NSC94-EPA-Z-224-002 - 行政院環境保護署

94 年 度 「 環 保 署 / 國 科 會 空 污 防 制 科 研 合 作 計 畫 」
成 果 完 整 報 告
總 計 畫 : 柴 油 車 用 油 品 性 能 及 成 份 改 善 對 移 動 污 染 源
污 染 改 善 成 效 評 析
子 計 畫 一 : 油 品 成 份 及 添 加 劑 對 柴 油 引 擎 性 能 及 引 擎 排
放 之 影 響 因 數 之 分 析
計 畫 類 別 : 整 合 型 計 畫
計 畫 編 號 :NSC 94-EPA-Z-224-002-
執 行 期 間 : 94 年 1 月 1 日 至 94 年 12 月 31 日
總 計 畫 主 持 人 : 郭 春 寶
計 畫 主 持 人 : 任 志 強
共 同 主 持 人 :
計 畫 參 與 人 員 : 陳 勇 全 、 黃 國 儼 、 陳 建 志 、 林 志 勳
執 行 單 位 : 國 立 中 正 大 學 機 械 工 程 系 及 國 立 雲 林 科 技 大 學 機 械 工 程 系
中 華 民 國 95 年 01 月 05 日
i

一 、 中 英 文 摘 要
1-1 中 文 摘 要
關 鍵 字 : 國 際 油 品 , 管 制 重 點 及 規 範 , 我 國 油 品 管 制 法 規 , 可 行 性 評 估
用 油 品 以 汽 油 與 柴 油 兩 種 為 主 要 燃 料 。 隨 著 經 濟 蓬 勃 發 展 , 特 別 是 交 通 運 輸 與 汽 車
工 業 的 發 展 , 不 斷 增 加 車 輛 數 量 , 車 用 汽 油 與 柴 油 的 需 求 量 也 隨 著 增 大 。 另 一 方 面 , 車
輛 排 氣 中 所 含 有 害 物 質 , 已 成 為 大 氣 污 染 的 主 要 發 生 源 之 一 , 嚴 重 危 害 著 人 類 生 存 環
境 。 為 了 滿 足 法 令 的 規 定 與 消 費 者 的 需 求 外 , 也 能 顧 及 煉 油 廠 的 生 產 成 本 。 在 世 界 各 地 ,
燃 油 的 組 成 結 構 也 正 在 改 變 。 同 時 設 定 未 來 的 燃 油 規 範 , 煉 油 廠 使 用 一 些 新 的 煉 製 過
程 。 歐 洲 、 美 國 並 積 極 分 段 的 去 建 立 清 淨 燃 油 的 基 準 , 則 能 限 制 空 氣 污 染 源 的 含 量 。
本 研 究 係 廣 泛 蒐 集 歐 洲 、 美 國 和 日 本 之 油 品 規 格 的 現 狀 與 發 展 趨 勢 。 根 據 所 蒐 集 的
技 術 資 料 , 參 照 世 界 燃 油 規 範 , 加 以 歸 納 與 整 理 。 評 估 歐 盟 作 法 的 可 行 性 , 即 每 一 類 車
輛 排 放 要 求 具 體 對 應 該 階 段 的 燃 油 標 準 , 一 步 步 有 計 畫 有 目 標 的 向 前 推 進 。 以 建 立 國 際
標 竿 分 析 , 作 為 規 劃 我 國 車 用 油 品 性 能 及 成 分 管 制 施 政 之 參 考 。
ii

1-2 英 文 摘 要
Key Words: international fuel composition, key points and standard,regulations of fuel
control, evaluation of feasibility
Gasoline and diesel are two primary fuels for vehicle use. The number of vehicles
increases continuously with economical development, especially with development in
transportation and vehicle industry. As a result, a demand for gasoline and diesel for vehicle
use also increases. On the other hand, noxious material contained in exhaust emissions from
vehicles has been one of the main sources and seriously harm environment for human to live.
The structure of fuel composition is being changed over the world in order to satisfy the
regulations of laws and demand of consumers. In the meanwhile, an oil refinery uses a new
refining process to specify the future fuel standard. The criterion of clean fuel is established
positively by European and America in different phases to restrict air pollution contents.
This research is to collect current conditions and development trends of fuel standard for
European, America, and Japan. According to the technique information we collect, reduce and
work up with reference to world-wide fuel charter. The feasibility of European Union practice
will be evaluated. That is, Demand for exhaust emission for every type of vehicle specifically
corresponds to standard for that stage, and then is forwarded to objective one step by one step.
This objective is to establish analysis for international standard, to be referred to planning our
national regulated fuel performance and composition for vehicle use to carry out political
affairs.
iii

二 、 報 告 內 容
2-1 前 言
過 去 數 十 年 來 , 柴 油 引 擎 以 高 熱 效 率 與 高 扭 矩 輸 出 種 種 優 異 的 特 性 , 而 成 為 工 業 界
常 使 用 的 動 力 來 源 。 由 於 其 體 積 較 大 、 轉 速 較 低 、 噪 音 大 以 及 高 度 污 染 排 放 (Emissions),
使 得 柴 油 引 擎 普 及 於 民 間 小 型 車 輛 的 程 度 一 直 遠 低 於 汽 油 引 擎 。 尤 其 在 煙 霧 粒 子
(Particulate) 的 產 生 量 上 , 前 者 往 往 大 於 後 者 。 近 年 來 已 經 開 始 注 意 到 運 輸 載 具 廢 氣 排
出 所 造 成 的 污 染 問 題 , 這 些 污 染 物 質 含 夾 帶 致 癌 成 份 進 入 人 體 , 而 導 致 呼 吸 系 統 的 疾 病
【01】。 在 美 國 早 已 經 立 法 限 制 柴 油 引 擎 廢 氣 中 碳 氫 化 合 物 (HC)、 一 氧 化 碳 (CO) 與
氮 氧 化 合 物 (NO x ) 等 的 濃 度 。 過 去 幾 年 以 來 , 柴 油 引 擎 逐 漸 的 改 善 氫 化 合 物 (HC) 與
碳 氧 化 合 物 (CO x ) 的 含 量 , 來 增 加 市 場 上 佔 有 率 ; 然 而 面 對 新 環 保 標 準 越 來 越 嚴 格 的
要 求 , 針 對 柴 油 引 擎 所 排 放 之 氮 氧 化 合 物 (NO x ) 以 及 煙 霧 粒 子 (Particulate) 還 是 有 進
一 步 改 善 的 需 要 【02】。
環 保 署 為 了 符 合 國 際 環 保 潮 流 , 考 慮 從 油 品 降 低 車 輛 燃 料 燃 燒 排 放 所 造 成 的 污 染 問
題 , 在 歷 經 兩 年 的 研 究 與 協 談 之 後 , 於 1999 年 12 月 15 日 訂 定 發 布 了 「 車 用 汽 柴 油 成
分 及 性 能 管 制 標 準 」, 並 於 2000 年 1 月 1 日 起 開 始 施 行 , 使 我 國 對 於 移 動 污 染 源 的 管
制 進 入 了 全 新 的 里 程 。 為 因 應 空 氣 品 質 向 上 提 昇 的 需 求 及 配 合 國 際 油 品 含 硫 量 削 減 之 趨
勢 , 於 2001 年 12 月 26 日 修 正 發 布 「 車 用 汽 柴 油 成 分 及 性 能 管 制 標 準 」, 加 嚴 管 制 標 準 ,
完 成 近 期 標 準 之 訂 定 。 於 2002 年 11 月 6 日 再 次 修 正 發 布 該 標 準 , 完 成 訂 定 九 十 六 年 車
用 汽 柴 油 成 分 及 性 能 管 制 標 準 , 確 立 未 來 管 制 及 業 者 應 努 力 之 方 向 。
石 油 管 理 法 於 民 國 九 十 年 九 月 通 過 , 車 用 燃 料 市 場 自 民 國 九 十 一 年 全 面 開 放 , 此
外 , 我 國 於 九 十 一 年 一 月 加 入 WTO, 入 會 後 的 半 年 及 二 年 內 , 將 依 承 諾 分 別 開 放 高 排
氣 量 之 重 型 機 車 及 柴 油 小 客 車 進 口 , 未 來 因 為 車 輛 及 油 品 的 來 源 複 雜 化 , 將 使 燃 油 品 品
質 重 要 性 , 更 為 明 顯 。 引 擎 修 正 僅 可 以 改 善 新 車 的 排 氣 狀 況 , 而 燃 料 品 質 的 提 升 可 以 立
即 對 所 有 車 輛 產 生 影 響 , 且 當 引 擎 設 計 已 經 相 當 完 善 時 , 燃 料 品 質 對 於 污 染 改 善 的 影 響
力 相 形 更 為 重 要 了 。 添 加 劑 特 性 之 關 聯 及 汽 油 添 加 劑 與 空 氣 污 染 排 放 之 關 聯 , 期 望 由 添
加 劑 找 出 改 善 污 染 排 放 之 使 力 點 , 對 於 達 到 我 國 國 家 環 境 保 護 計 畫 要 求 之 空 氣 品 質 改 善
目 標 有 所 貢 獻 。
在 世 界 各 地 , 燃 油 的 組 成 結 構 也 正 在 改 變 。 為 了 滿 足 法 令 的 規 定 與 消 費 者 的 需 求
外 , 也 能 顧 及 煉 油 廠 的 生 產 成 本 。 同 時 設 定 未 來 的 燃 油 規 範 , 煉 油 廠 使 用 一 些 新 的 煉 製
過 程 。 美 國 1990 年 發 佈 的 空 氣 清 淨 法 修 正 案 (CAAA), 首 先 做 出 了 改 變 汽 油 組 成 以 減 少
排 放 和 改 善 空 質 量 的 規 定 , 並 引 導 了 全 球 的 趨 勢 。 由 於 世 界 各 國 對 車 輛 排 放 的 現 值 和 測
量 方 法 不 同 ( 如 美 國 和 歐 洲 ), 其 數 值 沒 有 可 比 性 。 而 且 , 在 燃 油 種 類 上 並 沒 有 明 確 的
指 出 具 體 應 該 符 合 的 排 放 要 求 。1998 年 6 月 , 在 比 利 時 布 魯 塞 爾 舉 行 的 世 界 燃 油 會 議
1

上 , 由 美 國 、 歐 洲 和 日 本 汽 車 製 造 商 協 會 和 發 動 機 製 造 商 協 會 共 同 代 表 汽 車 製 造 者 , 提
出 對 汽 車 燃 油 的 要 求 , 稱 之 為 世 界 燃 油 規 範 。 因 此 , 世 界 各 國 則 根 據 各 自 的 排 放 限 值 及
測 量 方 法 , 參 照 世 界 燃 油 規 範 , 制 訂 自 己 的 排 放 限 值 及 測 量 方 法 及 相 對 應 的 燃 油 標 準 。
柴 油 引 擎 的 使 用 情 況 非 常 普 遍 , 有 關 其 排 放 污 染 的 問 題 , 在 近 年 才 成 為 熱 門 話 題 ,
其 實 早 在 1980 年 代 初 期 就 已 經 有 相 當 多 的 人 力 投 入 這 方 面 的 研 究 工 作 【03,04,05】,
但 不 論 是 引 擎 性 能 提 升 或 污 染 排 放 成 因 的 探 討 , 還 是 都 得 回 到 引 擎 缸 內 燃 燒 的 狀 況 。 污
染 排 放 主 要 是 受 到 許 多 複 雜 因 素 的 影 響 , 諸 如 燃 燒 室 的 設 計 、 噴 油 嘴 的 設 計 、 引 擎 運 轉
狀 況 等 等 , 所 以 在 降 低 污 染 方 面 , 一 般 研 究 不 外 乎 運 用 改 變 噴 油 嘴 設 計 、 噴 油 正 時 , 燃
燒 室 設 計 等 方 法 , 但 最 簡 單 的 方 法 就 是 改 變 油 料 成 分 , 如 在 燃 油 中 添 加 含 氧 的 添 加 劑 ,
以 改 善 燃 油 品 質 , 提 升 燃 燒 效 率 。
2

