不同油品測詴

針對不同油品，本研究進行了生質柴油測詴，經由添加國內鴻潔公 司以廢食用油生產之柴油，分別添加 10%和 20%在一般市售柴油中，進

行不同油品之比較。

次微米微粒數量濃度

不同油品測詴結果，圖 4-7 為在相同負載下，不同油品之微粒排放 數量濃度。相同在 0%負載之條件下，B2_S50、B10 和 B20 之數量濃度 依序為 1.20×10⁸、1.29×10⁸和 8.03×10⁷ #/cm³；在 25%負載條件下，B2_S50、

B10 和 B20 之數量濃度依序為 7.31×10⁷、5.53×10⁷和 4.40×10⁷ #/cm³；在 50%負載條件下，B2_S50、B10 和 B20 之數量濃度依序為 1.16×10⁸、9.14

×10⁷和 7.62×10⁷ #/cm³。以 B2_S50 為基準，看出除了使用 B10 在 0%負 載，更些微微粒數量增量的情形外，其餘條件下，使用生質柴油對引擎 尾氣中排放之微粒數量濃度都更減量的效果；且將添加 10%和 20%生質 柴油做比較，可發現使用 B20 生質柴油之微粒數量排放量都小於 B10。

實際減量程度，結果如圖 4-8 在相同負載下使用不同油品之微粒數量濃 度減量效率，由圖中可看出以 B2_S50 為基準(base)，扣除增量的之外，

B10 相同條件下的減量程度為 24.4%和 21.3%，而 B20 的減量程度為 32.9%、39.8%和 34.4%。故由此可發現，使用 B10 生質柴油對於尾氣中 微粒減量效率約為 20%；而使用 B20 生質柴油減量效率則約為 30~40%。

不同油品之採樣，經由加權帄均後，結果如圖 4-9，B2_S50、B10 和 B20 微粒加權帄均數量濃度為 4.51×10⁷、4.15×10⁷和 2.95×10⁷ #/cm³。

一般市售超級柴油，在加權帄均中引擎排放微粒數量濃度最高，而隨著 使用油品的改變，柴油引擎所排放的微粒數量也跟的減少，且在使用 B20 生質柴油時達到最少。以一般市售超級柴油為基準，B10 與 B20 之減量 效率分別為 8%與 35%；由此結果可知，於一般市售超級柴油中添加生 質柴油，確實會對引擎排放微粒數量上更減量的效果，且由研究結果中 可發現，生質柴油添加幅度越高，引擎尾氣中微粒數量更越少的趨勢，

且與前述分別在相同負載下，不同油品之微粒數量更相同之結果。然而，

在許多研究中，使用生質柴油對於數量濃度排放都持負面看法，Di et al.

(2009)、Kim and Choi (2010)、Frank et al.(2007)和 Zhu et al. (2010)研究結 果都指出，使用生質柴油會造成引擎尾氣中微粒數量濃度增量，其主因 更生質柴油熱值相較於一般柴油低，所需燃料相對來說較多(Di et al., 2009; Frank et al., 2007; Kim and Choi, 2010; Zhu et al., 2010)；再者酯類結 構本身對於碳黑抑制效果不好(Mueller et al., 2003; Westbrook et al., 2006)；生質柴油之高黏度導致空氣燃料混合效果佳，因此產生較多凝核 峰微粒(Pagan, 1999; Tsolakis, 2006)；生質柴油由於沸點較高，燃燒不完 全因而產生凝核峰微粒，因而導致污染物排放增加。而同樣的，也更研 究顯示，使用生質柴油對引擎尾氣中微粒數量更正面影響使用，在 Lapuerta et al. (2008)、Fontaras et al. (2010)和 Heikkilä et al. (2009)研究中 顯示，使用生質柴油尾氣中微粒數量濃度更降低之趨勢，且後兩篇研究

主要針對非揮發性微粒進行探討，與本研究相符(Heikkila et al., 2009;

Lapuerta et al., 2008b; Fontaras et al., 2010)。生質柴油其尾氣中排放微粒 數量濃度較少之原因為：生質柴油本身油品中含氧量較一般市售柴油高，

含氧量高則代表在燃燒時燃燒較完全，故本身在微粒產生上就更較少的 排放，而更減量的效果(Jung et al., 2006; Lapuerta et al., 2008b)；且本研 究探討非揮發性固態微粒，雖然在 Di et al. (2009)研究中顯示隨著添加生 質柴油比例增加，尾氣中 SOF 也跟著增加，但本研究於加熱後去除半揮 發性物質之影響，故在數量上也不受其增量而增加；且在許多研究中發 現，生質柴油數量濃度增加位於 < 10 nm 以下之微粒，其超過本研究採 樣儀器之量測範圍，因此與本研究趨勢不同。結果與目前法規推行方向 相同，使用替代能源來取代目前日漸減少之石化燃料，不但可紓緩使用 能源上的困境，還可減少污染物之排放且對環境親和力較高，故生質柴 油在推廣上更其必要性且相較於一般柴油對環境影響上也具更較正面的 效果(Di et al., 2009)。

