 接 空 氣 濾 清 盒 的 方 向 ( 圖 十 六 ), 可 以 觀 察 出 被 鑽 孔 的 蝴 蝶 閥 面 上 有 嚴 重 的 積 碳 現 象, 特 別 是 在 靠 近 被 鑽 孔 的 位 置 區 域 最 為 明 顯 此 實 驗 結 果 可 以 看 出 利 用 鑽 孔 方 式 來 抑 制 積 碳 的 效 果 並 不 好, 特 別 的 是 有 鑽 孔 與 未 鑽 孔 的 節 氣 門, 積 碳 的 位 置 卻 正 好 相 反, 因 此 可 分 析 鑽 孔 後 而 未 改 善 的 因 素 :1. 在 蝴 蝶 閥 上 鑽 孔 目 的 是 減 少 節 氣 門 與 進 氣 歧 管 內 的 負 壓, 抑 制 因 為 進 排 氣 閥 重 疊, 而 使 得 燃 燒 後 剩 下 的 氣 體 在 內 部 形 成 積 碳, 此 種 方 式 反 而 讓 燃 燒 後 的 氣 體 從 蝴 蝶 閥 上 的 鑽 孔 位 置 散 出, 造 成 朝 向 空 氣 濾 清 盒 的 蝴 蝶 閥 面 上 有 積 碳 的 現 象 2. 鑽 孔 式 的 節 氣 門 在 怠 速 時 的 空 氣 流 量, 會 經 過 此 小 孔 與 燃 料 混 合 後 再 進 入 汽 缸 燃 燒, 然 而 曲 軸 吹 漏 氣 也 會 隨 著 空 氣 經 過 蝴 蝶 閥 上 的 小 孔, 吹 漏 氣 中 成 份 包 含 了 機 油 油 氣 與 燃 燒 過 後 的 廢 氣, 如 果 吹 漏 氣 的 過 濾 器 效 能 不 佳 時, 經 過 蝴 蝶 閥 上 小 孔 的 吹 漏 氣 就 會 造 成 積 碳 3. 鑽 孔 處 之 表 面 圓 滑 處 理, 會 影 響 積 碳 的 附 著 4. 結 論 4.1 清 潔 積 碳 後 對 機 車 性 能 之 影 響 1. 在 CO 排 放 量 方 面, 清 潔 節 氣 門 積 碳 後 有 下 降 的 情 形, 特 別 在 低 速 區 域 最 為 顯 著 2. 在 HC 排 放 量 方 面, 清 潔 進 氣 閥 門 後 低 中 速 有 持 平 或 上 升 的 情 形, 高 速 有 明 顯 降 低 的 趨 勢 3. 在 NO X 排 放 量 方 面, 清 潔 節 汽 門 與 進 氣 閥 門 後 沒 有 明 顯 的 趨 勢, 變 化 關 鍵 在 於 空 燃 比 的 濃 度 4.2 改 善 積 碳 結 論 1. 汽 油 添 加 劑 確 實 可 改 善 進 氣 閥 門 與 燃 燒 室 內 的 積 碳, 必 須 將 建 議 劑 量 提 高 為 兩 倍 效 果 較 佳, 在 第 二 次 實 驗 的 tank3 測, 可 將 進 氣 閥 門 上 積 碳 的 重 量 減 少 4.6% 2. 積 碳 檢 驗 報 告 指 出 含 有 Ca( 鈣 ) P( 磷 ) S( 硫 ) 與 Zn( 鋅 ) 等 機 油 常 見 元 素, 因 此 將 曲 軸 吹 漏 氣 的 過 濾 器 效 果 提 升, 可 有 助 於 減 少 吹 漏 氣 所 造 成 的 積 碳 3. 提 升 吹 漏 氣 過 濾 器 效 果 後 可 減 少 CO HC 汙 染 值 的 排 放, 但 使 用 一 段 時 間 後 需 更 換 過 濾 器, 以 保 持 過 濾 效 能 4. 節 氣 閥 門 上 利 用 鑽 孔 方 式 對 於 積 碳 的 抑 制 效 果 不 彰, 改 善 效 果 並 不 佳 5. 誌 謝 本 論 文 為 國 科 會 編 號 NSC-97-EPA-Z-M-168-1 之 計 畫, 由 於 國 科 會 的 支 持, 使 本 計 畫 得 以 順 利 進 行, 特 此 致 上 感 謝 之 意 6. 參 考 文 獻 1. 李 德 修 盧 昭 輝, 電 子 噴 射 供 油 系 統 在 四 行 程 機 車 引 擎 上 的 應 用 " 中 正 理 工 學 院 碩 士 論 文, 民 國 86 年 2. 吳 展 維, 乙 醇 - 汽 油 混 合 燃 料 之 實 際 應 用 " 國 立 成 功 大 學 機 械 工 程 學 系 碩 士 論 文, 民 國 89 年 3. 林 茂 霖, 機 車 進 氣 岐 管 內 燃 油 噴 霧 特 性 之 研 究 " 雲 林 科 技 大 學 機 械 工 程 學 系 碩 士 論 文, 民 國 95 年 4. J. Park, X. Xie, H. Kim, M.C. Lai, Visualization and Analysis of the Impingement Processes of a Narrow-Cone DI Gasoline Spray, SAE Paper 1223,