2-2 研 究 目 的
近 年 來 國 內 外 學 者 皆 針 對 柴 油 引 擎 性 能 及 污 染 排 放 方 面 做 了 許 多 相 關 性 的 研 究 , 其
中 包 括 燃 料 性 質 改 變 及 引 擎 機 構 改 變 之 研 究 探 討 。 燃 料 性 質 的 改 變 是 指 使 用 替 代 燃 料 ,
包 含 了 輪 胎 及 塑 膠 裂 解 油 、 生 質 柴 油 (Bio-Diesel)、 植 物 性 油 質 及 柴 油 添 加 劑 等 替 代 燃 料
的 使 用 【03 】; 而 引 擎 機 構 的 改 變 則 包 含 了 引 擎 的 金 屬 及 非 金 屬 鍍 層 及
HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition) 等 之 應 用 。 污 染 之 排 放 分 為 固 定 式 污 染
源 及 移 動 式 污 染 源 , 而 車 輛 所 排 出 來 的 廢 氣 乃 屬 於 移 動 式 污 染 源 。 目 前 全 球 汽 車 總 量 約
超 過 兩 億 多 輛 , 美 國 是 汽 車 產 量 最 高 的 國 家 , 擁 有 汽 車 數 量 約 一 億 多 輛 。 而 就 柴 油 引 擎
車 輛 所 排 放 之 污 染 大 致 可 分 為 氮 氧 化 合 物 (NO x )、 碳 氧 化 物 (CO、CO2)、 碳 氫 化 合 物 (HC)
及 黑 煙 粒 子 (Particulate) 數 種 。
柴 油 著 火 性 能 表 示 方 法 之 一 種 為 十 六 烷 指 數 (Cetane Index), 係 由 密 度 百 分 之 五 十
蒸 餾 溫 度 計 算 而 得 , 計 算 方 法 依 美 國 材 料 試 驗 協 會 (ASTM) D976 號 規 定 。 柴 油 成 分
則 指 柴 油 之 物 理 及 化 學 性 質 , 足 以 影 響 柴 油 引 擎 車 輛 污 染 排 放 者 , 包 括 黏 性 、 著 火 點 、
水 分 及 沈 積 物 、 比 重 、 硫 含 量 及 芳 香 烴 含 量 等 。 黏 性 : 絕 對 黏 度 為 流 體 剪 應 力 與 剪 應 變
率 的 比 , 這 黏 度 可 表 明 流 體 對 於 流 動 的 阻 力 。 但 在 實 用 的 場 合 中 , 流 體 的 黏 性 常 指 一 定
量 液 體 , 在 指 定 溫 度 下 , 受 地 心 引 力 的 影 響 , 流 經 一 標 準 細 孔 所 需 的 時 間 測 定 。 著 火 點 :
當 燃 油 加 熱 時 , 其 所 生 氣 體 , 於 火 焰 掠 過 之 後 , 若 能 繼 續 維 持 燃 燒 的 油 料 溫 度 稱 為 著 火
點 。 硫 含 量 : 柴 油 中 的 硫 , 在 燃 燒 後 成 為 二 氧 化 硫 , 遇 水 份 成 為 亞 硫 酸 , 會 損 壞 排 氣 閥
與 汽 缸 壁 。
本 研 究 針 對 YAMAHA ME200F 三 缸 直 噴 式 柴 油 引 擎 為 實 驗 載 具 , 探 討 尋 找 出 於 純
柴 油 添 加 柴 油 添 加 劑 (EHN 0.65 vol%、EHN 1.3 vol%、DTBP 0.75 vol % 、DTBP 1.5 vol
% 、Diglyme 3 vol %、Diglyme 6 vol %、Monoglyme 3 vol %、Monoglyme 6 vol %、DMC
3 vol %、DMC 6 vol %、MTBE 5 vol%、MTBE 10 vol%、Methanol 5 vol%、Methanol 10
vol%、Ethanol 5 vol%、Ethanol 10 vol%) 的 體 積 含 量 比 對 Baseline( 純 柴 油 ) 柴 油 當 量 比
(Φd=0.25、0.35、0.45) 之 污 染 排 放 、 汽 缸 壓 力 、 熱 釋 放 率 及 引 擎 輸 出 扭 力 之 變 化 , 並 且
尋 找 符 合 成 本 效 益 的 最 佳 輔 助 柴 油 引 擎 添 加 劑 。
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2-3 文 獻 回 顧
學 名 為 甲 基 第 三 丁 基 醚 (Tert Butyl Methyl Ether) 之 添 加 劑 MTBE 為 抗 爆 震 高 並 含 氧
之 添 加 劑 , 添 加 在 火 花 點 火 汽 油 引 擎 中 有 減 少 污 染 的 影 響 , 其 添 加 於 柴 油 引 擎 在 引 擎 性
能 及 污 染 排 放 均 有 相 當 程 度 的 改 善 ,Shuichi 等 人 【04】 研 究 發 現 MTBE 混 合 於 柴 油 燃
料 , 在 燃 燒 方 面 ; 有 延 長 點 火 延 遲 時 間 及 縮 短 燃 燒 期 間 , 並 增 大 了 燃 燒 區 域 ; 在 性 能 方
面 , 提 高 了 制 動 熱 效 率 ; 在 排 放 污 染 方 面 , 由 於 點 火 延 遲 時 間 較 長 而 增 加 其 缸 內 的 燃 燒
區 域 , 使 其 減 少 汽 缸 本 體 的 最 高 溫 度 , 除 此 之 外 有 較 微 薄 的 預 混 燃 燒 , 來 減 少 NO x 排 放 ;
在 Smoke 的 排 放 方 面 , 由 於 MTBE 為 過 氧 化 劑 並 混 合 於 燃 料 中 使 得 油 氣 快 速 氧 化 , 促 使
Smoke 的 排 放 降 低 。
學 名 為 甲 醇 (Methyl Alcohol) 俗 稱 工 業 酒 精 ,Balagurunathan 等 人 【05】 利 用 甲 醇 為
添 加 劑 的 柴 油 混 合 燃 料 , 進 行 對 雙 缸 直 噴 式 柴 油 引 擎 的 性 能 與 廢 氣 排 放 的 探 討 , 而 發 現
加 入 甲 醇 的 燃 料 會 降 低 熱 值 , 但 可 以 減 少 引 擎 NO x 與 黑 煙 的 排 放 。 另 外 Neitz 【06】 於
甲 醇 MAN 引 擎 之 研 究 指 出 : 不 論 是 自 然 進 氣 (Naturally Aspirated) 或 渦 輪 增 壓
(Turbocharged) ,MAN 甲 醇 引 擎 僅 需 以 甲 醇 為 燃 料 且 有 降 低 污 染 、 冷 天 能 瞬 間 啟 動 、 可
達 到 原 柴 油 引 擎 性 能 及 效 率 等 優 點 。
學 名 為 碳 酸 二 甲 基 (Dimethyl Carbonat) 之 添 加 劑 簡 稱 DMC, 添 加 於 柴 油 中 有 顯 著 低
污 染 的 表 現 ,Tadashi 等 人 【07】 研 究 顯 示 出 , 當 線 性 地 增 加 DMC 於 柴 油 燃 料 的 比 例 中 ,
Smoke 隨 著 DMC 的 增 加 比 例 而 減 少 , NO x 排 放 則 小 幅 度 的 增 加 , 而 HC 及 CO 排 放 也 減
少 , 在 進 氣 方 面 使 用 CO 2 並 結 合 廢 氣 再 循 環 (Exhaust Gas Recirculation, EGR) 使 用 , 可 以
產 生 較 低 的 Somke 及 NO x 的 排 放 ,DMC 含 量 12% 添 加 於 柴 油 與 Baseline 比 較 大 約 減 少
Smoke 35~50%, 這 也 顯 示 出 DMC 是 一 個 合 適 的 氧 化 劑 , 當 以 CO 2 為 進 氣 燃 料 時 與 DMC
添 加 劑 的 使 用 明 顯 地 降 低 NO x 排 放 , 廢 氣 再 循 環 (Exhaust Gas Recirculation) 與 DMC 添 加
劑 的 結 合 使 用 , 則 明 顯 地 降 低 Somke 及 NO x 的 排 放 。
EHN(2-ethylhexyl nitrate) 及 二 - 叔 - 丁 基 - 過 氧 化 物 簡 稱 DTBP (Di Tert Butylperoxid),
Schwab 等 人 【08】 以 HDT(Heavy Duty Testing)DDC Series 60 Engine 研 究 發 現 添 加 EHN
及 DTBP 對 於 辛 烷 值 的 多 寡 , 會 影 響 排 放 污 染 源 NO x 、CO、PM 的 多 寡 , 辛 烷 值 以 一 定 比
例 的 增 加 會 直 接 影 響 NO x 、CO、PM 排 放 量 ; 含 有 氮 成 分 的 EHN 著 重 於 NO x 排 放 , 不 會
隨 著 含 氮 成 分 多 , 而 使 得 NO x 排 放 也 隨 之 增 加 , 但 是 EHN 添 加 於 燃 料 的 濃 度 要 控 制 在
(500~5000ppmv); 另 一 種 增 加 NO x 排 放 的 形 成 在 於 燃 料 本 身 所 含 氮 百 分 比 , 只 有 在 含 氮
百 分 比 14~29% 可 能 轉 換 成 NO x 。 在 富 油 (Fuel-Rich) 燃 燒 下 ,NO 2 之 釋 放 藉 由 EHN 之 熱 裂
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解 (Thermal Decoposition) 及 化 學 反 應 下 , 來 解 釋 不 同 燃 料 所 含 亞 硝 酸 或 著 不 同 濃 度 含 氮
之 燃 料 轉 換 為 NO x 的 比 例 。
乙 醇 (Ethanol),Simonsen 等 人 【09】 研 究 中 指 出 , 乙 醇 是 由 不 同 的 硝 酸 鹽 及 聚 乙 烯
乙 二 醇 所 組 成 之 , 並 由 其 兩 種 不 同 比 例 來 測 試 在 直 噴 式 柴 油 引 擎 之 點 火 延 遲 時 間
(Ignition Delay), 點 火 延 遲 以 硝 酸 鹽 (Nitrate-Base) 固 定 比 例 增 加 在 乙 醇 上 比 聚 乙 烯 乙 二 醇
的 時 間 還 要 短 , 其 結 果 顯 示 出 聚 乙 烯 乙 二 醇 之 分 子 鏈 較 長 所 致 , 更 進 一 步 探 討 以 硝 酸
鹽 (Nitrate-Base) 之 燃 料 較 影 響 Ignition Delay, 而 燃 料 含 辛 烷 值 40 時 乙 醇 含 量 7% 明 顯 地
改 善 直 噴 式 柴 油 引 擎 之 點 火 延 遲 時 間 ; 另 外 Reberta 【10】 在 福 特 Escort 車 型 使 用 甲 醇
之 研 發 是 以 熱 效 率 不 變 但 能 符 合 更 嚴 苛 之 污 染 標 準 為 準 則 , 因 此 應 考 量 五 大 技 術 :(1)
車 輛 結 構 、(2) 油 品 規 格 、(3) 污 染 、(4) 燃 油 效 率 、(5) 引 擎 性 能 , 燃 料 添 加 劑 對 引 擎 機 垢
之 清 除 最 為 有 效 , 惟 為 維 持 汽 油 之 辛 烷 值 、 抗 爆 性 及 提 高 燃 燒 效 率 , 燃 油 中 添 加 抗 爆 劑
或 氧 化 劑 ( 如 Mathyl Tertiary-Butyl Ether) 或 甲 ( 乙 ) 醇 已 為 必 然 趨 勢 , 但 其 附 加 之 致 癌 物 質
亦 需 考 量 其 對 人 體 呼 吸 系 統 之 傷 害 。
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2-4 執 行 方 法
2-4.1 實 驗 設 備
本 研 究 在 量 測 數 據 上 包 括 引 擎 污 染 排 放 、 引 擎 性 能 以 及 成 本 效 益 之 評 估 。 在 排 氣
部 份 將 引 擎 排 氣 管 接 上 廢 氣 分 析 儀 (CO、CO 2 、O 2 、HC、NO X 、 黑 煙 不 透 光 率 等 ); 在
引 擎 性 能 部 份 , 則 在 汽 缸 預 熱 孔 裝 置 壓 力 感 應 器 , 並 配 合 編 碼 器 擷 取 引 擎 的 曲 軸 角
度 , 便 可 得 到 引 擎 運 轉 各 角 度 所 對 應 之 壓 力 值 , 由 壓 力 之 峰 值 位 置 及 大 小 便 可 瞭 解 引
擎 性 能 的 優 劣 , 接 著 再 計 算 出 引 擎 之 熱 釋 放 率 、 及 總 熱 釋 放 , 並 做 一 結 果 之 探 討 以 瞭
解 控 制 變 數 對 引 擎 內 部 之 明 顯 變 化 ; 在 成 本 效 益 之 評 估 部 份 , 將 以 摻 入 柴 油 之 添 加 劑
濃 度 計 算 成 本 , 並 加 以 評 估 成 本 效 益 、 引 擎 污 染 排 放 , 以 及 引 擎 性 能 。
本 實 驗 所 使 用 的 引 擎 為 一 具 YAMAHA-ME200F 三 缸 四 行 程 船 舶 用 直 噴 式 柴 油 引
擎 (Inboard Marine Diesel Engine)。 其 引 擎 規 格 【11】 如 表 2.1 所 示 。
表 2.1 YAMAHA ME200F 引 擎 規 格
引 擎 形 式
直 接 噴 射 式 ,4 行 程 ,3 汽 缸
燃 燒 室 形 式 上 死 點 餘 隙 圓 盤 狀 、 活 塞 凹 穴
缸 徑 × 行 程
91.5×100 mm
排 氣 量
1973 C.C.
連 續 額 定 輸 出 42/3100(30.9/3100) Hp/rpm(kw/rpm)
壓 縮 比 18.2
冷 卻 系 統
水 冷 式 熱 交 換 器 , 分 內 外 循 環
連 桿 長 度
168 mm
最 大 輸 出 功 率 45/3200(33.1/3200) Hp/rpm(kw/rpm)
噴 油 開 啟 角 度 24°BTDC
進 氣 閥 門 開 啟 角 度 16°BTDC
進 氣 閥 門 關 閉 角 度 52°ABDC
排 氣 閥 門 開 啟 角 度 56°BBDC
排 氣 閥 門 關 閉 角 度 12°ATDC
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本 實 驗 之 控 制 引 擎 的 元 件 設 備 包 含 有 :
(1) 渦 電 流 動 力 計
(2) 撓 性 連 軸 器
分 別 介 紹 如 下 :
a. 渦 電 流 動 力 計 (Eddy Current Dynamometer):
主 要 是 控 制 引 擎 轉 速 與 負 載 , 並 可 監 控 引 擎 運 轉 與 冷 卻 系 統 有 無 異 常 狀
況 發 生 。 其 控 制 引 擎 負 載 之 作 動 原 理 為 透 過 渦 電 流 式 引 擎 制 動 器 提 供 一 平 衡
扭 矩 來 抵 消 引 擎 的 輸 出 扭 矩 , 而 此 平 衡 扭 矩 會 透 過 荷 重 計 (Load Cell) 顯 示
於 控 制 箱 的 液 晶 面 板 。 渦 電 流 制 動 器 的 軸 上 帶 有 一 轉 盤 , 當 制 動 器 之 軸 被 引
擎 輸 出 軸 帶 動 時 , 在 盤 上 通 以 電 流 將 使 環 狀 體 產 生 一 平 衡 扭 矩 , 環 體 並 會 產
生 渦 電 流 以 抵 消 引 擎 動 能 ; 環 體 也 因 反 作 用 力 而 順 著 引 擎 運 轉 的 方 向 轉 動 ,
在 環 體 上 嵌 以 長 桿 ( 一 公 尺 長 ) 將 之 抵 住 於 荷 重 計 上 防 止 其 轉 動 並 且 讀 出 荷
重 的 大 小 。
制 動 器 所 提 供 的 制 動 力 ( 平 衡 扭 矩 ) 大 小 是 由 轉 速 及 施 加 電 壓 大 小 決 定 :
相 同 轉 速 下 , 電 壓 越 大 、 制 動 力 越 大 ; 相 同 電 壓 下 , 轉 速 越 大 、 制 動 力 越 大 。
其 安 裝 方 式 是 透 過 一 個 撓 性 連 軸 器 與 引 擎 之 輸 出 軸 做 連 接 , 透 過 控 制 箱 來 控
制 輸 出 電 流 大 小 , 此 電 流 會 傳 至 與 引 擎 連 結 的 渦 電 流 制 動 器 。 利 用 渦 電 流 來
夾 緊 引 擎 的 輸 出 軸 , 以 模 擬 引 擎 實 際 操 作 所 承 受 的 負 載 。
b. 撓 性 聯 軸 器 :
主 要 功 能 為 連 接 引 擎 本 體 與 渦 電 流 動 力 計 之 傳 動 。 做 成 撓 性 連 軸 器 的 原
因 是 消 除 引 擎 與 渦 電 流 控 制 器 之 間 所 產 生 的 震 動 及 校 正 準 心 誤 差 , 並 可 抵 消
瞬 間 過 大 之 扭 力 以 保 護 引 擎 或 動 力 計 免 受 傷 害 。
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2-4.2 研 究 方 法
在 本 實 驗 中 , 柴 油 當 量 比 的 計 算 極 為 重 要 , 由 於 本 實 驗 中 負 載 的 狀 況 是 以 柴 油 當 量
比 來 判 定 。 實 驗 中 是 以 柴 油 當 量 比 Φ d =0.25 為 低 熱 值 ( 輕 負 載 )、 柴 油 當 量 比 Φ d =0.35 為 中
熱 值 ( 中 負 載 )、 柴 油 當 量 比 Φ d =0.45 為 高 熱 值 ( 重 負 載 )。
a. 柴 油 當 量 比 之 計 算 :
燃 油 - 空 氣 當 量 比 (Φd) 是 本 實 驗 相 當 重 要 的 一 項 控 制 變 數 。 要 取 得 這 項 數 值 , 必 須
要 知 道 引 擎 運 轉 時 所 吸 入 的 空 氣 量 及 燃 油 消 耗 率 , 針 對 這 兩 方 面 , 進 氣 量 測 部 份 在 進
氣 管 路 中 加 裝 了 一 根 皮 托 管 (Pitot Tube), 並 將 管 路 連 結 到 電 子 式 壓 差 計 即 可 用 來 觀 測
其 進 氣 壓 差 ; 而 燃 油 消 耗 率 部 份 則 在 供 油 管 路 中 串 連 西 門 子 公 司 所 生 產 的 MASS 2100
燃 油 流 量 計 (Fuel Flow Meter), 即 可 量 測 引 擎 當 時 的 實 際 燃 油 消 耗 率 。 當 取 得 這 兩 項 數
據 後 , 透 過 一 連 串 的 公 式 計 算 即 可 求 得 Φd 值 。
表 2.2 柴 油 所 含 化 學 成 分 之 百 分 比
燃 料 碳 (C) 氫 (H) 氧 (O) 硫 (S)
柴 油 85 13 1.7 0.3
在 計 算 理 論 混 合 比 之 前 , 必 須 先 推 算 出 柴 油 之 平 均 分 子 式 , 由 於 可 以 在 中 國 石 油 公
司 得 知 柴 油 的 平 均 分 子 量 為 217g/mol, 再 利 用 柴 油 所 含 化 學 成 分 表 【12】, 如 表 2.2 所 示 ,
推 算 出 柴 油 的 平 均 分 子 式 。
假 設 柴 油 的 平 均 分 子 式 架 構 為 C n1 H n2 O n3
n1=(217*0.85)/12=15.37 (2.1)
n2=(217*0.13)/1=28.21 (2.2)
n3=(217*0.017)/16=0.23 (2.3)
柴 油 的 平 均 分 子 式 為 C 15.37 H 28.21 O 0.23
由 上 述 (1)~(3) 式 計 算 式 得 知 , 柴 油 平 均 分 子 式 為 C 15.37 H 28.21 O 0.23 , 密 度
828 kg/m 3 , 則 燃 油 與 空 氣 完 全 燃 燒 之 理 論 化 學 反 應 式 為 :
C + 22 + N (2.4)
15.37
H
28.21O0.23
.31( O2
+ 3.76N
2
) → 15.37CO2
+ 14.1H
2O
83. 88
計 算 理 論 化 學 計 量 的 燃 油 / 空 氣 比
2
ρ
Diesel
為
8

