第二章 文獻探討
2.4 柴油車與低污染公車特性
2.4.1 柴油車排放特性
柴油引擎由於(1)熱效率高：一般估計在相同轉速與負載下，柴油 引擎比汽油引擎省油約20%。(2)熱值高：以單位重量的熱值而言汽油 與柴油的熱值差不多，均約為10.3 kcal/g，但汽油的比重為 0.75，柴 油的比重為0.85，故每公升柴油的熱值較汽油高約 10%。(3)燃料價格 便宜：一般而言每公升柴油的售價比汽油低約 10~15%。綜合上述因 素使得行走里程較長及非常在乎燃料費用的運輸行業而言，柴油非常 具有吸引力，故公共汽車及大型貨車、卡車大多使用柴油引擎[20]。
環保署＂柴油車排放煙度儀器檢查人員訓練講義＂介紹柴油引擎 利用壓縮時氣體溫度會上升，高於柴油的燃點時噴入霧化的柴油即燃 燒膨脹帶動曲軸產出動力。柴油引擎主要的污染物有NOX、SOX、PMX 及未完全燃燒的碳氫化合物(HC)，並且也會產生少量的 CO 及黑煙、
噪音等令人不悅的味道。因為空氣不足或較低的燃燒溫度導致燃燒不 完全所產生排放 PMX，這些由碳粒(Soot)、凝結或吸附碳粒上之可溶 性有機物(未完全燃燒或沒有被燃燒的機油和柴油組成)及硫氧化物，其 中 所 含 可 溶 性 有 機 物(SOF) 中 的 部 份 多 核 芳 香 族 碳 氫 化 合 物
（Polynuclear aromatic hydrocarbons，簡稱 PAHs）被懷疑是致癌物 的一種。但由於柴油引擎高壓縮比、運轉速度低、大扭力、構造簡單 等特性，仍多應用於船舶、重型車輛及大型機具[21]。
2.4.2 低污染公車現況
低污染公車係與傳統柴油引擎相比，改進之道一是燃料的替換，
包括天然氣、液化石油氣或生質能源(醇類、生質柴油)，其二是動力替 換，使用電力為主要能源，包括純電動公車、混合式電動公車、燃料 電池公車。分述如下：
1. 天然氣公車
天然氣(Natural Gas, NG)是一種無色無臭的氣體，主要原料是甲 烷(CH4)，大約佔 80~98 %，其他還包含了少量的乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8) 以及其他如石蠟、碳氫化合物及惰性氣體等所組成。天然氣車輛依儲 存方式可分為壓縮天然氣(CNG)車輛、液化天然氣(LNG)車輛及吸附天 然氣(AHG)車輛三種；估計天然氣公車比使用柴油公車可減少約 44%
的氮氧化物以及95%的粒狀污染物，二氧化碳亦減少了 25%[22]。
民國 89 年，運研所研究報告結論中提出，從國內現有低污染公車 之性能特性和國內替代性清潔燃料的供應狀況，短期內適合引進天然 氣公車作為國內發展之低污染市區公車，因其相關技術已較其他替代 性燃料成熟；但須面臨修改國內法令及缺乏加氣設施等問題[23]。另有 研究顯示壓縮天然氣汽車可以作為解決大都會區 NOX 及粒狀污染物 所造成空氣污染的主要對策[24]。
2. 液化石油氣公車
液化石油氣(Liquefied Petroleum Gas, LPG)係利用石化工業的副 產品丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)做為燃料，因為 LPG 是經由氣化後才進 入引擎進行燃燒，因此燃燒效果較汽油為佳[22]。
國內研究顯示液化石油氣對引擎排氣有明顯改善成效，隨著引擎 轉速和負載增加，液化石油氣燃燒生成的CO、NMHC 及 NOX染值均 低於95 無鉛汽油。隨著引擎負載從 25N-m 增加至 75N-m，CO 的濃 度改善率為80%~60%，NMHC 的濃度改善率為 50%~10%，而 NOX 的濃度改善率為70%~30%。另外，在經濟性方面，液化石油氣的確優 於95 無鉛汽油，約可節省 30%之燃料費用[25]。
3. 醇類(酒精)公車
醇類燃料是經由天然氣、煤礦或各種不同穀物中所提煉出來的一 種透明無色的液體(甲醇或乙醇)，具有高辛烷值及抗爆震性佳的特點；
