柴油引擎排煙空氣污染對人類生活造成莫大的威脅,主要原因是人類文明以科技擷取天然油料經過提煉後利用其燃燒爆炸力引用轉為機械動能代替人力的工作技術,但當取得動力利益的同時也產生了對人類很大傷害的有毒氣體,最具代表性的除了未完全燃燒的黑煙(Soot)讓人難忍噁心造成黑肺症外,最大傷害致人於死的就是無色無味的一氧化碳(CO)、致癌的碳氫化合物(HC)及造成老人痴呆症的氮氧化物(NOx)等等。

 

  過去世界環保組織及衛生組織OSHA & MAHA報導,在CO 800ppm的環境中工作2個小時就會使人嘔吐或抽筋或暈眩致死亡,根據政府法令報導,35ppm就…(依據內政部六十三年八月七日台內勞字第五八四六三號令發布,行政院勞工委員會九十二年十二月三十一日勞安三字第○九二○○七三二九四號令第三次修正之「勞工作業環境空氣中有害物容許濃度標準」,勞工作業環境空氣中一氧化碳容許濃度為35ppm)。

 

  而引擎排煙所含之CO 100~5000ppm不等,最主要是柴油引擎構造不同,其點火系統有微電腦共軌式、電子式、油壓式、機械式等等不同,引擎也產生不等容量有毒氣體的排放,一氧化碳(CO)是廢煙中最毒的氣體,吸入體內後很快與血紅素結合並停止其運輸,是造成人類死亡最大的煙毒。

 

  廢氣中的碳氫化合物(HC)為苯類,很臭,會使人流鼻涕、流眼淚,更重要的還是HC的毒會造成肺癌及肝癌,所以越文明密集環境車輛越多的地區癌症特別多;氮氧化物(NOx)為笑氣,使人腦神經緩慢運轉,造成老人痴呆症,忘記所有事務;至於硫氧化物(SOx),現在世界各國已把它歸納煉油過程處理不在使用後改善範圍。

 

  科技確實提供人類很大的生活助益,但所造成的因過確實也給人類很大的空污傷害,世界各國已知的科學家們這幾年都在為此事努力改善,包括引擎噴油系統也以微電腦油料精準控制轉速、溫度及油量以達到最有效的使用燃油馬力,盡力排除因燃燒不完全而造成的污染,所以才有不同的引擎,排煙所造成的污染如CO有100~5000ppm不等的排量,其它的有毒氣體也有相當的差異,但無論如何改善,在柴油引擎的排煙目前還有50~100%無法達到台灣的法規標準,但為何還能使用?那是法規落實的問題(這段話筆者也願意負完全的法律責任)。

 

  以上最有效的方法經過排煙洗滌式等等各種方式的演進,目前最有效的方法是利用貴金屬觸媒塗裝在陶瓷蜂巢型的濾煙器上,濾煙器載體通常是以氧化鎂、氧化鋁、氧化矽組合成一體,學名為堇青石,其優點在於堅硬耐溫且其毛細孔粗,是塗裝貴金屬觸媒最好的材質。將堇青石構造成蜂巢型一邊開口一邊封閉約每平方吋100孔雙向各50孔開50孔閉的孔道,使引擎排煙廢氣進入時必須穿牆後從另一反方向開口的管孔道排出,因此黑煙即被穿牆的過程捕捉於陶瓷管牆上。

 

  若為未加塗裝貴金屬觸媒(非觸媒型)所排放之碳粒子很快就會阻死孔壁造成引擎無力或無法啟動等等,因此在台灣有人很聰明的做一組旁通管由氣動活門排出有如未裝淨化器一樣,那我們花了那麼多錢只能讓引擎起動20多次就堵塞Bypass,那真的是沒有意義的事,也是過去式的初期技術,所以就不多做介紹,因此塗裝貴金屬即是為防止阻塞所研發。但貴金屬觸媒是以白金、鈀金、銠金、鈦金等等各種貴金屬所組成,仍需要溫度才能發揮真正的再生效用,其溫度必須達到375℃以上才能開始點火自燃把補捉的碳粒子再次燃燒掉就不會堵住陶瓷濾芯。

 

  在這個研發過程發現到臭味不見了,經量測其有毒氣體也降低了90%以上,結論是300℃即能達到100% 除毒、除臭的功能,因此現在的所有小型車輛已皆裝了直通式的觸媒以達到貴金屬觸媒之除毒、除臭,但大型巴士、卡車仍使用不普遍,原因是黑煙(Soot),柴油引擎黑煙粒子之排放多,所以濾煙仍為改善的首要,在陶瓷濾芯的設計上才以蜂巢型式做為濾煙的主要考量,結果是非常有效的,可是在使用上阻塞卻是最大的問題,因為引擎起動後空載溫度在冬天以各種不同的引擎做測試只有90~180℃,夏天150~200℃(在裝置淨化器的位置),而貴金屬觸媒對有毒氣體及臭味的轉化是300℃才完全轉化,再生溫度為375℃,這個問題是大巴士、大卡車及柴油引擎發電機組未能完全接受使用的主要原因,因為會阻塞造成停機或無力,這個問題影響使用安全。有日本車輛研發旁通保護,小型柴油車研發噴油再生等等;美國研發加入助燃物;台灣喬英研發Heater輔助加熱,在發電機也使用多時,能使整組降低噪音30dba,在3分鐘內輔助淨化器達到除毒、除臭,此等新科技可媲美各先進國家之排煙改善後處理系統之效率且研發出各種輔助觸媒轉化達到最佳功能,且在移動式柴油引擎以油汽輔助加熱再生或陶瓷導電加熱再生等方式使移動車輛也能達到使用不阻塞,只是這個方法尚在測試中未正式上市。

 

  柴油引擎所排放空氣污染包括黑煙(Soot),代表性較影響人類生活的有毒氣體為一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)及各種較少的毒臭氣。加裝觸媒型排煙淨化器改善排煙污染,已知為本世紀最可靠有效的柴油引擎排煙後處理器,但重點乃引至於溫度,若排煙溫度不夠,就有如形同虛設,觸媒轉化功能無法達成,所以這個區域才是當今排煙污染改善最主要的功果。

 

  配合引擎的進步,研發以直通觸媒加裝加熱器組合而成所謂直通即是以陶瓷載體做成每平方吋250孔、300孔、400孔及600孔等不同孔數再塗裝白金、鈀金、銠金、鈦金等等之貴金屬觸媒後經測試結果,250孔及300孔為燃燒重油的引擎排煙顆粒較大可以適用;燃燒高級柴油或超級柴油的引擎其顆粒適合每平方吋400孔的陶瓷載體;600孔載體則提供給燃燒汽油及瓦斯的引擎,但重要的還是觸媒轉化溫度必須達到300℃以上才能除毒、除臭。

 

  結論:低污染新型的柴油引擎黑煙(Soot)及一氧化碳(CO)已符合台灣法規標準,但碳氫化合物(HC)及氮氧化物(NOx)一樣達不到台灣的法規標準,在這種微電腦共軌式的最新低污染引擎只要加裝成本較低的直通式觸媒轉化器就可以達到除毒、除臭的完全功能;在其它污染較高的引擎或柴油引擎發電機組還是建議加裝蜂巢型濾煙觸媒才能符合現時代的環保標準。柴油引擎排煙空污改善已在進步的文明時代達到改善,利用貴金屬為觸媒最主要的是必須溫度達到300℃才能達到完全功能,要如何達到確實環保改善?溫度就是觸媒轉化的動力來源,各種環節技術的合作才是降低成本的因素,我們有了新知識是留給後代子孫空污環保的最大福音。