⎛ M
⎜
⎝ M
f
a
⎞
⎟
⎠
S
=
12 × 15.37 + 1×
28.21
=
22.31×
32 + 83.88×
28
0. 069435
(2.
5)
依 當 量 比 (Φd) 的 定 義 則 可 得 到 在 ψ 的 燃 油 流 率 為
⎛ M&
⎜
M&
⎝
f
a
Ex
f
Φ d = ⇒ M
f
= Φd
⋅ ( )
s
⎛ M
f ⎞
M
a
⎜
⎝ M
a
⎞
⎟
⎠
⎟
⎠
S
&
M
⋅ M&
a
(2.6)
從 燃 油 流 量 計 顯 示 器 中 讀 出 燃 油 消 耗 率 (c.c./min.), 則 此 時 燃 油 消 耗 率
&M f 是 :
3 ⎛ c.
c.
⎞ 3
828 kg m × ⎜ ⎟m
ΔV
⎝1000000
⎠ ⎛ kg ⎞
M& f
= ρ ⋅ =
⎜ ⎟
(2.7)
Diesel
60
60
⎝ sec ⎠
引 擎 所 消 耗 的 空 氣 質 量 流 率 是 由 裝 置 於 一 內 表 面 平 滑 之 壓 克 力 進 氣 管 的 皮 託 管
(Pitot Tube) 所 量 測 。 該 管 的 探 測 頭 (Probe) 開 口 是 位 於 進 氣 管 路 的 中 心 軸 上 , 其 所 偵 測 之
軸 心 處 空 氣 流 速 壓 差 由 電 子 式 差 壓 計 顯 示 ΔP, 在 進 氣 管 路 入 口 位 置 處 裝 設 有 一 溫 度 (T)
與 壓 力 感 知 器 (P) 已 用 來 即 時 修 正 空 氣 的 密 度
ρ ,R 取 0.287(KJ/kg-K)。
air
P P
ρ
air
= =
(2.8)
RT 0.287 * T
依 Bernoulli 方 程 式 可 求 得 進 氣 管 中 心 之 空 氣 流 速 V 0
P
V = 2Δ
0
ρ
依 連 續 方 程 式 可 求 出 進 氣 管 中 空 氣 之 平 均 流 速 Vave
Q&
air
= A⋅
a
V ave
(m/sec) (2.9)
(2.10)
其 中 A 為 進 氣 管 之 截 面 積 , Q & a 是 求 出 的 值 。 為 了 將 進 氣 管 中 心 流 速 換 算 成
Vave, 須 先 引 入 一 因 數 n, 並 依 內 插 法 的 原 理 定 出 n 值 在 不 同 Reynolds 數 範 圍 下 的 計
算 式
1. 當 2300 < Re < 1.1 ×10 5 時 n = 6.6+3.714 ×10 -6 (Re-2300) (2.11)
2. 當 1.1 ×10 5 < Re < 1.1 ×10 6 時 n=7+1.818 ×10 -6 (Re-1.1×10 5 (2.12)
其 進 氣 管 中 的 Reynolds 數 是 依 下 式 求 得
Vave
⋅ D
Re =
ν (2.13)
9

此 處 ν (m
V 0 與 Vave 之 間 的 關 係 式 是
2
s ) 是 空 氣 之 運 動 黏 度 (Kinematic Viscosity),D 即 是 進 氣 管 直 徑 。
( 1 + 2n)(1
+ n)
= V ave
(2.14)
2n
V0
2
如 此 即 可 直 接 由 U 型 管 水 柱 高 度 差 得 到 空 氣 之 平 均 流 速 Vave, 進 而 求 出 空 氣
質 量 流 率 &M a 為
2
2 2n
V0
M& π
a
= ρ
air
⋅ A ⋅Vave
= 1.204 × (0.03) ×
(2.15)
4 (1 + 2n)(1
+ n)
應 該 注 意 的 是 , 求 出 的
Q & a 值 是 用 以 取 得 n 之 用 , 真 正 用 以 決 定 Φ 的 空 氣 質 量
流 率 是 依 據 式 (15)。 最 後 , 利 用 當 量 比 (Φd) 的 基 本 定 義 並 將 (16) 式 及 理 論 之 燃 油 / 空 氣 比
⎛ M&
⎞
f
⎜ ⎟ = 0.069435 代 入 得 到
⎝ M&
a ⎠
S
⎛ M&
⎜
M&
⎝
Φ =
⎛ M
⎜
⎝ M
f
a
f
a
⎞
⎟
⎠
⎞
⎟
⎠
Ex
S
(2.16)
b. 醇 類 添 加 劑 調 配 方 法 之 介 紹
添 加 劑 的 添 加 比 例 是 以 不 傷 害 引 擎 本 體 為 考 量 , 由 於 添 加 劑 與 柴 油 的 化 學 特 性 : 如
密 度 、 表 面 張 力 等 因 素 , 導 致 添 加 劑 無 法 與 柴 油 均 勻 混 合 , 這 時 必 須 借 重 界 面 活 性 劑
來 改 變 兩 物 質 間 的 界 面 特 性 , 才 能 達 到 充 分 混 合 的 狀 態 , 實 驗 才 能 順 利 進 行 。 由 於 我
們 所 使 用 的 添 加 劑 甲 、 乙 醇 不 溶 於 柴 油 中 , 所 以 我 們 必 須 以 界 面 活 性 劑 來 促 進 添 加 劑
與 柴 油 均 勻 混 合 形 成 乳 化 油 , 我 們 使 用 兩 種 界 面 活 性 劑 Span80 與 Tween80, 其 HLB 值
分 別 為 4.3 與 15, 乳 化 劑 調 配 的 方 式 如 下 :
1. 將 兩 種 乳 化 劑 Span80(HLB=4.3) 與 Tween80(HLB=15), 調 配 成 HLB=6 的 乳 化 劑 。
2. 將 調 配 好 的 乳 化 劑 以 0.2~0.7% 的 比 例 加 入 柴 油 並 攪 拌 均 勻 。
3. 將 醇 類 一 點 點 的 加 入 柴 油 並 均 勻 混 合 。
4. 如 要 加 水 當 作 安 定 劑 , 先 將 蒸 餾 水 先 加 入 醇 類 (4~5%) 然 後 再 加 入 柴 油 中 。
雖 然 我 們 可 以 藉 由 界 面 活 性 劑 來 促 使 甲 、 乙 醇 與 柴 油 的 混 合 形 成 乳 化 油 , 但 這 種 乳
化 油 是 處 於 不 安 定 狀 態 , 所 以 必 須 藉 由 攪 拌 器 來 促 使 乳 化 油 的 均 勻 混 合 並 維 持 乳 化 油
之 穩 定 性 。
10

c. 各 種 添 加 劑 熱 值 之 介 紹
等 熱 值 之 概 念 ; 在 討 論 等 熱 值 之 前 首 先 介 紹 何 謂 熱 效 率 : 在 熱 力 學 中 的 廣 泛 解 釋 為
Wout
輸 出 的 功 比 上 輸 入 的 能 量 的 比 值 就 叫 熱 效 率 → ηt
= , 但 在 真 實 引 擎 上 其 燃 燒 過 程
Q
所 佔 的 時 間 極 為 短 暫 , 並 非 所 有 燃 料 分 子 可 與 氧 分 子 結 合 反 應 , 因 此 少 部 分 之 燃 料 並
未 燃 燒 , 且 會 隨 引 擎 排 氣 排 出 。 因 此 燃 燒 效 率 (Combustion efficiency) η c
及 定 義 燃 料 燃 燒
之 比 率 , 所 以 引 擎 單 一 汽 缸 每 循 環 所 輸 入 的 能 量 :
• •
Qin
mf QHV
ηc
= × × (2.17)
每 單 位 時 間 輸 入 之 缸 內 能 量 = 燃 料 之 質 量 流 率 × 燃 料 熱 值 × 燃 料 轉 換 效 率 及 熱 效 率 :
•
out
W
ηt
=
•
mf × Q × η
HV
c
in
(2.18)
熱 效 率 = 功 率 / 每 單 位 時 間 輸 入 之 缸 內 能 量
由 於 各 種 添 加 劑 之 性 質 皆 不 同 , 以 下 介 紹 為 實 驗 時 所 用 之 添 加 劑 分 子 式 、 密 度 、
純 度 、 學 名 、 簡 稱 、 分 子 量 及 熱 值 【13】, 如 表 2.3 所 示 及 實 驗 中 添 加 劑 所 調 配 的 濃 度 ( 體
積 百 分 比 )。
表 2.3 各 種 添 加 劑 之 分 子 量 及 熱 值
燃 料 化 學 式 及 簡 稱 分 子 量 燃 燒 熱 值 (kJ/kg) 燃 燒 熱 值 (kcal/kg)
C 17 H 23 -Diesel 217 44206.45 10556.50
C 8 H 18 -Gasoline 115 42839.20 10230.00
C 5 H 12 O-MTBE 88 34755.88 8300.90
C 3 H 6 O 3 -DMC 90 15285.48 3650.70
C 6 H 14 O 3 -Diglyme 134 24465.02 5843.09
C 4 H 10 O 2 -Monoglyme 90 25240.76 6028.36
CH 3 OH-Methanol 32 22990.00 0.79
C 2 H 5 OH-Ethanol 46 1366.800 0.785
Span 80 428.68 1
11

d. 添 加 劑 理 論 混 合 比 之 計 算
(A) (CH 3 ) 3 COCH 3 甲 基 第 三 丁 基 醚 ( Tert-Butyl methyl ether)-MTBE
Density=0.74g/cm 3
Purity=99.5%
(CH 3 ) 3 COCH 3 +7.5(O 2 +3.76N 2 ) → 5CO 2 + 6H 2 O + 7.5* 3.76N 2
理 論 混 合 比 (air/Fuel)=[7.5*(32+3.76*28)]/[(12+3)*3+(12*2)+(16*1)+(1*3)]
=1029.6/88
=11.7
(B) C 3 H 6 O 3 碳 酸 二 甲 基 (Dimethyl carbonat) –DMC
Density=1.068-1.070 g/cm 3
Purity=99%
C 3 H 6 O 3 +3(O 2 +3.76N 2 ) → 3CO 2 + 3H 2 O + 3* 3.76N 2
理 論 混 合 比 (air/Fuel) = [3*(32+3.76*28)]/[(12*3)+(16*3)+(1*6)]
=411.84/90
=4.576
(C) C 6 H 14 O 3 二 乙 二 醇 二 甲 醚 ( Dimethylether) –Diglyme
Density=0.943-0.945 g/cm 3
Purity=>99%
C 6 H 14 O 3 + 8(O 2 +3.76N 2 ) → 6CO 2 + 7H 2 O + 8* 3.76N 2
理 論 混 合 比 (air/Fuel) = [8*(32+3.76*28)]/[(12*6)+(1*14)+(16*3)]
= 1098.24/134
= 8.19
(D) C 4 H 10 O 2 二 甲 醚 甘 醇 (Ethylene glycol dimethyl ether)-Monoglyme
Density=0.866-0.868 g/cm 3
Purity=>99%
C 4 H 10 O 2 + 5.5(O 2 +3.76N 2 ) → 4CO 2 + 5H 2 O + 5.5* 3.76N 2
理 論 混 合 比 (air/Fuel) = [5.5*(32+3.76*28)]/[(12*4)+(1*10)+(16*2)]
= 755.04/90
12

= 8.38
(E) (CH 3 ) (CH 2 ) 7 ONO 2 EHN(2-ethylhexyl nitrate)
Density=0.963g/cm 3
Purity=97%
(CH 3 ) (CH 2 ) 7 ONO 2 +10.75(O 2 +3.76N 2 ) → 8CO 2 + 8.5H 2 O + 10.75* 3.76N 2
理 論 混 合 比 (air/Fuel)=[10.75*(32+3.76*28)]/[(12*8)+(16*3)+(1*17)+(14*1)]
=1475.76/175
=4.576
(F) C 8 H 18 O 2 二 叔 丁 基 過 氧 化 物 (Di-tert-butylperoxid)-DTBP
Density=0.795-0.797 g/cm 3
Purity=>98%
C 8 H 18 O 2 + 11.5(O 2 +3.76N 2 ) → 8CO 2 + 9H 2 O + 11.5* 3.76N 2
理 論 混 合 比 (air/Fuel) = [11.5*(32+3.76*28)]/[(12*8)+(1*18)+(16*2)]
= 1578.72/146
= 10.81
(F) CH 3 OH
甲 醇 –Methanol
Density=0.79 g/cm 3
Purity=>98.9%
CH 3 OH + 1.5(O 2 +3.76N 2 ) → CO 2 + 2H 2 O + 1.5* 3.76N 2
理 論 混 合 比 (air/Fuel) = [1.5*(32+3.76*28)]/[(12*1)+(1*3)+(16*1)+1]
= 205.92/32
= 6.435
(F) C 2 H 5 OH 乙 醇 - Ethanol
Density=0.785 g/cm 3
Purity=>97.8%
C 2 H 5 OH + 3(O 2 +3.76N 2 ) → 2CO 2 + 3H 2 O + 3* 3.76N 2
理 論 混 合 比 (air/Fuel) = [3*(32+3.76*28)]/[(12*2)+(1*5)+(16*1)+1]
= 411.84//46
13

