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實驗結果與討論

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內文開始

如前7.3節的實驗方法所述,本研究以 Zipson BD5050(FTB50))和 Zipson BD8020(FTB20)之FT生質柴油與B50和B20之棕櫚油甲酯生質柴油混合燃料,以及D100(SD)超級柴油等五種燃料為實驗用油。在不改變原柴油引擎燃料噴射壓力200kg/cm2 和噴射正時BTDC17°的條件之下,分別於引擎轉速1200rpm、1800rpm及2400rpm下自全負荷(引擎扭力T=max N-m)起至最低負荷(T=12N-m),分成數階段,即max N-m、40N-m、35N-m、25 N-m、20 N-m、15 N-m和12N-m測量BSFC(燃料消耗率)、各廢氣排放濃度(smoke、NOx及HC)和EGT(排氣溫度)以及各燃燒特性之缸內燃燒壓力和熱釋放率。經由以上的實驗方法,所得之BMEP值、BSFC值和各廢氣排放濃度、溫度,以及燃燒特性曲線等數據經整理後分析比較如下:

BSFC比較

圖4.1所示係D100(SD)、B20、B50、BD8020(FTB20)和BD5050(FTB50)等之五種燃料,在三種引擎轉速1200rpm、1800rpm及2400rpm時之各負荷下BSFC值與BMEP值的關係。如圖所示,BD8020(FTB20)在引擎轉速1200rpm和1800rpm時之各負荷下的BSFC值幾乎都較D100(SD)低,但在引擎轉速2400rpm時之各負荷下反而較D100(SD)高。又其他三種燃料在三種引擎轉速之各負荷下均比D100(SD)高。其原因可能是由於BD8020(FTB20)的熱值較D100(SD)微高的關係[58],如前表7.3所列。另BD8020(FTB20)在引擎轉速1800rpm和2400rpm時之最大BMEP值(引擎負荷)均較D100(SD)低,又BD5050(FTB50)和B50同樣也在引擎轉速2400rpm時之最大BMEP值(引擎負荷)都較D100(SD)低。從表4.1比較可知,B20和BD8020(FTB20)分別較D100(SD)的BSFC總平均值高約1.57%和低約0.8%左右,由此可見,BD8020(FTB20)的BSFC值幾乎與D100(SD)相同。又B50和BD5050(FTB50)也分別較D100(SD)的BSFC總平均值高約6%和4.7%左右。從圖4.1的比較可得知BD8020(FTB20)和BD5050(FTB50)較B20和B50的BSFC值低,且FT柴油與D100(SD)柴油相同均隨添加棕櫊油甲酯生質柴油的比例提高而增加BSFC值,如BD5050(FTB50)比BD8020(FTB20)高,而B50也比B20高。

表4.1實驗用五種燃料之BSFC相差率

smoke比較

圖4.2所示係D100(SD)、B20、B50、BD8020(FTB20)和BD5050(FTB50)等之五種燃料,在三種引擎 轉速1200rpm、1800rpm和2400rpm時之各負荷下,smoke濃度值與BMEP值的關係。自圖中明白的顯示在三種引擎轉速之各負荷下所有的B20、B50、BD8020(FTB20)和BD5050(FTB50)的smoke濃度值幾乎都較D100(SD)低,此原因係棕櫚油甲酯生質柴油因十六烷值、含氧量和動力黏度均較D100(SD)高的關係,如前表7.3所列。因高十六烷值具有良好的著火性,而高動力黏度使燃料油滴的貫穿力增強有助於油滴與空氣接觸的機會,又含氧量高有助燃效果,增加燃燒效率,致燃燒更為完全,使smoke濃度值減低[58]。從表4.2中亦可得知B20和BD8020(FTB20)較D100(SD)的smoke濃度總平均值分別低約8%和20%。又B50和BD5050(FTB50)則較D100(SD)的smoke濃度總平均值分別低約22%和36%。另從圖4.2中可得知,使用FT生質柴油對於smoke濃度的減量貢獻大於棕櫚油曱酯生質柴油混合燃料。如圖中所示,BD8020(FTB20)的smoke濃度減低效果相當於B50。

表4.2實驗用五種燃料之smoke濃度相差率

NOx濃度比較

圖4.3所示係D100(SD)、B20、B50、BD8020(FTB20)和BD5050(FTB50)等之五種燃料,在三種引擎 轉速1200rpm、1800rpm和2400rpm之各負荷下NOx濃度值與BMEP值的關係。 自圖中可得知,在三種引擎轉速時之各負荷下,B20和B50的NOx濃度值均較D100(SD)高。反之BD8020(FTB20)和BD5050(FTB50)則均較D100(SD)低。其原因可能是由於棕櫚油甲酯生質柴油和FT生質柴油的十六烷值均比D100(SD)高的關係,因十六烷值有良好的著火性,使燃燒速度較為均勻,致壓力上升較緩慢而使NOx濃度值減低。又從表4.3中得知,B20和B50較D100(SD)的NOx濃度總平均值分別高約4%和3%,而BD8020(FTB20)和BD5050(FTB50)則較D100(SD)的NOx濃度總平均值分別低約5%和7%。另從圖4.3亦可明白的顯示,使用FT生質柴油在三種引擎轉速之各負荷下的NOx濃度值均比棕櫚油曱酯生質柴油混合燃料為低。

表4.3實驗用五種燃料之NOx濃度相差率

HC濃度比較

圖4.4所示係D100(SD)、B20、B50、BD8020(FTB20)和BD5050(FTB50)等之五種燃料,在三種引擎 轉速1200rpm、1800rpm和2400rpm之各負荷下HC濃度值與BMEP值的關係。 自圖中比較,在三種引擎轉速時之各負荷下B20、B50、BD8020(FTB20)和BD5050(FTB50)的HC 濃度值均較D100(SD)低,其原因與前述之smoke濃度減低之理由相似,即良好的著火性質、混合氣和助燃的關係使HC濃度減低[58]。又從表4.4可得知,B20和B50較 D100(SD)的HC濃度總平均值分別低約25%和29%,而BD8020(FTB20)和BD5050(FTB50)則較D100(SD)的HC濃度總平均值分別低約30%和34%。另從圖中亦可清楚的明白,FT生質柴油對於HC濃度值的減低效果均較棕櫚油曱酯生質柴油混合燃料為高。

表4.4實驗用五種燃料之HC濃度相差率

EGT比較

圖4.5所示係D100(SD)、B20、B50、BD8020(FTB20)和BD5050(FTB50)等之五種燃料,在三種引擎 轉速1200rpm、1800rpm和2400rpm之各負荷下EGT值與BMEP值的關係。由圖 中比較,在三種引擎轉速時之各負荷下,D100(SD)的EGT值均較B20、B50和BD5050(FTB50) 微高,其原因可能是由於混合棕櫚油甲酯生質柴油比例愈高的FT和D100(SD)混合燃料 因有較良好的著火性質和燃燒效率的關係,使大部分的燃料均在預混合燃燒時期 都已完全燃燒,致後燃時期的燃燒溫度減低,故排氣溫度減低[59]。另從表4.5中依棕櫚油甲酯生質柴油的混合比例即可得知FT生質柴油的EGT值與棕櫚油甲酯生質柴油混合燃料均相當,並無明顯的差別,顯見兩者在EGT值上皆有相似的特性。

表4.5實驗用五種燃料之EGT值相差率

 

本頁最後更新時間:109-03-11