根據加拿大再生燃料協會(CRFA)的統計，汽油中添加 10%的醇類可降
醇類的燃燒溫度較汽油低，因此NOX亦能夠有效被抑止[22]。
國內研究顯示使用不同乙醇含量酒精汽油對基準污染物排放皆有 明顯的減量，減量幅度最高可達 32%。車輛使用 E20 及 E10 酒精汽油 所致基準污染物排放係數減量比例E20：32% (CO) 至 11% (NOX)；
E10：17% (CO) 至 5% (NOX)；在 VOCs 方面，使用不同乙醇含量之 酒精汽油所致VOCs 減量範圍為 2~45%。但醇類汽油燃燒會產生甲醛 及乙醛排放，它則隨汽油添加乙醇含量增加而呈現增量結果，甲醛排 放增量最高達18%；乙醛排放增量最高達 38%，這兩種衍生物會對人 產生危害[26]。
4. 生質柴油公車
生質柴油是利用再生的資源(例如黃豆油等植物油、動物油脂以及 回收後的食用油)煉製而成，可以百分之百的作為純燃油或者和石化柴 油混合使用於柴油引擎，當生質柴油被用於柴油引擎時，其物理及化 學特性和石化柴油相似[22]。目前德國利用油菜及向日葵種子之甲基 酯，製成生質柴油，以取代或添加至傳統的柴油。而台灣則以油炸廢 油中添加氫氧化鈉、甲醇，在適當催化劑下進行交酯化反應產生純度 93%的生質柴油與 7%的甘油；依測試數據顯示與市售柴油相較，使用 生質柴油的引擎，其排氣檢測項目中，硫化物(SOX)、一氧化碳(CO) 及二氧化碳(CO2)、碳氫化合物(H/C)、碳煙(Smoke)等皆可大幅降低，
表示生質柴油兼具環境友善、潔淨能源與分散能源供應等優點[27]。
5. 純電動公車
電動公車是以蓄電池儲存能量的方式作為動力，最大的問題在於 電池無法有效縮小體積或增加蓄電能力，因此，目前純電動車種雖已 被開發，但使用之功能與地區均受到相當程度的限制，現階段純電動 車輛多被使用於都會地區、短距離、無須高速行駛與載重之區域[22]。
民國98 年國內業者開發引進低底盤電動公車，採用鋰離電池，充
時，平均含冷氣及行駛1 公里耗電 0.8 度[28]。然而造價高昂約 1,200 萬元是傳統柴油公車(300 萬元/輛)的 4 倍、柴油低底盤公車(600 萬元/
輛)的 2 倍，進而影響公車業者換車意願。此外電動公車啟動時幾無聲 音，使駕駛及行人都可能毫無警覺，而容易發生交通事故，因此未來 也可能要加裝警報器，提醒附駕駛及行人提高警覺。
6. 混合式電動公車
混合式電動公車，即是在車上裝載了一具發電及動力輔助專用的 內燃機，兼具了超越純電動或內燃機車種的性能，比柴油公車節省了 將近30%的燃料消耗[28]。TOYOTA 於 1997 年即開發 Hybrid 系統的 第一代油電混合車Prius，TOYOTA 現有的 Hybrid 系統，主要由汽油 引擎與電動馬達作為動力來源，至於電池組的容量，僅擔任電力暫存 裝置，在較耗油的車身起步與全油門加速時，適時驅動電動馬達。不 過，受限於電池容量，現有油電混合車並不能以純電動進行長時間巡 航模式或長距離行駛。
7. 燃料電池公車
燃料電池是一種將燃料的化學能不經過燃燒而直接轉換成電能的 一種電化學裝置，只要不斷供給燃料就能連續不斷地提供直流電。由 於沒有燃燒過程，所以避免了基本效率的損失和內燃機燃燒所引起的 空氣污染物[23]。目前已有實驗車上路行駛，但最大的問題是氫氣的貯 存及攜帶，因為氫氣通常以高度壓縮氣體的形式貯存於壓力瓶中。現 有複合物壓力瓶的壓縮容量，約為每平方公分352 公斤重的壓力，但 兩倍的壓縮量並不等於兩倍的存量。以-253℃貯氫的液態氫系統已測 試成功，但卻有重大的缺陷：燃料所產生的能量中，約有1/3 必須用 來維持低溫，使氫得以保持液態。且儘管這些系統具有厚重的絕熱措 施，每日從封口蒸發而損耗的氫氣量，約為總存量的5%[29]。
不同車種，其燃料、引擎特性、優缺點及造價各有不同，比較如
表 9 低污染公車特性比較表