= 8.953
14

d. 量 測 引 擎 廢 氣 分 析 儀 系 統
本 實 驗 室 的 廢 氣 分 析 系 統 如 圖 2.1 所 示 。 包 括 有 NO X 、 CO X 、 SO X 、 HC、
O 2 及 黑 煙 煙 度 計 等 廢 氣 分 析 儀 器 , 可 說 是 一 套 相 當 完 整 的 系 統 。 本 實 驗 預
期 使 用 下 列 方 法 量 測 引 擎 廢 氣 濃 度 :
廢 氣 出 口
加 熱 式 觸 媒 轉 換 器
黑 煙 煙 度 計 (smoke pollution level meter)
黑 煙 不 透 光 計 (smoke opacity meter)
排
放
至
大
氣
濾 清 器
柴 油 引 擎
氣 體 恆 溫
控 制 器
濾 清 器
濾 清 器
氣
體
恆
溫
輸
送
管
路
氣
體
採
樣
暨
冷
卻
系
統
煙 霧 粒 子 收 集 器
乾 燥 劑
NOx 濃 度 分 析 儀
氧
氣
排
放
至
大
氣
COx 濃 度 分 析 儀
氫
氣
RG70
HC 濃 度 分 析 儀
SOx 濃 度 分 析 儀
排 放 至 大 氣
O2 濃 度 分 析 儀
空 氣 入 口
排 放 至 大 氣
CO、CO2 濃 度 分 析 儀
圖 2.1 廢 氣 分 析 系 統 配 置 圖
a. 氮 氧 化 物 濃 度 (NO X )
本 實 驗 所 使 用 的 量 測 NOx 濃 度 儀 器 為 California Analytical Instruments 公 司 所 生
產 的 Model 300 CLD 化 學 鐳 射 法 (Chemi-Luminescent)NOx 分 析 儀 , 它 是 利 用 後 廢 氣 氣
體 進 入 反 應 室 後 經 過 化 學 鐳 射 後 用 以 感 測 NO 2 之 光 頻 (273NM), 再 透 過 一 轉 換 器 以
電 壓 訊 號 輸 出 , 將 所 測 得 之 濃 度 值 顯 示 於 儀 表 板 。 在 廢 氣 進 入 廢 氣 分 析 儀 之 前 , 我
們 必 需 先 將 廢 氣 做 一 過 濾 雜 質 、 降 低 溫 度 、 去 除 水 分 以 及 調 壓 的 前 置 處 理 工 作 , 故
在 廢 氣 量 測 部 份 , 於 前 段 處 裝 設 了 一 顆 金 屬 濾 罐 用 來 過 濾 廢 氣 中 較 大 的 碳 粒 及 雜
質 ; 於 中 段 處 設 置 一 台 Universal Gas Analyzer 之 煙 道 取 樣 氣 體 前 置 處 理 設 備 (Stack
15

Sample Gas Conditioner) 此 一 氣 體 前 置 處 理 設 備 在 採 樣 氣 體 的 入 口 處 為 一 台 樣 本 冷
卻 器 (Sample Cooler), 用 以 冷 卻 高 溫 廢 氣 至 4.5℃, 並 做 濾 水 的 功 能 ( 在 此 做 冷 卻 除 水
的 目 的 是 為 了 防 護 廢 氣 分 析 儀 的 損 壞 ), 冷 卻 後 的 氣 體 將 經 過 一 個 加 壓 泵 調 壓 送 出 ,
最 後 經 過 一 道 石 綿 濾 網 濾 除 廢 氣 中 所 含 固 態 雜 質 ( 較 小 之 雜 質 ) 及 殘 餘 水 氣 , 最 後 傳
送 到 分 析 儀 器 內 分 析 。
在 使 用 上 使 用 者 必 需 將 旋 轉 扭 切 換 至 分 析 儀 量 測 的 範 圍 , 讓 分 析 值 不 至 於 超 過
之 反 應 時 間 (Response Time) 約 在 1.5 至 10 秒 可 達 全 刻 度 90%, 靈 敏 度 (Sensitivity) 視
量 測 範 圍 的 設 定 而 定 。 本 實 驗 所 採 用 的 NOx 氣 體 分 析 儀 另 外 接 上 一 純 度 為 99.8% 氧
氣 鋼 瓶 提 供 氧 氣 進 入 儀 器 內 之 臭 氧 (Zero Gas) 反 應 室 製 造 出 臭 氧 (O 3 )。 所 產 生 的 臭 氧
是 用 來 與 NOx 中 的 NO 在 反 應 室 中 進 行 反 應 形 成 NO 2 ( 這 是 由 於 本 分 析 儀 只 分 析 NO 2
之 光 譜 )。
當 NO 2 在 反 應 過 程 中 , 會 產 生 一 特 定 波 長 的 光 譜 (NO 2 之 光 譜 為 273NM), 而 此
光 譜 經 由 反 應 室 內 的 轉 換 器 轉 換 成 電 壓 輸 出 , 即 每 一 個 NO 2 基 體 會 產 生 固 定 電 壓 。
由 於 進 入 分 析 儀 的 廢 氣 採 樣 的 流 量 是 固 定 , 因 此 可 以 由 產 生 之 電 壓 的 強 度 來 計 算
NO 2 的 濃 度 。 在 廢 氣 進 入 分 析 儀 後 , 會 分 為 兩 條 管 路 : 一 條 是 直 接 經 由 光 譜 反 應 室
反 應 出 廢 氣 中 之 NO 2 濃 度 ; 另 一 條 則 是 經 由 與 臭 氧 反 應 之 反 應 室 , 在 反 應 室 中 廢 氣
中 的 NO 會 反 應 成 NO 2 , 加 上 原 有 之 NO2 一 起 進 入 光 譜 反 應 室 中 量 測 , 此 量 測 值 為 總
NOx 濃 度 。 則 NO 濃 度 即 可 由 兩 條 管 路 所 分 析 之 NOx 總 濃 度 扣 除 NO 2 之 濃 度 即 可 得 。
b. 碳 氧 化 物 濃 度 (COx) 與 氧 氣 (O 2 ) 濃 度
碳 氧 化 物 (COx) 與 氧 氣 (O 2 ) 是 由 California Analytical Instruments 公 司 生 產 的 ZRF
機 種 來 量 測 的 , 但 CO、CO 2 感 應 器 與 O 2 感 應 器 是 分 開 的 。 分 析 儀 顯 示 面 板 分 為 上 層
的 CO 濃 度 面 板 、 中 層 的 CO 2 濃 度 面 板 與 下 層 的 O 2 濃 度 面 板 ,CO、CO 2 、O 2 濃 度 可 分
為 兩 個 量 測 範 圍 (Range), 所 以 在 量 測 時 必 須 選 用 合 適 的 量 測 範 圍 , 才 不 至 於 因 為 量
測 值 大 於 設 定 值 而 無 法 顯 示 讀 值 或 因 為 量 測 值 太 小 而 失 去 讀 值 的 精 確 度 ; 另 外 , 在
做 儀 器 校 正 時 , 若 Span 氣 體 濃 度 太 高 或 太 低 皆 會 使 校 正 之 後 量 測 值 產 生 誤 差 , 需 小
心 。 在 實 驗 中 ,CO、CO 2 及 O 2 的 濃 度 單 位 皆 為 體 積 百 分 比 。
實 驗 量 測 方 面 , 在 廢 氣 進 入 分 析 儀 前 亦 需 經 由 前 置 處 理 器 來 作 調 理 的 工 作 , 此
16

處 與 上 述 NO X 之 前 置 處 理 部 份 相 同 , 故 為 同 一 條 管 路 , 唯 在 CO、CO 2 、O 2 分 析 儀 中
只 需 微 量 的 採 樣 氣 體 來 作 分 析 , 所 以 多 加 了 一 個 限 流 器 來 限 定 流 量 。 當 引 擎 已 調 整
至 欲 量 測 點 時 , 將 開 啟 進 氣 閥 使 引 擎 廢 氣 經 前 置 處 理 器 及 限 流 裝 置 後 進 入 CO、CO 2
分 析 儀 , 此 時 廢 氣 分 析 儀 會 自 動 偵 測 廢 氣 中 的 CO 與 CO 2 濃 度 , 分 析 完 的 廢 氣 從 CO、
CO 2 分 析 儀 出 來 後 , 會 經 過 一 乾 燥 劑 罐 作 濾 水 工 作 , 之 後 再 進 入 O 2 分 析 儀 作 分 析 工
作 , 最 後 經 由 Vent 管 路 將 廢 氣 排 出 實 驗 室 外 , 完 成 CO、CO 2 、O 2 量 測 工 作 。
c. 碳 氫 化 合 物 濃 度 (HC)
本 實 驗 所 使 用 之 HC 廢 氣 分 析 儀 是 California Analytical Instruments 公 司 生 產 之
Model 300 HFID 分 析 儀 。HC 的 量 測 法 一 般 是 應 用 高 溫 之 煙 霧 濾 網 ( 於 191℃) 以 及 一
個 加 熱 之 火 焰 離 子 偵 測 器 F.I.D.(Flame Ionization Detector), 將 碳 氫 化 合 物 分 為 甲 烷
(Methane) 及 非 甲 烷 (Non- Methane) 之 成 份 , 在 火 焰 器 中 將 甲 烷 以 外 的 碳 氫 化 合 物 氧
化 掉 , 以 此 法 測 得 總 碳 氫 化 合 物 之 量 。Abbass 曾 指 出 , 若 將 廢 氣 溫 度 降 低 至 51.7℃
以 下 , 再 量 測 其 碳 氫 化 合 物 總 量 濃 度 , 則 濃 度 在 191℃ 及 51.7℃ 時 之 量 測 值 差 即 成
為 吸 附 在 煙 霧 粒 子 上 之 可 溶 性 有 機 成 份 (Soluble Organic Fraction)。 一 般 認 為 約 有 50
% 之 碳 氫 化 合 物 會 在 降 溫 時 吸 附 在 煙 粒 外 面 , 因 此 須 將 HC 排 放 廢 氣 溫 度 維 持 在 191
℃ 的 管 路 中 , 以 避 免 因 為 部 分 HC 之 凝 結 而 造 成 濃 度 下 降 。 本 實 驗 所 採 用 之 加 熱 保
溫 設 備 與 HC 分 析 儀 , 將 欲 量 測 之 廢 氣 管 路 整 段 利 用 保 溫 棉 包 覆 , 並 在 管 路 中 埋 設
加 熱 器 , 使 整 段 管 路 保 持 在 191°C 的 溫 度 下 , 避 免 上 述 情 況 發 生 。Nitto Kohki 公 司
製 造 之 RG70 以 本 身 吸 入 之 大 氣 為 原 料 , 產 生 BA、CA 與 氮 等 輔 助 燃 燒 氣 體 供 分 析
儀 使 用 。
d. 成 本 效 益 評 估
由 於 各 種 添 加 劑 之 性 質 皆 不 同 , 以 下 介 紹 為 實 驗 時 所 用 之 添 加 劑 換 算 出 來 的 單 價 以
及 實 驗 中 添 加 劑 所 調 配 的 濃 度 ( 體 積 百 分 比 ) 所 調 配 的 濃 度 比 例 , 如 表 2.4 所 示 , 將 以
摻 入 柴 油 之 添 加 劑 濃 度 成 本 計 算 , 利 用 表 2.5 成 本 差 異 表 加 以 評 估 所 有 污 染 排 放 和 引
擎 性 能 提 升 上 與 成 本 的 考 量 污 染 排 放 將 以 NOxCOHC 而 引 擎 性 能 提 升 將 以
ToquePower 和 BSFC 為 主 作 為 考 量 計 算 出 來 表 2.5-2.6 高 含 量 和 低 含 量 添 加 劑 C/P 値
表 加 以 評 比 分 析 。
17

表 2.4 摻 入 柴 油 添 加 劑 濃 度 成 本 計 算
添 加 劑 簡 稱 調 配 濃 度 (%) 容 量 (L) 金 額 ( 新 臺 幣 ) 價 格 ( 元 /cc)
MTBE- 甲 基 第 三 丁 基 醚 10 1 1,990 1.99
DMC- 碳 酸 二 甲 基 6 1 3,280 3.28
Diglyme- 二 乙 二 醇 二 甲 醚 3 0.25 1,480 6
Monoglyme- 二 甲 醚 甘 醇 3 1 3,970 3.97
EHN-2- 乙 基 己 基 硝 酸 0.65 1 2,800 2.8
DTBP- 二 叔 丁 基 過 氧 化 物 0.75 0.25 1,500 6
Methanol- 甲 醇 10 1 1,020 1.02
Ethanol- 乙 醇 5 1 1,820 1.82
Span 80- 乳 化 劑 0.5 1,700 3.4
Tween 80- 乳 化 劑 0.5 2,540 5.08
超 級 柴 油 1 20.5 0.0205
表 2.5 摻 入 柴 油 添 加 劑 濃 度 成 本 差 異 表
燃 料 種 類 價 格 ( 元 /c.c.) 調 配 濃 度 (%) 柴 油 金 額 添 加 劑 金 額 總 金 額 成 本 差 異 (%)
Diesel 0.0205 100% 102.5 0 103 0.00%
DTBP 6
0.75% 101.73125 225 327 68.63%
1.50% 100.9625 450 551 81.40%
EHN 2.8
0.65% 101.83375 91 193 46.85%
1.30% 101.1675 182 283 63.80%
Mono-glyme 3.97
3% 99.425 595.5 695 85.25%
6% 96.35 1191 1287 92.04%
Di-glyme 5.92
3% 99.425 888 987 89.62%
6% 96.35 1776 1872 94.53%
MTBE 1.99
5% 97.375 497.5 595 82.77%
10% 92.25 995 1087 90.57%
DMC 3.28
3% 99.425 492 591 82.67%
6% 96.35 984 1080 90.51%
Methanol 1.02
5% 97.375 255 352 70.91%
10% 92.25 510 602 82.98%
Ethanol 1.82
5% 97.375 455 552 81.44%
10% 92.25 910 1002 89.77%
表 2.5 低 含 量 添 加 劑 C/P 値 表
18

低 含 量 添 加 劑 MTBE 5% DMC 3% Di-glyme 3% Mono-glyme 3% EHN 0.65% DTBP 0.75% Methanol 5% Ethanol 5%
NOx 改 善 率 (%) -18.77 -26.40 -17.53 -23.80 -14.63 -21.77 -21.46 7.51
C/P 值 0.04 0.03 0.05 0.04 0.03 0.03 0.03 0.00
CO 改 善 率 (%) 7.24 21.04 21.04 40.38 19.85 43.37 89.75 42.96
C/P 值 0.11 0.04 0.04 0.02 0.02 0.02 0.01 0.02
HC 改 善 率 (%) -12.17 -8.48 -9.82 -15.77 -5.47 -4.77 -10.84 -1.72
C/P 值 0.07 0.10 0.09 0.05 0.09 0.14 0.07 0.47
Toque 改 善 率 (%) 2.96 2.54 2.93 2.98 1.81 1.90 0.82 6.35
C/P 值 0.28 0.33 0.31 0.29 0.26 0.36 0.86 0.13
BSFC 改 善 率 (%) -2.81 -2.46 -2.70 -2.87 -1.77 -1.84 -0.72 -5.91
C/P 值 0.29 0.34 0.33 0.30 0.27 0.37 0.98 0.14
Power 改 善 率 (%) 2.96 2.54 2.93 2.98 1.81 1.90 0.82 6.35
C/P 值 0.28 0.33 0.31 0.29 0.26 0.36 0.86 0.13
成 本 差 異 (%) 82.77% 82.67% 89.62% 85.25% 46.85% 68.63% 70.91% 81.44%
表 2.5 高 含 量 添 加 劑 C/P 値 表
高 含 量 添 加 劑 MTBE 10% DMC 6% Di-glyme 6% Mono-glyme 6% EHN 1.3% DTBP 1.5% Methanol 10% Ethanol 10%
NOx 改 善 率 (%) -28.86 -30.24 -26.56 -27.95 -13.72 -22.53 -10.98 18.18
C/P 值 0.03 0.03 0.04 0.03 0.05 0.04 0.08 0.00
CO 改 善 率 (%) 20.33 34.08 18.87 56.77 40.88 50.55 137.39 84.66
C/P 值 0.04 0.03 0.05 0.02 0.02 0.02 0.01 0.01
HC 改 善 率 (%) -18.31 -17.97 -17.48 -21.12 -8.11 -13.18 -10.43 -32.49
C/P 值 0.05 0.05 0.05 0.04 0.08 0.06 0.08 0.03
Toque 改 善 率 (%) 5.70 5.11 6.20 5.64 3.14 3.40 7.89 19.06
C/P 值 0.16 0.18 0.15 0.16 0.20 0.24 0.11 0.05
BSFC 改 善 率 (%) -6.10 -4.84 -5.47 -3.72 -1.31 -1.47 -7.25 -15.76
C/P 值 0.15 0.19 0.17 0.25 0.49 0.55 0.11 0.06
Power 改 善 率 (%) 5.70 5.11 6.20 5.64 3.14 3.40 7.89 19.06
C/P 值 0.16 0.18 0.15 0.16 0.20 0.24 0.11 0.05
成 本 差 異 (%) 90.57% 90.51% 94.53% 92.04% 63.80% 81.40% 82.98% 89.77%
2-5 年 度 主 要 工 作 內 容 及 重 要 發 現 與 成 果
19

