水冷式四行程機車使用石墨烯奈米流體之熱性能、引擎動力傳動性能及PM2.5排放研究

本研究將奈米石墨烯(nano graphene)分別添加於潤滑油、齒輪油、冷卻液(水加乙二醇)中，以二階法合成具極佳導熱度、分散性及抗磨耗性之石墨烯奈米潤滑油(graphene nano-lubricant oil,GrNLO)、石墨烯奈米齒輪油(graphene nano-gear oil, GrNGO)及石墨烯奈米冷卻液(graphene nano-coolant, GrNC)。將三種石墨烯奈米流體(graphene nano-fluids, GrNFs)分別進行沉降、比熱、導熱、黏度及磨潤試驗並將GrNC進行熱交換系統平台實驗以探討基礎性質，測試結果選用GrNLO 0.03 wt.%(5選1)、GrNGO 0.03 wt.%(5選1)及GrNC 0.07 wt.%(6選1)作為4行程機車實車試驗之GrNFs濃度。 實車試驗中GrNFs(GrNLO, GrNGO, GrNC)分別與原廠(機油、齒輪油、冷卻液)進行比較，ECE-40行車型態能源效率增加 5.9 %，定速50 km/h行車型態能源效率減少2.6 %，平均燃油消耗量(km/L)改善3.26 %。平路與爬坡行車型態測試油門開度固定50 %，平路行車型態車速增加2.5 %，能源效率增加6.6 %；爬坡行車型態車速增加8.5 %，能源效率增加7.9 %。 在ECE- 40、定速、爬坡、平路四種行車型態試驗中，GrNFs(GrNLO, GrNGO, GrNC)與原廠(機油、齒輪油、冷卻液)在ECE- 40行車型態下PM粒徑0.3 μm以下總量減少32 %，粒徑1 μm以上總量減少81 %；定速行車型態下粒徑0.3 μm以下總量減少約32 %，在粒徑1 μm以上總量減少80 % ；平路行車型態下粒徑0.3 μm以下總量減少14 %，在粒徑1 μm以上總量減少24 %；爬坡行車型態下粒徑0.3 μm以下總量減少12.4 %，在粒徑1 μm以上總量減少12.6 %。