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。