2-5.1 混 燒 不 同 添 加 劑 下 對 柴 油 引 擎 性 能 及 廢 氣 排 放 暨 成 本 效 益 之 影 響
a. 不 同 添 加 劑 下 對 NO x 排 放 之 影 響
圖 2.2-2.5 為 低 含 量 添 加 劑 下 對 NO x 排 放 之 影 響 圖 及 成 本 效 益 圖 。 圖 2.2-2.3 中 為 低
含 量 添 加 劑 於 不 同 轉 速 與 總 熱 值 下 的 影 響 , 在 不 同 添 加 劑 對 NO x 所 產 生 的 趨 勢 變 化 中 ,
這 兩 張 圖 非 常 相 近 , 其 中 減 量 效 果 較 好 的 是 添 加 劑 Mono-glyme 3% 與 DMC 3%, 在 高 轉
速 高 熱 值 的 情 況 下 減 量 可 達 25%, 改 善 相 當 顯 著 , 並 且 發 現 加 入 添 加 劑 在 高 轉 速 時 ,
對 於 NO x 改 善 效 果 更 為 明 顯 , 而 在 這 兩 張 圖 中 則 Ethanol 反 而 增 加 較 多 。 圖 2.4-2.5 為 低
含 量 添 加 劑 的 改 善 率 平 均 值 及 成 本 效 益 圖 , 在 圖 中 可 以 看 出 , 這 些 添 加 劑 對 NO x 排 放 有
不 同 的 影 響 , 尤 其 是 添 加 劑 DMC 6%, 平 均 改 善 率 達 28%, 但 所 使 用 的 成 本 較 為 不 高 ,
在 整 各 添 加 劑 對 NOx 改 善 程 度 與 所 需 成 本 的 成 本 效 益 比 較 中 , 很 符 合 降 低 NOx 和 成 本 需
求 的 添 加 劑 ,Mono-glyme 3% 改 善 效 果 不 錯 , 成 本 卻 會 偏 高 , 其 他 成 本 和 改 善 效 果 又 是
不 錯 的 添 加 劑 , 以 DTBP 0.75% 可 以 符 合 此 條 件 , 而 改 善 效 果 最 低 的 添 加 劑 Ethanol 5%
改 善 率 平 均 值 不 減 反 增 , 對 整 各 成 本 效 益 來 說 , 將 是 負 面 的 結 果 , 成 本 增 加 但 是 卻 沒
有 改 善 的 效 果 , 而 NOx 增 加 的 原 因 可 能 是 , 將 添 加 劑 添 加 於 柴 油 之 中 , 燃 料 組 成 的 改 變 ,
使 得 所 排 放 出 來 的 廢 氣 之 莫 耳 數 增 加 , 必 然 也 會 吸 收 到 一 部 分 引 擎 內 部 所 釋 放 出 來 的
熱 量 , 造 成 NO x 增 加 。
圖 2.5-2.9 為 高 含 量 添 加 劑 下 對 NO x 排 放 之 影 響 圖 。 圖 2.5-2.7 中 為 高 含 量 添 加 劑 於
不 同 轉 速 與 總 熱 值 下 的 影 響 , 在 不 同 含 量 添 加 劑 對 NO x 所 產 生 的 趨 勢 變 化 中 , 與 低 含 量
添 加 劑 的 趨 勢 非 常 相 近 , 其 中 減 量 效 果 較 好 的 是 添 加 劑 仍 然 是 Mono-glyme 3% 與 DMC
6%, 圖 2.8-2.9 為 高 含 量 添 加 劑 的 改 善 率 平 均 值 及 成 本 效 益 圖 , 對 於 成 本 效 益 來 說 , 使
用 DMC 6% 的 成 本 將 會 比 Mono-glyme 3% 來 的 低 , 又 能 將 NOx 排 放 下 降 , 將 高 低 含 量 添
加 劑 綜 合 比 較 之 下 , 其 中 減 量 效 果 較 好 並 且 符 合 成 本 效 益 的 添 加 劑 , 為 DMC 改 善 的 效
果 最 好 , 不 論 在 高 低 含 量 成 本 和 改 善 的 效 果 皆 有 不 錯 的 結 果 。
20

NOx Concentration (ppm)
1000
800
600
400
200
0
Baseline
1800RPM Middle Heating Value
DTBP0.75%
EHN0.65%
Mono-glyme3%
Di-glyme3%
DMC3%
MTBE5%
Methanol 5%
Ethanol 5%
NOx Concentration (ppm)
1000
800
600
400
200
0
Baseline
MTBE5%
2300RPM High Heating Value
DTBP0.75%
EHN0.65%
Mono-glyme3%
Di-glyme3%
DMC3%
Methanol 5%
Ethanol 5%
圖 2.2 中 轉 速 中 熱 值 下 低 含 量 添 加 劑 對 NO x 排 放 之 影 響
圖 2.3 高 轉 速 高 熱 值 下 低 含 量 添 加 劑 對 NO x 排 放 之 影 響
20
Baseline
MTBE 5%
DMC 3%
Di-glyme 3%
Mono-glyme 3%
EHN 0.65%
DTBP 0.75%
Methanol 5%
Ethanol 5%
0.12
0.10
0.08
NOx Improve (%)
10
0
-10
-20
`
C/P 値
0.06
0.04
0.02
-30
0.00
MTBE 5% DMC 3% Di-glyme 3% Mono-glyme
3%
EHN 0.65% DTBP 0.75% Methanol 5% Ethanol 5%
圖 2.4 低 含 量 添 加 劑 對 NO x 排 放 之 平 均 改 善 率 圖 2.5 低 含 量 添 加 劑 成 本 效 益 圖 ( 對 NOx 而 言 )
NOx Concentration (ppm)
1000
800
600
400
200
0
Baseline
1800RPM Middle Heating Value
DTBP1.5%
EHN1.3%
Mono-glyme6%
Di-glyme6%
DMC6%
MTBE10%
Methanol 10%
Ethanol 10%
NOx Concentration (ppm)
1000
800
600
400
200
0
Baseline
MTBE10%
2300RPM High Heating Value
DTBP1.5%
EHN1.3%
Mono-glyme6%
Di-glyme6%
DMC6%
Methanol 10%
Ethanol 10%
圖 2.6 中 轉 速 中 熱 值 下 高 含 量 添 加 劑 對 NO x 排 放 之 影 響
圖 2.7 高 轉 速 高 熱 值 下 高 含 量 添 加 劑 對 NO x 排 放 之 影 響
21

20
Baseline
MTBE 10%
DMC 6%
Di-glyme 6%
Mono-glyme 6%
EHN 1.3%
DTBP 1.5%
Methanol 10%
Ethanol 10%
0.08
0.07
0.06
NOx Improve (%)
10
0
-10
-20
-30
`
C/P ?
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
-40
0.00
MTBE 10% DMC 6% Di-glyme 6% Mono-glyme 6% EHN 1.3% DTBP 1.5% Methanol 10% Ethanol 10%
圖 2.8 高 含 量 添 加 劑 對 NO x 排 放 之 平 均 改 善 率 圖 2.9 高 含 量 添 加 劑 成 本 效 益 表 ( 對 NOx 而 言 )
22

. 不 同 添 加 劑 下 對 CO 排 放 之 影 響
圖 2.10-2.13 為 低 含 量 添 加 劑 下 對 CO 排 放 之 影 響 圖 及 成 本 效 益 圖 。 圖 2.10~2.12 為
低 含 量 添 加 劑 下 對 CO 排 放 之 影 響 圖 。 圖 2.10-2.11 中 為 低 含 量 為 轉 速 與 總 熱 值 的 變 化
對 CO 排 放 之 影 響 , 從 圖 中 可 以 看 出 所 有 低 含 量 的 添 加 劑 對 CO 排 放 都 有 增 加 , 是 屬 於
負 面 的 影 響 。 在 中 轉 速 中 熱 值 下 ,CO 排 放 增 加 最 多 的 為 添 加 劑 Methanol 5%, 增 加 幅
度 約 為 40%, 其 中 以 添 加 劑 MTBE 5% 增 加 的 量 最 少 , 約 在 10% 以 下 , 這 兩 張 圖 比 較 之
下 , 可 以 發 現 當 轉 速 增 高 之 後 , 其 缸 內 紊 流 增 強 而 使 燃 油 與 空 氣 混 合 的 更 好 , 可 讓 添
加 劑 的 效 應 更 為 顯 著 , 負 面 的 程 度 也 有 增 加 的 趨 勢 。 圖 2.12-2.13 為 不 同 添 加 劑 對 CO
排 放 改 善 率 平 均 值 和 成 本 效 益 圖 , 從 圖 中 可 以 發 現 , 這 些 添 加 劑 對 CO 排 放 都 有 負 面 影
響 ,CO 排 放 增 加 較 多 的 為 添 加 劑 Methanol 5% 與 Ethanol 5%, 當 柴 油 添 加 醇 類 , 不 完
全 燃 燒 排 放 廢 氣 溫 度 下 降 , 將 CO 產 生 濃 度 往 上 提 升 , 其 中 以 添 加 劑 Methanol 5% 增 加
幅 度 最 多 , 高 達 82%, 而 添 加 劑 MTBE 5% 增 加 的 量 較 少 , 約 在 21% 以 下 , 再 看 成 本 效
益 圖 , 顯 示 出 來 MEBE 5% 比 較 符 合 低 成 本 和 又 可 抑 制 CO 增 加 的 幅 度 , 醇 類 添 加 劑 改
善 的 效 果 的 確 少 了 許 多 。
圖 2.14-2.17 為 高 含 量 添 加 劑 下 對 CO 排 放 之 影 響 圖 和 成 本 效 益 圖 。 圖 2.14-2.15 中
為 高 含 量 添 加 劑 於 不 同 轉 速 與 總 熱 值 下 的 影 響 , 與 低 含 量 添 加 劑 的 趨 勢 有 相 當 的 上 升
趨 勢 , 其 中 增 加 較 多 的 是 添 加 劑 是 Methanol 5% 與 Methanol 10%, 圖 2.16-2.17 為 高 含
量 添 加 劑 的 改 善 率 平 均 值 及 成 本 效 益 圖 , 將 高 低 含 量 添 加 劑 綜 合 比 較 , 雖 然 都 是 負 面
影 響 , 添 加 劑 MTBE 5% 在 這 些 添 加 劑 中 , 表 現 是 最 好 的 , 再 往 成 本 效 益 方 面 , 發 現
Di-glyme 6% 高 含 量 與 MTBE 10% 同 樣 都 是 改 善 效 果 不 錯 , 而 成 本 卻 不 高 的 結 果 。
CO Concentration (%)
0.24
0.21
0.18
0.15
0.12
0.09
0.06
0.03
0.00
Baseline
1800RPM Middle Heating Value
DTBP0.75%
EHN0.65%
Mono-glyme3%
Di-glyme3%
DMC3%
MTBE5%
Methanol 5%
Ethanol 5%
CO Concentration (%)
0.30
0.27
0.24
0.21
0.18
0.15
0.12
0.09
0.06
0.03
0.00
Baseline
MTBE5%
2300RPM High Heating Value
DTBP0.75%
EHN0.65%
Mono-glyme3%
Di-glyme3%
DMC3%
Methanol 5%
Ethanol 5%
圖 2.10 中 轉 速 中 熱 值 下 低 含 量 添 加 劑 對 CO 排 放 之 影 響
圖 2.11 高 轉 速 高 熱 值 下 低 含 量 添 加 劑 對 CO 排 放 之 影 響
23

0.00
CO Improve (%)
120
80
40
C/P ?
-0.02
-0.04
-0.06
-0.08
-0.10
0
Baseline
MTBE 5%
DMC 3%
Di-glyme 3%
Mono-glyme 3%
EHN 0.65%
DTBP 0.75%
Methanol 5%
Ethanol 5%
-0.12
-0.14
MTBE 5% DMC 3% Di-glyme 3% Mono-glyme 3% EHN 0.65% DTBP 0.75% Methanol 5% Ethanol 5%
圖 2.12 低 含 量 添 加 劑 對 CO 排 放 之 平 均 改 善 率 圖 2.13 低 含 量 添 加 劑 成 本 效 益 表 ( 對 CO 而 言 )
CO Concentration (%)
0.24
0.21
0.18
0.15
0.12
0.09
0.06
0.03
0.00
Baseline
1800RPM Middle Heating Value
DTBP1.5%
EHN1.3%
Mono-glyme6%
Di-glyme6%
DMC6%
MTBE10%
Methanol 10%
Ethanol 10%
CO Concentration (%)
0.30
0.27
0.24
0.21
0.18
0.15
0.12
0.09
0.06
0.03
0.00
Baseline
MTBE10%
2300RPM High Heating Value
DTBP1.5%
EHN1.3%
Mono-glyme6%
Di-glyme6%
DMC6%
Methanol 10%
Ethanol 10%
圖 2.14 中 轉 速 中 熱 值 下 高 含 量 添 加 劑 對 CO 排 放 之 影 響
圖 2.15 高 轉 速 高 熱 值 下 高 含 量 添 加 劑 對 CO 排 放 之 影
0.00
CO Improve (%)
120
80
40
C/P ?
-0.01
-0.02
-0.03
-0.04
0
Baseline
MTBE 10%
DMC 6%
Di-glyme 6%
Mono-glyme 6%
EHN 1.3%
DTBP 1.5%
Methanol 10%
Ethanol 10%
-0.05
-0.06
MTBE 10% DMC 6% Di-glyme 6% Mono-glyme 6% EHN 1.3% DTBP 1.5% Methanol 10% Ethanol 10%
圖 2.16 高 含 量 添 加 劑 對 CO 排 放 之 平 均 改 善 率 圖 2.17 高 含 量 添 加 劑 成 本 效 益 表 ( 對 CO 而 言 )
24

