知識庫

把關空氣品質 汽油車粒狀污染物量測技術
  • 發布年度:2019
  • 主要類別:環保能源
  • 次要類別:電子報
  • 車輛中心 技術服務處 陳佳良

    由於缸內直噴汽油引擎可降低燃油消耗,搭配渦輪增壓在低引擎轉速便可提供穩定扭力輸出,近期已成為各車廠主力產品。缸內直噴汽油引擎有許多機制與柴油引擎相同,如燃料是直接噴射到汽缸內,導致燃料與空氣混合時間短,在點火燃燒前要達到充分混合是一大難題,同時也造成粒狀污染物排放大於傳統汽油引擎。

    有鑑於此,歐盟自五期排放標準實施後,針對缸內直噴汽油車增加管制粒狀污染物排放重量,國內汽油車五期排放標準也跟隨歐盟腳步進行管制。但隨著管制標準逐漸加嚴及後處理器的運用,以排放重量方式已無法有效管制粒狀污染物,尤其粒徑較小重量較輕的有害物質無法驅動人體自然反制動作(如咳嗽等)防止入侵,同時由於粒徑小,這些物質容易經由肺臟進入血液中,對於人體危害更大。為此,歐盟五期法規標準首先針對柴油車增加管制粒狀污染物顆粒數(particle number, PN),接著自2017年9月1日起(歐盟六期實施後3年)以相同標準管制缸內直噴汽油車粒狀污染物顆粒數(PN)。

    依歐盟測試法規EU 2017/1151要求(圖1),車輛粒狀污染物顆粒數量測設備分為取樣及分析兩項,取樣設備包含取樣頭PSP、傳輸管PTT、分級設備PCF、揮發性物質去除系統VPR,分析設備則為粒狀污染物顆粒數量測儀器PNC。執行測試時車輛置於動力計上並依規定之行車型態行駛,行駛過程車輛所排放的廢氣經過稀釋道(Dilution Tunnel)由PSP抽取部分樣本,廢氣樣本經由PTT送到PCF,PCF僅允許粒徑小於2.5μm的粒狀物通過,再進入由PND1、Evaporation tube及PND2所組成的VPR系統,透過PND1稀釋至少10倍並初步加熱至150℃~350℃,進入Evaporation tube加熱至150~400℃,將由燃油或潤滑油產生附著於粒狀物上的揮發性物質蒸發燃燒,最後再由PND2稀釋降溫到粒狀污染物顆粒數量測儀器PNC可接受的溫度(小於35℃)及可分析的濃度(計數上限只到10000#/cm3)。

    圖1.粒狀污染物顆粒數取樣量測
    資料來源:Regulation 2017/1151

    設備如何計算粒徑小至肉眼看不到的粒狀污染物顆粒呢?粒狀顆粒數量測儀器PNC,是使用Condensation Particle Counter, CPC原理進行量測,如圖2,將稀釋過後的樣本導入儀器蒸發管Saturator Tube混合工作液體的蒸發氣,再通過冷凝區Condenser Tube,讓工作液體冷凝附著於粒狀污染物上加大粒徑,經過鐳射光感測及計算粒狀污染物顆粒數。

    圖2.粒狀污染物顆粒數量測儀器原理
    資料來源:DieselNet

    行政院環境保護署為持續改善國內空氣品質,維護國內民眾健康,自2019年9月1日施行之排氣標準,參考歐盟六期管制標準,針對缸內直噴汽油車增訂粒狀污染物顆粒數(PN)排放標準。車輛中心(ARTC)已於2018年10月完成建置汽油車PN污染物檢測設備,具備全功能低污染檢測能量,相關問題歡迎洽詢ARTC環能驗證課詹金治課長04-7811222#2208。

© 2016 ARTC All Right Recerved. Design by Creatop.