污染防制新焦點 -- 粒狀污染物

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污染防制新焦點 -- 粒狀污染物

2012 / 09 / 13

車輛研究測試中心環保能源部環能驗證課陳佳良

國內自1987年開始管制車輛污染排放，且標準越來越嚴格，因此使新車的污染排放問題大幅降低，現今若跟隨在新車後方，相信已經不會再聞到未燃燒油氣的味道。隨著節能及降低溫室氣體的要求，使用柴油引擎及缸內直噴汽油引擎之車輛越來越多，而因這兩種引擎的工作原理相似，雖然對於二氧化碳的排放有減量效果，但燃燒產生的粒狀污染物相對上卻比傳統車輛來的高，必須增加後處理器降低排放粒狀污染物。有鑑於此，新訂定的污染法規對於這兩種車輛的粒狀污染物排放也納入嚴格管制，而在氣狀污染物已大幅降低的情況下，未來的管制焦點勢必落在粒狀污染物上。車輛中心擁有國內第一間建構粒狀污染物量測設備之實驗室，在多次測試後我們有以下發現：
安裝粒狀物捕集器(俗稱DPF，註)之柴油車排放較低之粒狀物：車輛中心為檢視污染檢測實驗室的量測穩定，購置有幾款標準車，包含有未加裝粒狀物捕集器四期標準柴油車、加裝粒狀物捕集器五期標準柴油車及未加裝粒狀物捕集器缸內直噴汽油車，依相同之測試程序及方法量測粒狀物每公里排放重量，如表1，發現未加裝粒狀物捕集器四期標準柴油車排放最多粒狀污染物，未加裝粒狀物捕集器缸內直噴汽油車次之，而加裝粒狀物捕集器五期標準柴油車排放最低之粒狀污染物。

冷車啟動階段粒狀污染物排放佔比大：利用粒狀物排放重量可以明顯分辨各種車輛粒狀排放差異，卻無法分析車輛瞬間之粒狀污染物排放，必須利用另外一種方法量測粒狀污染物每一秒的排放數目。以車輛中心五期柴油標準車為例，將測試過程中每一秒粒狀污染物排放的數目繪成圖，如圖1，發現測試開始後195秒，也就是冷車啟動後市區低速測試階段前四分之一，車輛排放粒狀污染物數目較其餘四分之三來的高。測試開始後780秒，進入非市區高速測試階段，粒狀污染物數目又逐漸升高。若將每一秒的粒狀物染物數目逐秒累加，並繪製成圖，如圖2，累加總和約為1.2E+06 #/cm3，其中市區低速測試階段前195秒的累加總合為4.0 E+05 #/cm3，約佔總合的三分之一，接下來195秒至780秒，排放粒狀污染數目累加總合也約佔三分之一，最後非市區高速測試階段佔三分之一，而冷車階段僅有195秒，單位時間粒狀污染物排放量最大。

圖1：測試過程速度與粒狀物排放變化

圖2：粒狀物數目各階段佔比

粒狀物捕集器再生後粒狀物排放增加：車輛中心為建立實驗室的穩定性管制標準，以五期柴油標準車進行十五筆污染測試，十五筆測試值包括氣狀污染物的每公里排放重量、粒狀污染物的每公里排放重量及粒狀污染物每公里排放數目。初期的測試結果，在粒狀污染物排放數目部分都相當穩定，卻在一次測試中，粒狀污染物排放數目突然升高，幅度也相當大，如圖3之Test 4，後續追查其原因，發現五期柴油標準車於該次測試執行前，粒狀物捕集器到達週期性再生的里程數，並進行再生。粒狀物捕集器是利用各種結構體將引擎燃燒產生的粒狀物阻斷在捕集器中，當粒狀物累積到達一定程度或一定週期，車上電腦會啟動再生機制，讓捕集器中的粒狀物燃燒清除，而清空後的粒狀物捕集器因為結構體內無附著粒狀物，造成捕集效率降低，排放的粒狀污染物數目升高，經過幾次測試後，隨著粒狀污染物的累積，捕集效率恢復後，粒狀物排放又趨於穩定如圖3中Test5至Test8。