c. 不 同 添 加 劑 下 對 HC 排 放 之 影 響
圖 2.18-2.21 為 低 含 量 添 加 劑 下 對 HC 排 放 之 影 響 圖 和 成 本 效 益 圖 。 圖 2.18 中 可 以
看 出 添 加 劑 MTBE 5% 與 Mono-glyme 3% 對 於 HC 排 放 的 減 量 有 較 好 的 效 果 。 在 圖 2.19
中 , 高 轉 速 高 熱 值 時 , 添 加 劑 對 HC 排 放 的 減 量 效 果 更 為 明 顯 , 效 果 較 好 的 是 添 加 劑
MTBE 3% 與 DMC 3%, 其 減 量 效 果 可 達 18%, 而 添 加 劑 DTBP 0.75% 和 Ethanol 5% 似
乎 沒 有 減 量 的 效 果 , 反 而 有 著 增 加 的 結 果 。 圖 2.20-2.21 為 低 含 量 添 加 劑 對 HC 排 放 改
善 率 平 均 值 和 成 果 效 益 圖 , 整 體 來 看 這 些 添 加 劑 對 於 HC 排 放 的 減 量 都 有 著 正 面 的 效
果 , 其 中 以 添 加 劑 MTBE 5%、Methanol 5% 與 Mono-glyme 5% 效 果 最 好 , 減 量 程 度 都
在 11% 以 上 , 其 中 以 Mono-glyme 5% 較 能 符 合 低 成 本 , 又 對 HC 減 量 不 錯 的 添 加 劑 。
圖 2.22-2.25 為 高 含 量 添 加 劑 下 對 CO 排 放 之 影 響 圖 和 成 本 效 益 圖 。 圖 2.22-2.23 中
為 高 含 量 添 加 劑 於 不 同 轉 速 與 總 熱 值 下 的 影 響 , 在 不 同 含 量 添 加 劑 對 HC 所 產 生 的 趨 勢
變 化 中 , 與 低 含 量 添 加 劑 的 趨 勢 有 明 顯 下 降 , 其 中 改 善 較 多 的 是 添 加 劑 是 Ethanol 10%
與 Mono-glyme 6%, 圖 2.24-2.25 為 高 含 量 添 加 劑 的 改 善 率 平 均 值 及 成 本 效 益 圖 , 將 高
低 含 量 添 加 劑 綜 合 比 較 搭 配 成 本 效 益 圖 來 看 , 使 用 的 添 加 劑 和 所 搭 配 的 濃 度 含 量 改 善
效 果 最 好 又 符 合 低 成 本 的 添 加 劑 是 Ethanol 10%、Mono-glyme 6% 表 現 是 最 好 的 。
HC Concentration (ppm)
1200
1000
800
600
400
200
0
Baseline
MTBE5%
1800RPM Middle Heating Value
Methanol 5%
DTBP0.75%
EHN0.65%
Mono-glyme3%
Di-glyme3%
DMC3%
Ethanol 5%
HC Concentration (ppm)
750
600
450
300
150
0
Baseline
MTBE5%
2300RPM High Heating Value
DTBP0.75%
EHN0.65%
Mono-glyme3%
Di-glyme3%
DMC3%
Methanol 5%
Ethanol 5%
圖 2.18 中 轉 速 中 熱 值 下 低 含 量 添 加 劑 對 HC 排 放 之 影 響
圖 2.19 高 轉 速 高 熱 值 下 低 含 量 添 加 劑 對 HC 排 放 之 影 響
25

Baseline
MTBE 5%
DMC 3%
Di-glyme 3%
Mono-glyme 3%
EHN 0.65%
DTBP 0.75%
Methanol 5%
Ethanol 5%
0.50
0.45
0.40
HC Improve (%)
-4
-10
-16
-22
-28
-34
C/P 値
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
MTBE 5% DMC 3% Di-glyme 3% Mono-glyme 3% EHN 0.65% DTBP 0.75% Methanol 5% Ethanol 5%
圖 2.20 低 含 量 添 加 劑 對 HC 排 放 之 平 均 改 善 率 圖 2.21 低 含 量 添 加 劑 成 本 效 益 表 ( 對 HC 而 言 )
HC Concentration (ppm)
1200
1000
800
600
400
200
0
Baseline
MTBE10%
1800RPM Middle Heating Value
Methanol 10%
DTBP1.5%
EHN1.3%
Mono-glyme6%
Di-glyme6%
DMC6%
Ethanol 10%
HC Concentration (ppm)
750
600
450
300
150
0
Baseline
MTBE10%
2300RPM High Heating Value
DTBP1.5%
EHN1.3%
Mono-glyme6%
Di-glyme6%
DMC6%
Methanol 10%
Ethanol 10%
圖 2.22 中 轉 速 中 熱 值 下 高 含 量 添 加 劑 對 HC 排 放 之 影 響
圖 2.23 高 轉 速 高 熱 值 下 高 含 量 添 加 劑 對 HC 排 放 之 影 響
Baseline
MTBE 10%
DMC 6%
Di-glyme 6%
Mono-glyme 6%
EHN 1.3%
DTBP 1.5%
Methanol 10%
Ethanol 10%
0.09
0.08
0.07
HC Improve (%)
-4
-10
-16
-22
-28
C/P 値
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
-34
0.00
MTBE 10% DMC 6% Di-glyme 6% Mono-glyme 6% EHN 1.3% DTBP 1.5% Methanol 10% Ethanol 10%
圖 2.24 高 含 量 添 加 劑 對 HC 排 放 之 平 均 改 善 率 圖 2.25 高 含 量 添 加 劑 成 本 效 益 表 ( 對 HC 而 言 )
26

d. 不 同 添 加 劑 下 對 扭 力 輸 出 之 影 響
圖 2.26-2.29 為 低 含 量 添 加 劑 下 對 扭 力 輸 出 之 影 響 圖 和 成 本 效 益 圖 。 在 圖 2.26-2.27
中 可 以 看 出 扭 力 有 上 升 的 趨 勢 , 尤 其 是 添 加 劑 Ethanol 5% 與 MTBE 5% 增 加 的 幅 度 較
大 , 而 添 加 劑 EHN 0.65% 與 Methanol 5% 增 加 的 幅 度 較 少 。 圖 2.28-2.29 為 低 含 量 添 加
劑 對 扭 力 輸 出 改 善 率 平 均 值 的 圖 和 成 本 效 益 圖 , 大 致 上 來 看 這 些 添 加 劑 對 於 扭 力 輸 出
的 都 有 增 加 , 屬 於 正 面 的 效 果 , 增 加 的 幅 度 在 2%~6.5% 之 間 , 以 添 加 劑 Ethanol 5% 與
Mono-glyme 3% 的 效 果 最 好 , 但 是 考 量 成 本 之 下 的 話 ,Mono-glyme 3% 成 本 就 會 高 了
點 , 其 中 提 升 效 果 不 錯 並 且 成 本 不 高 的 添 加 劑 則 以 Methanol 10% 較 為 適 合 , 次 之 為
DTBP 0.75%; 圖 2.30-2.33 為 高 含 量 添 加 劑 下 對 扭 力 輸 出 之 影 響 圖 和 成 本 效 益 圖 , 在 不
同 含 量 添 加 劑 對 扭 力 輸 出 所 產 生 的 趨 勢 變 化 中 , 其 中 使 用 的 添 加 劑 和 所 搭 配 的 濃 度 含
量 增 加 幅 度 較 多 的 添 加 劑 是 Ethanol 10% 與 Methanol 10%, 當 添 加 劑 添 加 的 含 量 越 高 ,
扭 力 的 增 加 似 乎 也 隨 著 升 高 , 但 在 考 量 成 本 之 下 , 將 會 是 DTBP 1.5% 會 是 最 能 符 合 性
能 提 升 和 低 成 本 的 條 件 , 其 他 添 加 劑 也 都 對 性 能 提 升 有 相 當 的 幫 助 。
Torque Concentration (N-m)
60
50
40
30
20
10
0
Baseline
MTBE5%
1800RPM Middle Heating Value
Methanol 5%
DTBP0.75%
EHN0.65%
Mono-glyme3%
Di-glyme3%
DMC3%
Ethanol 5%
Torque Concentration (N-m)
80
60
40
20
0
Baseline
MTBE5%
2300RPM High Heating Value
DTBP0.75%
EHN0.65%
Mono-glyme3%
Di-glyme3%
DMC3%
Methanol 5%
Ethanol 5%
圖 2.26 中 轉 速 中 熱 值 下 低 含 量 添 加 劑 對 扭 力 輸 出 之 影 響
10
圖 2.27 高 轉 速 高 熱 值 下 低 含 量 添 加 劑 對 扭 力 輸 出 之 影 響
0.00
Torque Improve (%)
8
6
4
2
C/P ?
-0.10
-0.20
-0.30
-0.40
-0.50
-0.60
-0.70
0
Baseline
MTBE 5%
DMC 3%
Di-glyme 3%
Mono-glyme 3%
EHN 0.65%
DTBP 0.75%
Methanol 5%
Ethanol 5%
-0.80
-0.90
-1.00
MTBE 5% DMC 3% Di-glyme 3% Mono-glyme 3% EHN 0.65% DTBP 0.75% Methanol 5% Ethanol 5%
圖 2.28 低 含 量 添 加 劑 對 扭 力 輸 出 之 平 均 改 善 率 圖 2.29 低 含 量 添 加 劑 成 本 效 益 表 ( 對 扭 力 輸 出 而 言 )
27

Torque Concentration (N-m)
60
50
40
30
20
10
0
Baseline
MTBE10%
1800RPM Middle Heating Value
Methanol 10%
DTBP1.5%
EHN1.3%
Mono-glyme6%
Di-glyme6%
DMC6%
Ethanol 10%
Torque Concentration (N-m)
80
60
40
20
0
Baseline
MTBE10%
2300RPM High Heating Value
DTBP1.5%
EHN1.3%
Mono-glyme6%
Di-glyme6%
DMC6%
Methanol 10%
Ethanol 10%
圖 2.30 中 轉 速 中 熱 值 下 高 含 量 添 加 劑 對 扭 力 輸 出 之 影 響 圖 2.31 高 轉 速 高 熱 值 下 高 含 量 添 加 劑 對 扭 力 輸 出 之 影 響
Torque Improve (%)
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Baseline
MTBE 10%
DMC 6%
Di-glyme 6%
Mono-glyme 6%
EHN 1.3%
DTBP 1.5%
Methanol 10%
Ethanol 10%
C/P ?
0.00
-0.05
-0.10
-0.15
-0.20
-0.25
-0.30
MTBE 10% DMC 6% Di-glyme 6% Mono-glyme 6% EHN 1.3% DTBP 1.5% Methanol 10% Ethanol 10%
圖 2.32 高 含 量 添 加 劑 對 扭 力 輸 出 之 平 均 改 善 率 圖 2.33 高 含 量 添 加 劑 成 本 效 益 表 ( 對 扭 力 輸 出 而 言 )
28

e. 不 同 添 加 劑 下 對 馬 力 輸 出 之 影 響
圖 2.34~2.37 為 低 含 量 添 加 劑 下 對 馬 力 輸 出 之 影 響 圖 和 成 本 效 益 圖 。 圖 2.34-2.35
為 不 同 轉 速 與 熱 值 下 的 變 化 圖 , 由 圖 中 可 以 看 出 在 添 加 劑 Ethanol 5% 與 MTBE 5% 增 加
的 幅 度 較 大 , 對 照 於 圖 2.26-2.27 扭 力 的 輸 出 可 以 發 現 Ethanol 5% 與 MTBE 5% 相 對 的 扭
力 輸 出 較 大 , 而 馬 力 的 輸 出 與 轉 速 、 扭 力 成 正 比 , 在 固 定 轉 速 之 下 , 扭 力 上 升 而 馬 力 也
隨 著 提 升 。 圖 2.36 中 可 以 看 出 添 加 Ethanol 5% 與 MTBE 5% 時 , 馬 力 上 升 較 多 , 約 有 6%
左 右 。 圖 2.38~2.41 為 高 含 量 添 加 劑 下 對 扭 力 輸 出 之 影 響 圖 和 成 本 效 益 圖 , 在 不 同 含 量
添 加 劑 對 扭 力 輸 出 所 產 生 的 趨 勢 變 化 中 以 及 成 本 效 益 , 當 添 加 劑 添 加 的 含 量 越 高 , 扭 力
的 增 加 也 隨 著 升 高 , 整 體 提 升 的 趨 勢 與 扭 力 的 變 化 是 相 同 的 , 因 此 在 同 轉 速 下 這 兩 者 之
間 可 以 說 是 相 差 於 一 個 比 例 定 值 , 因 此 對 於 馬 力 改 善 趨 勢 和 成 本 上 的 考 量 皆 會 是 相 同
的 。
16
12
1800RPM Middle Heating Value
30
24
2300RPM High Heating Value
Power (HP)
8
4
Power (HP)
18
12
6
0
Baseline
MTBE5%
DMC3%
Di-glyme3%
Mono-glyme3%
EHN0.65%
DTBP0.75%
Methanol 5%
Ethanol 5%
0
Baseline
MTBE5%
DMC3%
Di-glyme3%
Mono-glyme3%
EHN0.65%
DTBP0.75%
Methanol 5%
Ethanol 5%
圖 2.34 中 轉 速 中 熱 值 下 低 含 量 添 加 劑 對 馬 力 輸 出 之 影 響
10
圖 2.35 高 轉 速 高 熱 值 下 低 含 量 添 加 劑 對 馬 力 輸 出 之 影 響
0.00
Power Improve (%)
8
6
4
2
C/P ?
-0.10
-0.20
-0.30
-0.40
-0.50
-0.60
-0.70
0
Baseline
MTBE 5%
DMC 3%
Di-glyme 3%
Mono-glyme 3%
EHN 0.65%
DTBP 0.75%
Methanol 5%
Ethanol 5%
-0.80
-0.90
-1.00
MTBE 5% DMC 3% Di-glyme 3% Mono-glyme 3% EHN 0.65% DTBP 0.75% Methanol 5% Ethanol 5%
圖 2.36 低 含 量 添 加 劑 對 馬 力 輸 出 之 平 均 改 善 率 圖 2.37 低 含 量 添 加 劑 成 本 效 益 表 ( 對 馬 力 輸 出 而 言 )
29

