修 平 技 術 學 院 機 械 工 程 系

Department of Mechanical Engineering

Hsiuping Institute of Technology

專 題 製 作

2012 年的省思--柴油引擎廢氣排放

測試與防治專題研究

指導老師：林永嵩

班級：職專機二甲

組長：陳堅 V971023

組員：葛立祺 V971004

陳祈安 V971007

劉智維 V971026

林明村 V971010

林澤洹 V971039

范昆煒 V971042

摘 要

發 動 機 燃 燒 排 放 的 廢 氣 攫 住 了 應 散 發 到 太 空 中

的 熱 ， 使 得 原 來 的 溫 室 效 應 更 加 強 化 ， 導 致 了 地 球 帄

均 溫 度 的 上 升 ， 或 所 謂 的 全 球 溫 暖 化 現 象 。 全 球 溫 度

的 上 升 會 使 得 海 帄 面 升 高 、 改 變 降 雨 量 及 某 些 地 區 的

氣 候。造 成 溫 室 效 應 的 氣 體 中，最 主 要 的 是 二 氧 化 碳 ，

其 次 是 氧 化 亞 氮 、 甲 烷 和 氟 氯 碳 化 物 及 臭 氧 ， 這 些 污

染 物 主 要 是 燃 燒 石 化 原 料 所 產 生 的 。 柴 油 引 擎 是 台 灣

常 見 動 力 來 源 ， 其 最 大 優 點 是 1、 便 宜 ， 運 轉 費 用 便

宜。 2、柴 油 閃 火 點 高 ，純 放 安 全 。 3、 引 擎 熱 效 率 高 。

4、 燃 料 消 耗 低 。 5、 轉 速 變 化 範 圍 大 ， 扭 距 小 ， 容 易

操 作。 6、不 會 因 為 混 合 比 太 濃 或 是 太 淡 而 產 生 發 動 不

易 。 7、 排 放 的 廢 汽 含 毒 性 比 汽 油 低 。 8、 汽 缸 直 徑 比

汽 油 引 擎 大 ， 受 爆 震 限 制 小 。 9、 運 轉 帄 穩 ， 中 途 不 易

熄 火 。 實 驗 結 果 得 知 ： 動 植 物 油 直 接 倒 入 引 擎 中 不 易

啟 動 ， 需 要 預 熱 處 理 後 效 果 才 好 一 些 。 經 過 轉 換 成 生

質 油 後 ， 情 況 改 善 很 多 ， 但 仍 有 比 較 耗 油 的 現 象 ， 而

且 有 腐 蝕 及 漏 油 現 象 ， 需 更 換 電 片 及 調 高 噴 射 壓 力 。

處 理 後 的 生 質 油 是 很 好 的 清 淨 替 代 能 源 。

第 一 章 緒 論

第 一 節 研 究 背 景 與 動 機

十 八 世 紀 中 葉 工 業 革 命 以 後，因 為 工 業 進 步 帶 動

了 經 濟 繁 榮。改 善 了 人 類 生 活 水 準 ,因 而 也 加 速 了 人 口

成 長。由 於 人 口 成 長 得 太 快﹒造 成 溫 室 效 應 的 氣 體 中 ，

最 主 要 的 是 二 氧 化 碳 ， 其 次 是 氧 化 亞 氮 、 甲 烷 和 氟 氯

碳 化 物 及 臭 氧 ， 這 些 污 染 物 主 要 是 燃 燒 石 化 原 料 （ 例

如 ： 煤 、 石 油 ） 所 產 生 的 。 原 本 可 藉 由 熱 帶 與 林 來 吸

收 大 量 的 二 氧 化 碳 ， 但 是 人 類 過 渡 砍 伐 雨 林 ， 卻 破 壞

了 森 林 利 用 二 氧 化 碳 的 這 到 防 禦 工 事 ， 使 溫 室 效 應 日

漸 嚴 重 。 溫 室 效 應 會 使 全 球 氣 溫 節 節 上 升 ， 其 所 造 成

的 氣 候 改 變 ， 將 使 我 們 付 出 極 大 的 代 價 。 例 如 氣 溫 上

升 會 使 冰 山 融 化 、 海 面 上 升 、 陸 地 面 積 減 少 ； 若 加 上

氣 候 帶 位 移 ， 可 能 引 發 動 物 大 遷 徙 、 屆 時 也 有 可 能 促

使 腦 炎 、 狂 犬 病 、 登 革 熱 、 黃 熱 病 等 疾 病 的 蔓 延 。

1 .二 氧 化 碳 （ C O 2）： 由 於 大 量 使 用 煤 、 石 油 、 天

然 氣 等 石 化 燃 料 ， 全 球 的 二 氧 化 碳 正 以 每 年 約 六 十 億

噸 的 量 增 加 中 ， 是 造 成 溫 室 效 應 的 主 要 氣 體 。

2 .氟 氯 碳 化 物（ C F C s）：目 前 以 C F C - 1 1， C F C - 1 2，

C F C - 1 1 3 為 主 。 使 用 於 冷 氣 機 、 電 冰 箱 的 冷 媒 、 電 子

零 件 清 潔 劑 、 發 泡 劑 ， 是 造 成 溫 室 效 應 的 氣 體 。

3 .甲 烷 （ C H 4）： 有 機 體 發 酵 與 化 及 物 質 不 完 全 燃 燒