中 華 民 國 第 十 四 屆 車 輛 工 程 學 術 研 討 會, 虎 尾 科 技 大 學 車 輛 工 程 系, 台 灣 雲 林, 29 年 1 月 3 日 The 14 th National Conference on Vehicle Engineering, Oct. 3, 29, Formosa University, Yunlin, Taiwan, R.O.C. X 21. 5. B. E. Milton, M.Behnia, D. M. Ellerman, Fuel deposition and re-atomisation from fuel/air flows through engine inlet valves, Int. J. Heat Fluid Flow Vol. 22, pp. 35-357, 21. 6. M. Jackson, B. Pocinki, Effect of Fuel and Additives on Combustion Chamber Deposits, SAE Paper 94189, 1994. 7. M. J. Papachristos, D. Williams, M. W. Vincent, A. Raath, Deposit Control Additive Effects on CCD Formation Engine Performance and Emissions, SAE Paper 952444, 1995. 實 施 日 期 ( 年 / 月 / 日 ) 環 保 期 數 CO (g/km) 7. 圖 表 表 一 機 車 環 保 法 規 行 車 型 態 測 定 HC (g/km) NOx (g/km) 怠 速 型 態 測 定 CO (%) HC (ppm) 表 三 添 加 劑 量 百 分 比 步 驟 第 一 次 實 驗 程 序 第 二 次 實 驗 程 序 1 2 3 4 5 進 氣 閥 門 (IV) 秤 重 IV 測 6km IV 秤 重 使 用 1X 劑 量 測 IV 秤 重 (tank 1) 使 用 1X 劑 量 測 IV 秤 重 (tank 2) IV 秤 重 (tank 3) 進 氣 閥 門 (IV) 秤 重 IV 測 6km IV 秤 重 IV 秤 重 (tank 1) IV 秤 重 (tank 2) IV 秤 重 (tank 3) 27/7/1 環 保 第 五 期 2..8.15 3. 16 表 二 測 油 品 原 樣 編 號 CTF5-9511 K5787 密 度 (g/ml).7579.7467 N 烯 烴 (vol%) 1.48 8.65 N 芳 香 烴 (vol%) 35.6 28.81 N 含 氧 成 份 (vol%) 6.32 11.27 硫 _D5453 (ppmw) 39.5 32.2 MTBE (wt%) 5.99 11.36 總 含 氧 量 (wt%) 1.9 2.6 苯 (vol%).48.46 甲 苯 (vol%) 5.4 7.55 總 芳 香 烴 (vol%) 33.36 28.78 淨 熱 值 (cal/g) 1323 1288 圖 一 過 濾 盒 內 部 液 體 CO (%) CO (%) 5. 4. 3. 2. 1.. 5. 4. 3. 2. 1. 圖 二 節 氣 門 鑽 孔 圖 光 陽 SR.14.23.24.17.8.4.8.1.8 2.11 1.98 1.87 圖 三 光 陽 SR CO 廢 氣 排 放 比 較 圖 1.87 1.96 1.38 山 葉 舊 勁 戰 2.12 1.4 1.421.55 1.15 2.62 4.22 3.76 3.54. 圖 四 山 葉 舊 勁 戰 CO 廢 氣 排 放 比 較 圖