16
12
1800RPM Middle Heating Value
30
24
2300RPM High Heating Value
Power (HP)
8
4
Power (HP)
18
12
6
0
Baseline
MTBE10%
DMC6%
Di-glyme6%
Mono-glyme6%
EHN1.3%
DTBP1.5%
Methanol 10%
Ethanol 10%
0
Baseline
MTBE10%
DMC6%
Di-glyme6%
Mono-glyme6%
EHN1.3%
DTBP1.5%
Methanol 10%
Ethanol 10%
圖 2.38 中 轉 速 中 熱 值 下 高 含 量 添 加 劑 對 馬 力 輸 出 之 影 響
圖 2.39 高 轉 速 高 熱 值 下 高 含 量 添 加 劑 對 馬 力 輸 出 之 影 響
Power Improve (%)
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Baseline
MTBE 10%
DMC 6%
Di-glyme 6%
Mono-glyme 6%
EHN 1.3%
DTBP 1.5%
Methanol 10%
Ethanol 10%
C/P ?
0.00
-0.05
-0.10
-0.15
-0.20
-0.25
-0.30
MTBE 10% DMC 6% Di-glyme 6% Mono-glyme 6% EHN 1.3% DTBP 1.5% Methanol 10% Ethanol 10%
圖 2.40 高 含 量 添 加 劑 對 馬 力 輸 出 之 平 均 改 善 率 圖 2.41 高 含 量 添 加 劑 成 本 效 益 表 ( 對 馬 力 輸 出 而 言 )
30

f. 不 同 添 加 劑 下 對 E-BSFC 之 影 響
圖 2.42~2.45 為 不 同 添 加 劑 下 對 E-BSFC 輸 出 之 影 響 圖 和 成 本 效 益 圖 。 圖 2.42-2.43
為 不 同 轉 速 與 熱 值 下 的 變 化 關 係 圖 , 添 加 劑 Ethanol 5% 與 MTBE 5% 有 比 較 好 的 效 果 ,
表 示 當 加 入 添 加 劑 之 後 , 引 擎 燃 燒 效 率 變 好 , 並 使 扭 力 輸 出 增 加 , 故 E-BSFC 會 下 降 ,
這 是 由 於 E-BSFC 是 燃 油 消 耗 量 與 引 擎 輸 出 功 的 比 值 。 圖 2.44-2.45 為 不 同 添 加 劑 下
E-BSFC 改 善 率 平 均 值 的 圖 和 成 本 效 益 圖 , 在 圖 中 可 以 看 出 , 這 些 添 加 劑 都 有 著 正 面 的
影 響 , 尤 其 是 添 加 劑 Ethanol 5% 與 MTBE 5% 效 果 更 為 顯 著 , 其 省 油 率 可 達 6%, 其 他
的 添 加 劑 也 都 有 不 錯 的 表 現 , 至 少 都 有 2% 的 改 善 , 而 因 為 都 有 正 面 的 效 應 , 評 估 成 本
的 話 ,Ethanol 5% 將 還 是 不 錯 的 選 擇 , 將 可 符 合 E-BSFC 下 降 和 較 低 的 成 本 ; 圖 2.46~2.49
為 高 含 量 添 加 劑 下 對 E-BSFC 之 影 響 圖 和 成 本 效 益 圖 , 在 不 同 含 量 添 加 劑 對 E-BSFC 所
產 生 的 趨 勢 變 化 中 , 當 添 加 劑 添 加 的 含 量 越 高 , 對 E-BSFC 也 隨 著 減 少 , 評 估 成 本 的 話 ,
Ethanol 10% 是 不 錯 選 擇 , 將 可 符 合 E-BSFC 下 降 和 較 低 的 成 本 。
E-BSFC (MJ/kw-hr)
15
14
13
12
11
10
Baseline
MTBE5%
1800RPM Middle Heating Value
Methanol 5%
DTBP0.75%
EHN0.65%
Mono-glyme3%
Di-glyme3%
DMC3%
Ethanol 5%
E-BSFC (MJ/kw-hr)
14
13
12
11
10
9
8
Baseline
MTBE5%
2300RPM High Heating Value
DTBP0.75%
EHN0.65%
Mono-glyme3%
Di-glyme3%
DMC3%
Methanol 5%
Ethanol 5%
圖 2.42 中 轉 速 中 熱 值 下 低 含 量 添 加 劑 對 E-BSFC 之 影 響
圖 2.43 高 轉 速 高 熱 值 下 低 含 量 添 加 劑 對 E-BSFC 之 影 響
0
Baseline
MTBE 5%
DMC 3%
Di-glyme 3%
Mono-glyme 3%
EHN 0.65%
DTBP 0.75%
Methanol 5%
Ethanol 5%
1.20
1.00
E-BSFC Improve (%)
-2
-4
-6
-8
C/P 値
0.80
0.60
0.40
0.20
-10
0.00
MTBE 5% DMC 3% Di-glyme 3% Mono-glyme 3% EHN 0.65% DTBP 0.75% Methanol 5% Ethanol 5%
圖 2.44 低 含 量 添 加 劑 對 E-BSFC 之 平 均 改 善 率 圖 2.45 低 含 量 添 加 劑 成 本 效 益 表 ( 對 E-BSFC 而 言 )
31

E-BSFC (MJ/kw-hr)
15
14
13
12
11
10
Baseline
MTBE10%
1800RPM Middle Heating Value
Methanol 10%
DTBP1.5%
EHN1.3%
Mono-glyme6%
Di-glyme6%
DMC6%
Ethanol 10%
E-BSFC (MJ/kw-hr)
14
13
12
11
10
9
8
Baseline
MTBE10%
2300RPM High Heating Value
DTBP1.5%
EHN1.3%
Mono-glyme6%
Di-glyme6%
DMC6%
Methanol 10%
Ethanol 10%
圖 2.46 中 轉 速 中 熱 值 下 高 含 量 添 加 劑 對 E-BSFC 之 影 響
圖 2.47 高 轉 速 高 熱 值 下 高 含 量 添 加 劑 對 E-BSFC 之 影 響
E-BSFC Improve (%)
0
-2
-4
-6
-8
-10
-12
-14
-16
-18
Baseline
MTBE 10%
DMC 6%
Di-glyme 6%
Mono-glyme 6%
EHN 1.3%
DTBP 1.5%
Methanol 10%
Ethanol 10%
C/P 値
0.60
0.50
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
MTBE 10% DMC 6% Di-glyme 6% Mono-glyme 6% EHN 1.3% DTBP 1.5% Methanol 10% Ethanol 10%
圖 2.48 高 含 量 添 加 劑 對 E-BSFC 之 平 均 改 善 率 圖 2.49 高 含 量 添 加 劑 成 本 效 益 表 ( 對 E-BSFC 而 言 )
32

2-5.2 不 同 添 加 劑 下 對 燃 燒 壓 力 與 其 峰 值 之 影 響
圖 2.50~2.52 為 不 同 添 加 劑 下 對 燃 燒 壓 力 與 其 峰 值 之 影 響 圖 。 圖 2.50 為 高 轉 速 高 熱
值 下 Diglyme 與 Monoglyme 對 燃 燒 壓 力 之 影 響 , 在 圖 中 可 以 看 出 加 入 兩 種 添 加 劑 後 所 產
生 的 壓 力 峰 值 都 略 低 於 Baseline。 圖 2.51 為 高 轉 速 下 不 同 缸 內 總 熱 值 與 添 加 劑 對 峰 值 燃
燒 壓 力 之 影 響 圖 , 圖 中 可 以 看 出 壓 力 峰 值 隨 著 缸 內 總 熱 值 增 加 而 上 升 , 在 每 種 添 加 劑 之
間 並 沒 有 一 定 的 趨 勢 。 圖 2.52 為 中 熱 值 下 不 同 轉 速 與 添 加 劑 對 峰 值 燃 燒 壓 力 之 影 響 圖 ,
大 致 上 壓 力 的 峰 值 隨 著 轉 速 的 上 升 而 下 降 , 這 是 由 於 當 轉 速 增 加 時 , 其 燃 燒 時 間 縮 短 ,
故 峰 值 會 隨 著 轉 速 的 增 加 而 下 降 , 在 不 同 添 加 劑 之 間 , 壓 力 的 峰 值 還 是 沒 有 一 定 的 趨
勢 , 從 壓 力 峰 值 來 看 有 很 奇 怪 的 現 象 , 當 加 入 添 加 劑 之 後 其 壓 力 峰 值 都 低 於 Baseline,
但 是 觀 看 圖 2.34 和 2.41 來 說 可 以 發 現 其 對 引 擎 的 馬 力 輸 出 都 有 增 加 , 這 個 問 題 在 下 一
節 會 針 對 這 個 現 象 加 以 探 討 。
2-5.3 不 同 添 加 劑 下 對 熱 釋 放 率 與 其 峰 值 之 影 響
圖 2.53~2.55 為 不 同 添 加 劑 下 對 熱 釋 放 率 與 其 峰 值 之 影 響 圖 。 圖 2.53 為 高 轉 速 高 熱
值 下 Diglyme 與 Monoglyme 對 熱 釋 放 率 之 影 響 圖 , 從 圖 中 可 以 看 出 大 約 在 曲 軸 角 度 350
度 時 開 始 熱 釋 放 , 熱 釋 放 率 的 峰 值 約 在 355 度 時 產 生 , 約 在 390 度 左 右 熱 釋 放 結 束 , 整
個 熱 釋 放 的 只 有 經 過 40 個 曲 軸 角 度 , 時 間 可 以 說 是 非 常 的 短 暫 。 圖 2.54 為 高 轉 速 下 不
同 缸 內 總 熱 值 與 添 加 劑 對 峰 值 熱 釋 放 率 之 影 響 圖 , 熱 釋 放 率 的 峰 值 隨 著 缸 內 總 熱 值 的 增
加 而 增 加 , 由 於 缸 內 總 熱 值 增 加 , 故 熱 釋 放 率 增 加 。 圖 2.55 為 中 熱 值 下 不 同 轉 速 與 添 加
劑 對 峰 值 熱 釋 放 率 之 影 響 圖 , 圖 中 顯 示 , 熱 釋 放 率 的 峰 值 隨 著 轉 速 的 增 加 而 增 加 , 這 是
由 於 熱 釋 放 率 與 時 間 有 關 , 而 當 轉 速 增 加 之 後 , 其 經 過 一 個 曲 軸 角 度 的 時 間 會 縮 短 , 故
熱 釋 放 率 會 有 上 升 的 趨 勢 , 在 圖 中 可 以 發 現 大 部 分 的 添 加 劑 熱 釋 放 峰 值 都 有 增 加 的 現
象 , 而 添 加 劑 EHN 與 DTBP 熱 釋 放 率 的 峰 值 卻 下 降 15%, 查 看 圖 2.34 和 圖 2.41 馬 力 卻
還 有 2% 提 升 , 這 個 問 題 在 下 一 節 會 針 對 這 個 現 象 加 以 探 討 。
33

Cylinder Pressure (psi)
1000
800
600
400
200
0
Baseline
Di-glyme3%
Mono-glyme3%
Baseline
Di-glyme3%
Mono-glyme3%
332 342 352 362 372 382 392 402
Crank Angle (deg.)
Peak Cylinder
Pressure (psi)
1100
1050
1000
950
900
850
800
750
700
2300 RPM Under Various Heating Value
Baseline MTBE10% DMC6%
Di-glyme3% Mono-glyme3% EHN0.65%
DTBP0.75% Methanol 5% Methanol 10%
Ethanol 5% Ethanol 10%
1.4646 2.0054 2.5632
Total Fuel Heating Value (kJ)
圖 2.50 高 轉 速 中 熱 值 添 加 劑 對 燃 燒 壓 力 之 影 響
圖 2.51 高 轉 速 下 不 同 缸 內 總 熱 值 與 添 加 劑 對 峰 值 壓 力 之 影 響
Peak Cylinder
Pressure (psi)
1100
1050
1000
950
900
850
800
750
700
Middle Heating Value Under Various RPM
Baseline Di-glyme3% Mono-glyme3%
EHN0.65% DTBP0.75% Methanol 5%
Ethanol 5%
1300 1800 2300 2800
Engine Speed (RPM)
Heat Release Rate (kW)
1050
850
650
450
250
50
Baseline
Di-glyme3%
Mono-glyme3%
-150 282 312 342 372 402 432
Crank Angle (deg.)
圖 2.52 中 熱 值 下 不 同 轉 速 與 添 加 劑 對 峰 值 壓 力 之 影 響
圖 2.53 高 轉 速 中 熱 值 下 添 加 劑 對 熱 釋 放 率 之 影 響
Peak Heat Release
Rate (kW)
1300
1100
900
700
2300 RPM Under Various Heating Value
Baseline MTBE10% DMC6%
Di-glyme3% Mono-glyme3% EHN0.65%
DTBP0.75% Methanol 5% Methanol 10%
Ethanol 5% Ethanol 10%
Peak Heat Release
Rate (kW)
1500
1300
1100
900
700
500
Middle Heating Value Under Various RPM
Baseline
Mono-glyme3%
Di-glyme3%
EHN0.65%
DTBP0.75% Methanol 5%
Ethanol 5%
500
1.4646 2.0054 2.5632
Total Fuel Heating Value (kJ)
300
1300 1800 2300 2800
Engine Speed (RPM)
圖 2.54 高 轉 速 下 不 同 缸 內 總 熱 值 與 添 加 劑 對 峰 值 熱 釋 放 率 之 影 響
圖 2.55 中 熱 值 下 不 同 轉 速 與 添 加 劑 對 峰 值 熱 釋 放 率 之 影 響
34

2-5.4 柴 油 引 擎 運 轉 特 性 綜 合 探 討
在 上 面 的 實 驗 中 , 發 現 本 實 驗 所 使 用 的 燃 油 添 加 劑 對 引 擎 整 體 上 來 說 , 除 了 CO 部
份 產 生 負 面 的 效 果 之 外 , 其 他 的 影 響 的 是 正 面 的 ,NO x 也 都 有 著 大 幅 度 的 改 善 , 但 是 在
壓 力 峰 值 與 熱 釋 放 峰 值 的 部 份 來 說 , 有 個 非 常 奇 怪 的 現 像 是 在 加 入 燃 油 添 加 劑 之 後 , 壓
力 峰 值 有 下 降 的 趨 勢 , 但 是 在 觀 看 扭 力 輸 出 、 馬 力 輸 出 與 E-BSFC 卻 都 是 正 面 的 效 果 , 這
個 問 題 可 從 整 理 的 表 2.6~2.10、 再 加 上 壓 力 圖 表 與 熱 釋 放 率 的 圖 來 解 釋 , 這 些 表 格 都 是
以 Baseline 的 為 基 準 點 , 單 純 以 上 升 (↑) 或 是 (↓) 來 表 示 。 在 這 個 單 元 裡 將 分 成 4 個 部 份
來 解 釋 , 分 別 是 第 一 部 分 添 加 為 高 劑 量 的 MTBE10% 與 DMC6%; 第 二 部 份 則 是 添 加 為 中
劑 量 的 Di-glyme3% 與 Mono-glyme3% ; 第 三 部 份 則 是 添 加 為 低 劑 量 的 EHN0.65% 與
DTBP0.75%; 第 四 部 份 則 是 添 加 為 醇 類 的 Methanol 5% 與 Ethanol 5%。
第 一 部 份 是 高 劑 量 的 情 況 下 , 觀 看 表 2.6~2.10 中 , 壓 力 峰 值 除 了 低 轉 速 與 添 加 劑
DMC 在 2300rpm 的 情 況 下 是 上 升 之 外 , 其 餘 的 點 大 都 是 下 降 的 趨 勢 , 壓 力 峰 值 產 生 角
度 也 都 晚 了 約 1~2 個 曲 軸 角 度 , 在 熱 釋 放 率 的 部 份 則 都 是 增 加 的 趨 勢 , 雖 然 熱 釋 放 率 都
是 延 後 1~3 個 曲 軸 角 度 到 達 , 但 是 由 於 熱 釋 放 率 增 加 , 扭 力 也 都 是 增 加 的 趨 勢 , 在 觀 看
點 火 延 遲 角 度 部 份 , 可 以 推 算 這 兩 種 添 加 劑 是 屬 於 較 不 易 點 燃 的 物 質 , 故 點 火 延 遲 角 度
也 都 慢 了 1~3 個 曲 軸 角 度 。
第 二 個 部 份 是 中 劑 量 的 情 況 下 , 觀 看 表 2.6~2.10 中 , 除 了 低 轉 速 是 上 升 的 之 外 , 其
餘 的 壓 力 的 峰 值 都 是 呈 現 下 降 的 趨 勢 , 在 熱 釋 放 率 方 面 部 分 有 上 升 的 趨 勢 , 至 於 壓 力 峰
值 產 生 角 度 、 熱 釋 放 率 峰 值 產 生 角 度 與 點 火 延 遲 角 度 都 沒 有 太 大 的 變 化 。
第 三 個 部 分 是 低 劑 量 的 情 況 下 , 觀 看 表 2.6~2.10 中 , 這 兩 種 添 加 劑 的 含 量 都 在 1%
之 下 , 添 加 的 量 可 以 說 是 非 常 的 少 , 觀 看 其 壓 力 峰 值 , 其 趨 勢 也 都 與 前 面 兩 個 部 份 一 樣 ,
在 轉 速 時 有 增 加 的 情 形 , 但 是 其 他 的 點 就 都 呈 現 下 降 的 趨 勢 , 在 熱 釋 放 率 峰 值 來 看 的
話 , 可 以 發 現 熱 釋 放 率 的 峰 值 都 是 下 降 的 , 這 是 由 於 加 入 這 兩 種 添 加 劑 之 後 , 燃 油 的 燃
燒 時 間 提 早 了 , 這 可 以 由 點 火 延 遲 與 熱 釋 放 峰 值 角 度 來 證 實 , 也 證 明 瞭 當 柴 油 加 入 這 兩
種 添 加 劑 時 , 燃 燒 的 速 度 變 快 , 讓 壓 力 上 升 曲 線 提 早 , 使 制 動 平 均 有 效 壓 力 增 加 , 故 引
擎 扭 力 上 升 。
第 四 個 部 分 是 醇 類 的 情 況 下 , 觀 看 表 2.6~2.10 中 , 觀 看 其 壓 力 峰 值 , 其 趨 勢 在 轉 速
35

