臺北科技大學車輛工程系所學位論文
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電磁式氣閥機構(EMV)對於內燃機引擎而言為一種理想的的汽門驅動方式，傳統可變汽門正時引擎雖然比一般機械式凸輪驅動式在容積效率提升上具有顯著效果，但仍然無法滿足全轉速範圍的性能需求。EMV系統除了可透過更彈性的汽門正時控制來提升各轉速的性能外，另外可配合無節流閥引擎對特定轉速範圍進行汽缸關閉控制(cylinder deactivation)，達到降低燃料消耗率、增大扭力及減低廢氣排放量的目標。 本研究以所建立之配備有電磁式氣閥機構的四缸四行程引擎模型進行模擬，分析不同的進排汽門正時及不同汽門升程量條件下，引擎容積效率與性能之變化。並比較傳統凸輪驅動式汽門機構與電磁式氣閥機構在性能上之差異，證明電磁式氣閥機構應用於汽車引擎之可能性。
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本論文是設計一套機車自動駕駛系統，主要是針對油門及煞車進行控制，以期能取代目前各類型的人工機車試驗，不但可以免去試車員測試時的危險，更可避免人為因素的誤差而影響測試之結果。 本研究使用引擎扭力數據配合無段變速系統與傳動系統的動態數學模式，作為機車之動態模型，以利於設計控制器所需要建構機車的動態模型，以免實車測試的不方便與危險。 設計油門、煞車控制器時，由於傳統模糊控制要檢測一個複雜的系統所有的輸入、輸出關係，並依此來找出並調整相對應的法則與函式是一件極為困難的事，因此利用適應性類神經模糊控制器來進行油門與煞車的控制，而類神經模糊控制器之優點主要為，利用類神經網路來提供模糊系統有自動調整參數之功能，使其有較佳的適應性能力。因此用之來進行油門與煞車之控制，使油門及煞車能平順收放外，並使其能符合CNS11386的測試標準。 本研究並建置實車測試系統，並使用機車底盤動力計與LabVIEW虛擬儀表進行測試與驗證。
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以現今車輛技術的發展趨勢來看，除了提升車輛本身的動力與操控性能、電子化和提升車輛的安全性之外，智慧化系統也是發展的方向之ㄧ。本研究之目的是建構自動停車系統，主動幫助駕駛者將車輛自動的停置於停車格之中，減低駕駛者對於停置車輛時的負擔，並減少停車所花費的時間。 本研究可分為兩大部分，首先是視覺感測系統，本系統使用CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合元件)相機擷取含有停車格之影像，再利用機械視覺與影像處裡技術，從擷取的影像中分離出停車格的邊界影像，並以逆透視轉換原理由影像中的停車格求得實際的大小和本車之相對距離與關係。第二部份則是停車控制系統，藉由影像處理後的停車格幾何關係，判別停車模式為路邊停車或倒車入庫模式，再以車輛與停車格的相對位置，角度以及停車模式為參考依據，計算出一條最佳的停車路徑，最後以模糊邏輯控制器控制車輛依循目標路徑將車輛正確的停置於停車格之中。
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傳統的可變汽門正時系統是採取分段可變式的汽門機構，其汽門正時為分段固定式，並無法完全依照引擎當時的運轉狀況提供適當的汽門正時；而利用電磁閥所組成的電子氣閥(electromagnetic valve)可以有效的改善此缺點，提供引擎各種需求下的汽門正時，並且各缸可以允許有個別不同的正時設定，可以有效提升引擎效能和降低燃油消耗率與減少引擎廢氣污染產生。 本研究主要方向為針對汽油引擎之電子氣閥的動態進行分析，並且朝兩項發展重點：整體能量消耗分析以及氣閥動態控制進行研究探討。在能量消耗部份則是探討汽油引擎在不同運轉情況下的電子氣閥整體的能量消耗狀況，而動態控制部份則是利用模糊控制器進行電子氣閥的緩撞擊(Soft Landing)，以減少氣閥開閉之時間與降低電子氣閥的閥體接觸速度(contact velocity)，將接觸速度降低到0.5m/sec以下與上升時間維持在4msec左右，避免接觸速度過快造成閥體本身的碰撞損壞與噪音產生，由於在實際應用上會有電腦計算時間的問題，因此本論文提出對應式的三段電壓控制法進行電子氣閥的動態控制，減少電腦計算時間，在實際應用上可行性較大。
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本研究之引擎配置現代電子控制式燃油噴射系統，在不變更引擎結構下，使用E10燃料，以引擎轉速、各特定負載及點火正時作為實驗的控制變因，而制動燃料消耗率、最大輸出功率及扭矩、節氣門開度比、CO、HC及CO2作為實驗的輸出結果。由實驗分析結果得知以下趨勢，在輕負載時將原MBT增加1°有最低之制動燃料消耗率，隨著轉速及負載增加，以增加3°較佳，唯全負載時以原MBT之性能及排污較理想；而增加5°可使CO及HC排放量降至最低。