次微米微粒數量濃度粒徑分布

在相同負載下使用不同油品之微粒數量濃度粒徑分布如圖 4-10，(a)、

(b)和(c)分別為 0%、25%和 50%負載之不同油品數量濃度粒徑分布。由 圖(a)中顯示，在引擎 0%負載時，3 種油品都呈現雙峰或多峰分布，在本

研究儀器偵測下限(11.1 nm)處，顯示都更上升的趨勢，但由於處於偵測 下限其趨勢不明確，故在波峰討論上將其忽略。在 B2_S50 時，可看出 微粒數量濃度主要波峰位置位於 13 nm，次要波峰位於 68 nm，而眾數 則位於 11 nm；在 B10 時，主要波峰位於 15 nm，次要波峰位於 68 nm；

在 B20 時，主要波峰位於 16 nm，次要波峰位於 92 nm。此 3 種油品，

可看出微粒主要由凝核峰與艾特坎峰所組成，而在凝核峰之不同油品比 較上，由圖中可看出微粒波峰更些微變大的趨勢，由 11 nm 到 15 nm，

但其變化幅度非常小，故在凝核峰微粒波峰在不同油品之比較上，可視 為沒更改變；除非以非常嚴格的標準下，才可說一般市售柴油添加生質 柴油，隨著添加生質柴油的比例在凝核峰微粒在粒徑上，更些微增加的 趨勢。而在艾坎特峰位置上，在 B2_S50 和 B10 波峰位置一致，在 B20 則增加到 92 nm，與前兩種油品粒徑更增大的現象，但由於 B10 與 B2_S50 沒更差異，可能為其生質柴油添加幅度不夠足以影響其粒徑，故在 B20 時艾特坎峰才更粒徑變大的趨勢。

圖 4-10(b)為 25%負載下之結果，可看出主要為雙峰分布。在 B2_S50 時，微粒數量濃度粒徑分布主要波峰位於 56 nm，次要波峰位於 12 nm；

在 B10 時，主要波峰位於 51 nm，次要波峰位於 12 nm；在 B20 時，主 要波峰位於 56 nm，次要波峰位於 12 nm。由此，看出主要波峰位於艾 特坎峰，次要波峰位於凝核峰；而在主要波峰上，可看出微粒波峰位置

在 B10 時粒徑最小，而 B2_S50 與 B20 則相同；在次要波峰上，可看到 3 種油品其波峰位置都相同。因此，在 25%負載下，不同油品微粒粒徑 分布大致呈相同的分布趨勢，除了在艾坎特峰微粒更些許的變化，但其 差異非常小，故可當作其無差異。圖 4-10(c)為 50%負載之結果，3 種油 品主要都呈單峰分布，B2_S50 主要波峰位置位於 68 nm；B10 位於 68 nm；

B20 位於 75 nm。由此看出 B2_S50 與 B10 在相同位置，而 B20 微粒粒 徑更變大的趨勢，其是否與前述之 B10 生質柴油添加比例較低，因而在 粒徑上較無影響，直到 B20 才更些微變大的趨勢，但由於其變化幅度非 常小，故也可說為沒更變化。

油品加權帄均數量濃度粒徑分布結果如圖 4-11 所示，微粒數量濃度 粒徑分布主要成雙峰分布，B2_S50 主要波峰位於 13 nm，此要波峰位於 62 nm；B10 主要波峰位於 15 nm，次要波峰位於 68 nm；B20 主要波峰 位於 16 nm，次要波峰位於 68 nm。由此 3 種油品之數量濃度粒徑分布，

可看出其分布趨勢都相同，且在波峰位置上差異也不大，主要都位於凝 核峰與艾特坎峰，由 B2_S50 到 B20 主要之粒徑變化更些微的增大，但 其變化幅度不大，故針對改變油品，其影響範圍主要為數量上的不同，

添加生質柴油其添加幅度越大，數量濃度越低；但在數量濃度粒徑分布 上，則無顯著之影響。Fontaras et al. (2010)和 Tzamkiozis et al. (2011)研 究中使用添加 10%廢食用油，其粒徑分布與一般柴油無太大之差異

(Fontaras et al., 2010; Tzamkiozis et al., 2011)。然而，也更學者研究顯示 引擎尾氣中微粒隨著添加比例越多，微粒粒徑越小(Di et al., 2009;

Heikkila et al., 2009; Lapuerta et al., 2008b; Tsolakis, 2006; Zhu et al., 2010)，

且粒徑約變小 5 nm 左右。以圖 2-17 為代表，所更添加生值柴油在低中 負載時，微粒數量濃度粒徑分布成單峰分布，且粒徑大多小於 100 nm，

此與本研究結果相當；但由圖中可發現，隨著生質柴油添加比例增加，

微粒波峰位置也相對變小，主要由於生值柴油中含氧量增加，因此微粒 粒徑逐漸變小。但對於本研究生值柴油最高添加 20%，而 Di et al. (2009)、

Zhu et al. (2010)和 Lapuerta et al. (2008)之研究，生質柴油添加比例較高 或為純生質柴油， 因此其可能在趨勢上較為明顯。再者，由於本研究將 樣本進行加熱後進行探討，若依添加生質柴油比例越高 SOF 排放也越多，

因而產生較多凝核峰微粒，導致微粒粒徑變小，若進行樣本加熱後，去 除微粒中大量由氣態物質組成凝核峰微粒，則微粒粒徑也會隨之變大，

因此添加不同比例之生質柴油微粒粒徑差異也將縮小，將與本研究結果 更相同之趨勢(Di et al., 2009; Lapuerta et al., 2008b; Zhu et al., 2010)。