與 負 載 上 升 的 時 候 都 是 下 降 的 趨 勢 , 在 壓 力 峰 值 角 度 也 隨 著 轉 速 與 負 載 上 升 而 會 延 後 了
1~2 個 曲 軸 角 度 , 由 熱 釋 放 率 峰 值 來 看 的 話 , 可 以 發 現 熱 釋 放 率 的 峰 值 都 是 下 降 的 , 透
過 點 火 延 遲 和 熱 釋 放 峰 值 角 度 可 證 實 出 來 , 燃 油 燃 燒 時 間 提 早 , 燃 燒 速 度 變 快 。
圖 2.56 為 高 轉 速 高 熱 值 下 EHN 與 DTBP 對 燃 燒 壓 力 之 影 響 圖 , 在 圖 中 可 以 看 出 加
入 添 加 劑 之 後 , 壓 力 上 升 的 速 度 也 比 原 本 的 Baseline 快 了 一 些 , 壓 力 圖 的 寬 度 變 大 了 ,
由 於 扭 力 是 缸 內 壓 力 積 分 值 , 故 引 擎 的 扭 力 會 增 加 。 圖 2.57 為 高 轉 速 高 熱 值 下 EHN 與
DTBP 對 熱 釋 放 率 之 影 響 圖 , 在 圖 中 可 以 看 出 熱 釋 放 往 前 提 早 , 其 峰 值 也 有 下 降 。 由 於
整 個 熱 釋 放 曲 線 都 提 前 , 故 壓 力 峰 值 下 降 , 熱 釋 放 率 也 下 降 的 情 況 下 , 扭 力 卻 反 而 會 提
升 。 經 過 這 8 種 添 加 劑 不 同 含 量 的 實 驗 之 後 , 表 2.11 為 添 加 劑 對 於 柴 油 引 擎 性 能 及 排 放
污 染 之 綜 合 比 較 , 在 表 中 將 對 於 引 擎 的 影 響 程 度 分 成 16 個 等 級 以 數 字 來 表 示 , 表 現 最
好 的 給 16 分 , 表 現 最 差 的 給 1 分 , 最 後 將 分 數 加 總 起 來 可 以 發 現 , 對 於 引 擎 改 善 效 果
最 好 的 是 添 加 劑 以 及 所 搭 配 的 含 量 比 例 為 MTBE 10%, 其 次 是 添 加 劑 Di-glyme6%。
經 過 上 面 的 實 驗 結 果 , 可 以 得 到 下 列 結 論 :
1. 廢 氣 排 放 部 份 : 每 種 添 加 劑 對 於 NO x 與 HC 的 排 放 幾 乎 都 減 量 的 效 果 , 添 加 劑 DMC
6% 對 於 NO x 的 排 放 平 均 減 量 高 達 30%, 添 加 劑 Ethanol 10% 與 Mono-glyme 6% 對 於
HC 的 平 均 減 量 均 達 34%~20%, 在 CO 排 放 方 面 , 均 有 上 升 的 趨 勢 。
2. 引 擎 性 能 部 份 : 在 本 實 驗 使 用 的 添 加 劑 對 引 擎 性 能 均 有 提 升 的 現 象 , 效 果 最 佳 的
添 加 劑 Ethanol 10% 在 各 種 負 載 下 平 均 可 以 提 升 的 扭 力 , 在 E-BSFC 方 面 可 減 少
約 16%, 提 升 效 果 良 好 , 因 此 本 實 驗 所 使 用 的 添 加 劑 對 於 柴 油 引 擎 來 說 都 屬 於 良
好 的 添 加 劑 。
3. 成 本 效 益 部 份 : 此 實 驗 中 計 算 出 來 的 C/P 值 來 作 整 體 的 比 較 , 在 污 染 排 放 部 分 醇
類 添 加 劑 有 相 當 不 錯 的 表 現 , 而 在 引 擎 性 能 提 昇 部 份 ,MTBE 5% 有 相 當 好 的 效
果 , 兩 各 部 分 整 體 來 比 較 所 有 的 添 加 劑 不 同 濃 度 , 其 中 以 醇 類 添 加 劑 有 突 出 的 表
現 , 不 論 是 污 染 排 放 和 引 擎 性 能 提 升 方 面 都 是 效 果 良 好 , 其 他 添 加 劑 在 不 同 的 部
分 皆 有 不 同 的 改 善 和 性 能 提 升 。
表 2.6 不 同 添 加 劑 對 峰 值 壓 力 之 綜 合 比 較 表
36

Peak Pressure
RPM MTBE10% DMC6% Di-glyme3% Mono-glyme3% EHN0.65% DTBP0.75% Methanol 5% Ethanol 5%
1300-0.35 ↑↑ ↑↑ ↑↑ ↑↑ ↑↑ ↑↑ ↓ ↓
1800-0.35 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓↓ ↓↓
2300-0.25 ↓ ↑↑ ↓ ↑↑ ↓ ↓ ↓↓ ↓
2300-0.35 ↓ ↑↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓↓ ↓
2300-0.45 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
2800-0.35 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓↓ ↓↓
表 2.7 不 同 添 加 劑 對 峰 值 壓 力 產 生 角 度 之 綜 合 比 較 表
Peak Preussare C.A.
RPM MTBE10% DMC6% Di-glyme3% Mono-glyme3% EHN0.65% DTBP0.75% Methanol 5% Ethanol 5%
1300-0.35 0 0 0 0 0 0 -2 -2
1800-0.35 0 0 0 0 0 0 -1 -1
2300-0.25 0 -1 -1 0 0 0 -1 -1
2300-0.35 1 1 0 0 0 0 1 0
2300-0.45 1 1 0 0 0 0 0 0
2800-0.35 2 1 0 0 2 2 2 1
表 2.8 不 同 添 加 劑 對 峰 值 熱 釋 放 率 之 綜 合 比 較 表
Peak HRR
RPM MTBE10% DMC6% Di-glyme3% Mono-glyme3% EHN0.65% DTBP0.75% Methanol 5% Ethanol 5%
1300-0.35 ↑↑ ↑↑ ↑↑ ↑↑ ↓ ↓ ↓ ↓
1800-0.35 ↑↑ ↑↑ 0 ↑↑ ↓ ↓ ↓ ↓
2300-0.25 ↑↑ ↑↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
2300-0.35 ↑↑ ↑↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
2300-0.45 ↓ ↑↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
2800-0.35 ↑↑ ↑↑ ↑↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
表 2.9 不 同 添 加 劑 對 峰 值 熱 釋 放 率 產 生 角 度 之 綜 合 比 較 表
Peak HRR C.A.
RPM MTBE10% DMC6% Di-glyme3% Mono-glyme3% EHN0.65% DTBP0.75% Methanol 5% Ethanol 5%
1300-0.35 0 0 0 0 -2 -2 -2 -2
1800-0.35 1 1 0 0 -2 -2 -1 -1
2300-0.25 -2 0 -1 -1 -2 -1 -1 0
2300-0.35 2 1 0 0 -2 0 0 1
2300-0.45 3 2 1 1 -1 -3 0 0
2800-0.35 2 1 0 0 -2 -2 1 2
表 2.10 不 同 添 加 劑 對 點 火 延 遲 角 度 之 綜 合 比 較 表
Ignition Delay
RPM MTBE10% DMC6% Di-glyme3% Mono-glyme3% EHN0.65% DTBP0.75% Methanol 5% Ethanol 5%
1300-0.35 0.5 1 0 0 -1.5 -1 1 0
1800-0.35 1 1 0 0 -2 -1 1.5 1
2300-0.25 1 0 -0.5 -1 -1.5 -1.5 2 1.5
2300-0.35 1.5 1 0 0 -1.5 -1.5 2.5 1.5
2300-0.45 1.5 1 0 0 -1.5 -1 2.5 1.5
2800-0.35 2 1 0 0 -1.5 -1.5 4 3
表 2.11 所 有 含 量 添 加 劑 對 柴 油 引 擎 性 能 及 排 放 污 染 之 綜 合 比 較
37

NOx CO HC Torque 成 本 評 估 總 分 排 序
MTBE5% 7 16 9 7 13 52 3
MTBE10% 15 13 14 12 7 61 1
DMC3% 12 11 5 4 3 35 9
DMC6% 16 10 13 10 2 51 4
Di-glyme3% 6 12 6 5 4 33 10
Di-glyme6% 13 15 12 13 1 54 2
Mono-glyme3% 11 9 11 6 14 51 5
Mono-glyme6% 14 4 15 11 6 50 6
EHN0.65% 5 14 3 2 9 33 11
EHN1.3% 4 8 4 8 11 35 8
DTBP0.75% 9 6 2 3 8 28 13
DTBP1.5% 10 5 10 9 5 39 7
Methanol 5% 8 2 8 1 12 31 12
Methanol 10% 3 1 7 15 15 26 15
Ethanol 5% -1 7 1 14 16 20 16
Ethanol 10% -7 3 16 16 10 28 14
Cylinder Pressure (psi)
1000
800
600
400
Baseline
EHN0.65%
DTBP0.75%
Baseline
EHN0.65%
DTBP0.75%
342 352 362 372 382 392 402
Crank Angle (deg.)
Heat Release Rate (kW)
1050
850
650
450
250
50
Baseline
EHN0.65%
DTBP0.75%
-150 282 312 342 372 402 432
Crank Angle (deg.)
Baseline
DTBP0.75%
EHN0.65%
圖 2.56 高 轉 速 高 熱 值 下 EHN 與 DTBP 對 燃 燒 壓 力 之 影 響
圖 2.57 高 轉 速 高 熱 值 下 EHN 與 DTBP 對 熱 釋 放 率 之 影 響
38

2-6 主 要 建 議 意 見 及 未 來 或 後 續 執 行 建 議
經 過 上 面 一 系 列 的 實 驗 分 析 後 , 本 人 對 於 柴 油 混 入 添 加 劑 的 實 驗 中 , 可 以 得 到 下 列 的
結 論 :
柴 油 預 混 不 同 添 加 劑 對 柴 油 引 擎 之 影 響 , 根 據 實 驗 結 果 顯 示 : 在 廢 氣 排 放 部 份 , 每 種
添 加 劑 對 於 NO x 與 HC 的 排 放 幾 乎 都 減 量 的 效 果 , 添 加 劑 DMC 6% 對 於 NO x 的 排 放 平 均 減 量
高 達 30%, 添 加 劑 劑 Ethanol 10% 與 Mono-glyme 6% 對 於 HC 的 平 均 減 量 均 達 34%~20%, 在
CO 排 放 方 面 , 均 有 上 升 的 趨 勢 ; 在 引 擎 性 能 部 份 , 在 本 實 驗 使 用 的 添 加 劑 對 引 擎 性 能 均 有
提 升 的 現 象 , 效 果 最 佳 的 添 加 劑 Ethanol 10% 在 各 種 負 載 下 平 均 可 以 提 升 的 扭 力 , 在 E-BSFC
方 面 可 減 少 約 16%, 提 升 效 果 良 好 , 因 此 本 實 驗 所 使 用 之 添 加 劑 對 於 柴 油 引 擎 來 說 都 屬 於
良 好 的 添 加 劑 ; 在 成 本 效 益 部 份 , 此 實 驗 中 計 算 出 來 的 C/P 值 來 作 整 體 的 比 較 , 在 污 染 排
放 部 分 醇 類 添 加 劑 有 相 當 不 錯 的 表 現 , 而 在 引 擎 性 能 提 昇 部 份 ,MTBE 5% 有 相 當 好 的 效
果 , 兩 各 部 分 整 體 來 比 較 所 有 的 添 加 劑 不 同 濃 度 , 其 中 以 醇 類 添 加 劑 有 突 出 的 表 現 , 不 論
是 污 染 排 放 和 引 擎 性 能 提 升 方 面 都 是 效 果 良 好 , 其 他 添 加 劑 在 不 同 的 部 分 皆 有 不 同 的 改 善
和 性 能 提 升 。
對 於 未 來 可 進 階 研 究 的 部 份 給 予 些 許 建 議 :
1. 參 考 本 實 驗 2 種 中 較 良 好 知 添 加 劑 , 分 別 混 入 汽 油 與 柴 油 , 進 行 交 叉 實 驗 的 比 對 。
2. 可 改 變 輔 助 噴 射 之 燃 料 , 其 性 質 應 為 抗 爆 性 良 好 且 不 易 壓 燃 之 燃 料 。
39

三 、 參 考 文 獻
1 周 志 儒 , 林 健 三 , 楊 惠 嘉 編 著 , 民 國 83 年 , 環 境 污 染 學 , 台 灣 復 文 興 業 股 份 有 限 公
司 。
2 Arcoumaris, C.Megaritis, A., 1992, "Real-Time Measurement of Particulate
Emissions in a Turbocharged DI Diesel Engine," SAE Paper No.922390.
3 Leonard Kuo-Liang Shih, 1998, “Comparison of the Effect of Various Additives on the
Diesel Engine Emissions,” SAE Paper No.982573.
4 Shuichi K., H.Usisaki, Clasen, S.Campbell and K.T.Rhee, 1994, ”MTBE for Improved
Diesel Combustion and Emission?”, SAE Paper No.941688.
5 Balagurunathan, K., Nedunchezian, N., Rao, P.S. and Ganesan, V., 1944, “Control of
NOx and Smoke in a Direct injection Diesel Engine Using Methanol Diesel Emulsion
as Fuel”.
A. Neitz, 1988, ”Man Methanol Engines for Use in Buses,”Man. Nurnberg, Germany, SAE
Paper No.885178.
6 Taadshi M., Ming Z., Takemi C. and Young –Taig Oh , 1995, ”Simultaneous Reduction
of Smoke and NO x from a DI Diesel Engine with EGR and Dimethyl Carbonate”, SAE
Paper No.952518.
7 Scott D., Schwab, Gregory H., Guinther and Keith T., Miller., 1999,“The Effects of
2-Ethylhexyl Nitrate and Di-Tertiary –Butyl Peroxide on the Exhaust Emissions from
an Heavy –Duty Diesel Engine”, SAE Paper No.1999-01-1478.
8 Henrik Simonsen and Jerzy Chomiak, 1995, ”Testing and Evaluation of Ignition
Improvers for Ethanol in a DI Diesel Engine “, SAE Paper No.952512.
9 Roberta J., Nichols, 1983, “Further Development of the Methanol-Fuelet Escort Co,
USA, SAE Paper No.830990.
10 Yamaha Motor Co., Ltd., 1986, ME200F Marine Diesel – Service Manual and Marine
Diesel – Owner’s Manual, Tokyo.
11 薛 天 山 編 著 ,1995, 內 燃 機 , 全 華 科 技 圖 書 有 限 公 司 。
12 David R.LIDE Editor-in-Chief, Handbook of Chemistry and Physics, 74 th Edition
1993-1994.
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