中 華 民 國 第 十 四 屆 車 輛 工 程 學 術 研 討 會, 虎 尾 科 技 大 學 車 輛 工 程 系, 台 灣 雲 林, 29 年 1 月 3 日 The 14 th National Conference on Vehicle Engineering, Oct. 3, 29, Formosa University, Yunlin, Taiwan, R.O.C. X CO (%) 5. 4. 3. 2. 1...15.11.13 山 葉 新 勁 戰.63.39.43 1.89 1.56.94 3.783.64 3.38 圖 五 山 葉 新 勁 戰 CO 廢 氣 排 放 比 較 圖 NOx (ppm) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 544 31 31 32 535 443 光 陽 SR 75 657 847 812 793 817 圖 九 光 陽 SR NOx 廢 氣 排 放 比 較 圖 HC (ppm) 25 2 15 1 5 38 36 64 134 134 122 光 陽 SR 46 54 6 128 116 98 圖 六 光 陽 SR HC 廢 氣 排 放 比 較 圖 NOx (ppm) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 2 23 18 山 葉 舊 勁 戰 349 328 197 645 568 317 688 685 圖 十 山 葉 舊 勁 戰 NOx 廢 氣 排 放 比 較 圖 384 HC (ppm) HC (ppm) 25 2 15 1 5 山 葉 舊 勁 戰 152 132 12 124 124 14 12 92 98 18 18 圖 七 山 葉 舊 勁 戰 HC 廢 氣 排 放 比 較 圖 25 2 15 1 5 山 葉 新 勁 戰 48 36 32 38 38 24 8 72 74 148 13 114 14 NOx (ppm) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 9 11 17 山 葉 新 勁 戰 273 228 246 166 145 156 144 12 92 圖 十 一 山 葉 新 勁 戰 NOx 廢 氣 排 放 比 較 圖 IVD 累 積 清 除 率 (%) 5 4 3 2 1 1 倍 劑 量 2 倍 劑 量 13.7 15.3 19.2 圖 八 山 葉 新 勁 戰 HC 廢 氣 排 放 比 較 圖 第 1tank 第 2tank 第 3tank 圖 十 二 第 1 次 汽 油 添 加 劑 實 驗 結 果

中 華 民 國 第 十 四 屆 車 輛 工 程 學 術 研 討 會, 虎 尾 科 技 大 學 車 輛 工 程 系, 台 灣 雲 林, 29 年 1 月 3 日 The 14 th National Conference on Vehicle Engineering, Oct. 3, 29, Formosa University, Yunlin, Taiwan, R.O.C. X 5 4 2 倍 劑 量 4.6 IVD 累 積 清 除 率 (%) 3 2 1 17.3 23.7 第 1tank 第 2tank 第 3tank 圖 十 三 第 2 次 汽 油 添 加 劑 實 驗 結 果 Clean up tank1 Clean up tank2 Dirty up 6 Km (5L 汽 油 + 2X 劑 量 ) (5L 汽 油 + 2X 劑 量 ) 圖 十 四 第 2 次 實 驗 IVD 清 淨 結 果 顯 示 圖