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殘障機車的改裝通常藉由加裝兩個輔助輪來協助殘障朋友們所駕駛，但額外的兩個輪子卻導致在過彎時容易翻覆，因此本研究探討改善殘障機車之翻覆特性，首先建構一個包含下降角、後退角的空間拖曳臂懸吊幾何模型，分析不同的懸吊系統如全拖曳臂、半拖曳臂及擺動臂式懸吊對翻覆性的影響。接著利用齊次座標轉換推導車身翻滾中心位置及車身數學模型後進行數值模擬，分析輪胎上下跳動與車身繞翻滾中心翻覆的情況下，下降角及後退角對輪胎定位角度的影響，並藉由機構模擬軟體ADAMS 驗證結果。最後討論翻滾中心位置及輪胎定位角的變動情形，並將得到的結論應用在殘障機車上而有效的降低翻覆危險。
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傳統油壓伺服控制的教學訓練上，對其控制元件或系統輸出響應之性能曲的變化，元件之物理量的量測，作動實際路徑軌跡變化等討論，較為少見，甚至予以忽略。但是這些油壓元件的特性分析非常重要，因為瞭解元件的特性，將有利於系統設計之元件的適當選擇，發揮系統的最大功用。因此，本研究設計及架構一個彈性組合式伺服控制平台，可依使用者需求，搭配不同的元件，以組成伺服控制系統，以提供量測與控制使用。此外為了方便使用者在教學系統上量測與控制的應用，本研究發展在Windows 作業系統平台上，使用Borland C++ Builder 6.0 程式語言，以撰寫具有圖控之人機界面。 伺服控制系統具有非線性時變及不確定擾動的動態特性，數學模式不易建立或估測出來，故難以模式為基礎的控制理論來設計控制器，以控制此系統。因此，本研究發展不需建立系統數學模式的智慧型控制策略：(1)傳統模糊控制器，(2)灰預測模糊控制器，以控制所架構之智慧型多功能組合式伺服系統，並評估系統的控制性能。 實驗結果顯示，灰預測模糊控制器在伺服系統的輸出響應上，較傳統模糊控制器及PID控制器的控制性能佳。
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利用螺絲攻(Tap)以產生內螺紋是目前最常使用的一種加工方法。然而，當螺絲攻在攻牙的過程中，突然斷裂在工件的內孔時，是內螺紋加工所最不願意見到的情形。尤其是小尺寸的絲攻(小於M6以下)在攻盲孔的內螺紋時，更是容易斷裂在工件的內孔中。 本研究嘗試以壓電振動子所產生之超音波高頻振動，對選用之鈦金屬工件振動進行攻牙，分析超音波振動輔助攻牙對於內螺紋加工的情形。一方面以攻牙切削型態及摩擦耦合模型，理論解釋加入振動降低攻牙扭矩的原因。另一方面以田口式L9(34)直交表配置之實驗計畫法，探究各實驗因子(振動頻率、振動振幅、主軸轉速和切削液)對攻牙過程的影響，並比較有無超音波振動輔助攻牙下的差異。
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台灣第五期機車排氣污染法規將在2007年7月1日開始實施，其中CO及HC的標準值在四行程機車上並不難達到，但要符合NOx的排放標準將會是一大挑戰。前人已有許多將水噴入引擎燃燒室中降低NOx排放量之研究，但這類研究多以柴油引擎為主，汽油引擎方面相當少，機車引擎上更是罕見。 本研究將95 無鉛汽油與純水調配成含水量為5%、10%及15%的油水乳化燃料，應用到一單缸四行程氣冷式125cc引擎上，就是利用水的潛熱(Latent Heat)來降低燃燒溫度，進而減少NOx。 實驗結果顯示，適當比例的油水乳化燃料，可以改善引擎扭力，降低耗油率，大幅減少NOx和CO的排放量。使用含水10%的油水乳化燃料時，扭力提升5.02%，CO改善35.2%，NOx改善30.6%。但因為純水及乳化劑都是不利於燃燒的物質，因此會使HC上升，而當含水量為15%時，因為太多水而降低燃燒速度，進而減少引擎扭力並且使排氣溫度上升。
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花生油在植物性油脂中乃屬含高油脂的油品，又是高經濟價值的生質能源，本研究使用經甲酯化反應後生成的花生油甲酯生質柴油為實驗的用油，經引擎性能試驗後所得的結果顯示，花生油甲酯生質柴油燃料的燃料消耗率雖高於石化高級柴油約13.56%，而引擎性能幾乎不太受影響，又在廢氣排放上，除NOx 濃度值較石化高級柴油高約19.5%外，其他Smoke和HC濃度值均分別比石化高級柴油低約60.77%和28.50%。而花生油添加去漬油的混合燃料（PE50NF50）雖然在引擎性能表現上略遜，又燃料消耗率稍高於石化高級柴油約 7.65 %，但在廢氣排放濃度的Smoke、NOX和HC濃度值均分別比石化高級柴油低約40.53 %、12.68 % 和 55.97%，由此可證，採用花生油甲酯生質柴油或花生油混合去漬油的燃料做為柴油引擎的替代性燃料的使用是值得考慮推廣的。