車輛研究測試中心 環保能源部 陳佳良

柴油車因為引擎燃燒及運作方式，較一般汽油車容易排放粒狀污染物，當其濃度高到一定程度，便會形成肉眼可以目視到的黑煙。早期的柴油車輛因為排放粒狀污染物的濃度高，尤其在加速及爬坡路段，造成柴油車一直擺脫不掉烏賊車的惡名。

歐盟國家自1992年開始限制於歐盟境內販售之柴油車新車的粒狀物排放，並且逐期加嚴其管制標準，其粒狀污染物量測方式是讓車輛於動力計上，依法規規定之行車型態行駛，這當中車輛所排放的廢氣經過稀釋道稀釋後取部分樣本，樣本通過濾紙，粒狀污染物會殘留於濾紙上，經由測試前後的濾紙重量差異及樣本空氣佔總排放廢氣的比例，計算車輛粒狀污染物的排放總重量Particle Matter,PM。

這樣的量測方式行之有年，但當管制值越來越低，車輛排放之粒狀污染物越來越少，單以粒狀污染物排放重量管制車輛便顯力不從心，首先，粒狀污染物的組成成分複雜，除了燃燒所產生的碳粒及灰之外，這些顆粒會再附著燃料或潤滑油所產生的有機化合物，附著多寡將影響重量量測的結果；另外，粒狀污染物排放量越來越少，測試前後濾紙的重量變化也相當少，從前可以忽略的量測誤差影響測試結果會越來越大，有些實驗室認為當粒狀污染物排放重量低於1mg/km時，其量測結果無法證實是由車輛排放還是誤差所致；而更重要的是，有許多醫學研究發現，真正對於人體有極大傷害的是粒徑小的粒狀污染物，但這些粒徑小的粒狀污染物重量輕，以重量法量測無法有效顯現其差異，舉例來說，100萬顆小粒狀物與200萬顆小粒狀物重量差異小到無法量測出來，但就數量來說卻有兩倍的差異，因此，在歐盟新五期新污染法規中，增加新的粒狀物染物量測方式，粒狀污染物數目量測Particle number,PN，以期有效管制新車輛之粒狀污染物排放。

針對粒狀污染物數目量測方式，敘述如下：與粒狀污染物重量相同，將測試車輛置於動力計上依規定之行車型態行駛，這當中車輛所排放的廢氣經過稀釋道稀釋後取部分樣本，如圖1，樣本再一分為二，其一如先前所說，通過濾紙求得粒狀污染物排放重量，另一則用於量測粒狀污染物排放數目，當然，也可以使用獨立的探取頭，各取得粒狀污染物重量及數目的量測樣本。

圖1 車輛粒狀污染物量測系統

粒狀物數目量測的樣本空氣先經過前處理器，再處理非穩態之粒狀污染物後進入粒狀物數目計算儀器計算及累積，如圖1。經過前處理器，主要是要隔絕大於2.5μm以上之粒狀物，因為這樣大顆粒的粒狀物，並非由燃燒所產生，可能的來源是排氣管、稀釋道或其他管路管壁上累積之粒狀物剝落所形成。而如同前述，粒狀污染物的成分除了碳粒外，另外附著燃油或潤滑油所產生有機化合物，為消除這些物質，樣本會進行volatile particle remove處理。首先通過前處理器的樣本會經過primary dilution稀釋，需要此項步驟，係因為現今粒狀物數目計算儀器最多只能計數10000#/cm3，再經過Evaporation加熱，將附著的有機化合物蒸發燃燒，僅剩碳粒成分，進入secondary diluton稀釋降溫到粒狀物數目計算儀器可以接受的溫度。

進入粒狀物數目計算儀器，係使用CPC，Condensation particle counter方法進行粒狀物數目量測，目前全球僅有TSI擁有專利可製造生產此項儀器。如圖2，其工作原理為粒狀物進入儀器後，會混合工作液體的蒸發氣，再通過低溫環境，此工作液體會冷凝於粒狀物上，此舉，可將粒狀污顆粒變大，經過鐳射光感應區，可感應及計算粒狀物顆粒數。

圖2 粒狀物數目量測儀器原理，資料來源：TSI

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