氣動機車免油電 吃空氣就能跑

 

 中國時報 B4/科學周報 2008/09/21

【朱芳瑤/專題報導】
  節能減碳風潮當道,中央大學發表「中大綠能1號」氣動機車,捨棄傳統機車的油缸與引擎,換上氣動馬達與氣壓鋼瓶,車子吃空氣就能跑,連排放出來的「廢氣」都是乾淨的空氣,真正達到「零汙染」。此項研究成果將刊登在國際科學期刊《應用能源》(Applied Ene rgy)。
  氣動馬達加氣壓鋼瓶 產生動力
  這輛氣動機車由中央機械系教授黃衍任及博士生沈毓達研發,已申請專利。法國有車廠將氣動馬達(Air Motor,又稱空氣馬達)應用在小型車上,黃、沈兩人應用在機車上,目前為全球首例。
  黃衍任表示,氣動機車的核心「氣動馬達」靠高壓空氣產生旋轉動力,常應用在拆卸工具或工業自動化設備,如修車廠中師傅拆解零件時,就是用氣動馬達。為拓展氣動馬達的用途,沈毓達左思右想,決定打造1台空氣概念車,突顯氣動馬達免油、免電的絕佳優點。
  事實上,開模打造1台機車所費不貲,礙於研究經費有限,沈毓達從廢車場拖回一輛老舊的野狼機車,拆掉油箱、引擎、化油器及齒輪機後,整台車只剩骨架,利用因此空出的30至40公升體積,裝上氣動馬達及高壓空氣瓶,後者取代傳統的汽油,成為動力來源。
  氣動馬達僅3馬力 運轉噪音大
  這台初步的實驗產物,使用3馬力的氣動馬達及10公升、100大氣壓的高壓氣瓶,約可跑1至2公里,時速最快30公里。
  黃衍任解釋氣動機車原理。氣壓鋼瓶中貯存的高壓氣體,經過調壓閥調整進氣壓力,並濾除空氣中的水分,再經由閥門控制進入氣動馬達,可調整機車的速度。
  氣動馬達因高壓氣體的推動而產生旋轉動力,再由旋轉軸承上的齒輪與鏈條帶動車子後輪旋轉,使氣動機車向前推動。機車產生的低溫廢氣(空氣),以一條長氣管降低噪音後排出。
  但「綠能1號」要上街跑,還有許多技術面要克服。根據經濟部能源局「96年度車輛油耗指南」,國產四行程機車市區油耗平均1公升汽油30至50公里,加一次油可行駛超過120公里。但「綠能1號」使用 10公升、100大氣壓的氣壓鋼瓶,僅能走1至2公里,時速不超過30公里。且目前是在校園平地的測試階段,上、下坡表現仍有待觀察。
  最高時速30公里 充氣跑2公里
  黃衍任表示,因經費有限,「中大綠能1號」改裝過程稍嫌「克難」。若能改良車體結構,提高氣鋼瓶容積到30至40公升,壓力提升至 300到500大氣壓,行駛距離應可達30公里以上。
  雖然已經有廠商對「綠能1號」表示興趣,但是在量產之前,要如何提升氣動機車的續航力,將成為一大課題。
  首先,氣動馬達的良劣與機車的效率息息相關。中央機械研究所博士生沈毓達表示,氣動馬達的摩擦力太大,明顯消耗效率,他有意就現有市面上的氣動馬達進行改良。他也說,「中大綠能1號」使用3馬力的氣動馬達,未來可測試其他高馬力馬達,看是否能提高行駛效率。
  需用高壓充氣設備 水氣須濾除
  其次,「綠能1號」所使用的高壓空氣鋼瓶,雖然是工業配備上最小號的10公升,但是卻足足有15公斤重,裝在車身側邊,令人有重心不穩的疑慮。
  此外,氣動機車要充氣,一般的充氣機、打氣筒統統都不管用,必須使用高壓充氣設備,將空氣壓縮到100大氣壓以上才能填充,因此,氣動機車量產前,充氣設備的普及與否也要考量。空氣中的水氣若未濾除,卡在車子氣管中間,會縮減零件壽命,也容易生鏽,必須加裝過濾器克服此問題。
  氣動馬達旋轉時產生不小的噪音,即使加裝噪音消除器,聲音仍較傳統機車大。黃衍任說,將思考再降低噪音,同時也能減少能量損耗,提升效率。不過他打趣道,「有點聲音也不錯啊,更有憑風馳騁的感覺!」