的 過 程 會 產 生 甲 烷 ， 主 要 來 自 牲 畜 、 水 田 、 掩 埋 場 及

汽 機 車 的 排 放

4 .氧 化 亞 氮 （ N 2 O）： 係 由 燃 燒 石 化 燃 料 、 微 生 物 及

化 學 肥 料 分 解 所 排 放 。

.臭 氧 （ O 3）： 來 自 汽 機 車 等 所 排 放 的 氮 氧 化 物 及 碳 氫

化 合 物 ， 經 光 化 學 作 用 而 產 生 的 氣 體 。

氣 體 別 增 溫 效 應 （ 以 二 氧 化 碳 作 為 基 準 ）

二 氧 化 碳 （ C O 2） 1

甲 烷 （ C H 4） 1 0

氮 氧 化 合 物 （ N 2 O） 1 0 0

臭 氧 （ O 3） 1 0 0 0

氟 氯 碳 化 物 （ C F C） 1 0 0 0 0

附 註 ： 另 外 水 蒸 氣 也 具 有 部 份 的 增 溫 效 應

除 此 之 外 人 類 還 有 許 多 活 動 也 產 生 了 許 多 溫 室 效 應 的

氣 體 ：

人 類 活 動 產 出 氣 體

石 油 、 煤 等 石 化 原 料 的 燃 燒 二 氧 化 碳 （ C O 2）

農 業 活 動 甲 烷 （ C H 4）、 氮 氧 化 合 物 （ N 2 O）

工 業 製 成 品 氟 氯 碳 化 物 （ C F C）

物 質 燃 燒 氮 氧 化 合 物 （ N 2 O）

工 廠 、 汽 車 排 放 之 氮 氧 化 合 物 及 碳 水 化 合 物 經 過 光 所

合 成 臭 氧 （ O 3）

回 顧 人 類 的 歷 史，地 球 氣 候 的 變 遷 起 自 於 數 千 萬 年

來 自 然 事 件 的 發 生 。 但 今 日 ， 人 類 的 活 動 卻 立 即 且 嚴

重 地 影 響 地 球 氣 候 ， 溫 室 氣 體 迅 速 地 排 放 到 大 氣 中 ，

這 些 氣 體 攫 住 了 應 散 發 到 太 空 中 的 熱 ， 使 得 原 來 的 溫

室 效 應 更 加 強 化 ， 導 致 了 地 球 帄 均 溫 度 的 上 升 ， 或 所

謂 的 全 球 溫 暖 化 現 象 。 全 球 溫 度 的 上 升 會 使 得 海 帄 面

升 高 、 改 變 降 雨 量 及 某 些 地 區 的 氣 候 。 區 域 性 的 氣 候

變 遷 會 改 變 森 林 、 農 穫 量 及 水 供 應 量 並 威 脅 人 體 健

康 、 危 害 鳥 類 、 魚 類 甚 至 其 他 更 多 的 生 態 體 系 。 沙 漠

也 許 會 向 現 存 的 帄 原 擴 展 、 而 一 些 國 家 公 園 的 獨 特 景

象 將 消 失 殆 竟 。 目 前 科 學 家 們 尚 無 法 測 定 那 些 地 方 會

變 得 更 加 乾 燥 或 更 潮 濕 ， 但 整 體 看 來 ， 似 乎 朝 向 降 雨

量 與 蒸 發 量 增 加 、 更 強 烈 暴 風 雨 以 及 更 乾 燥 土 地 的 趨

勢 。 某 些 溫 室 氣 體 自 然 存 在 於 大 氣 中 ， 包 括 水 蒸 汽 、

二 氧 化 碳 ( C O 2 )、甲 烷 ( C H 4 )、氧 化 亞 氮 ( N 2 O )、及 臭 氧 。

然 而 由 於 人 類 的 活 動 ， 增 加 了 這 些 溫 室 氣 體 的 濃 度 。

當 燃 燒 固 體 廢 棄 物、化 石 燃 料（ 石 油、天 然 氣、煤 等 ）、

木 材 與 木 製 品 時 ， 二 氧 化 碳 即 被 排 放 至 大 氣 中 ； 於 生

產 與 運 輸 煤 、 天 然 氣 與 石 油 過 程 中 即 會 排 放 甲 烷 ， 垃

圾 掩 埋 場 有 機 物 分 解 時 以 及 畜 牧 ， 亦 會 排 放 甲 烷 ； 氧

化 亞 氮 的 排 放 ， 則 來 自 於 農 業 與 工 業 活 動 ， 以 及 燃 燒

固 體 廢 棄 物 與 化 石 燃 料 所 致 。 至 於 非 屬 自 然 存 在 的 溫

室 氣 體 包 括 ， 發 泡 製 程 、 冰 箱 、 空 氣 調 節 器 等 之 副 產

品 ， 即 所 知 的 氟 氯 碳 化 物 ( C F C s )與 氫 氟 化 碳 ( H F C s )以

及 由 工 業 製 程 產 生 的 過 氟 化 碳 ( P F C s )。

地 球 資 源 有 限 人 類 為 了 繼 續 追 求 經 濟 發 展，不 得 不

過 度 開 發 地 球 的 天 然 資 源 。 於 是 大 規 模 砍 伐 森 林 ， 以

取 得 耕 地 ， 大 量 開 採 煤 、 石 油 和 天 然 氣 等 化 石 燃 料 ，

以 取 得 能 源 。 這 些 人 類 活 動 會 使 大 氣 中 的 二 氧 化 碳 含

量 增 加 ， 促 使 大 氣 的 溫 室 效 應 加 強 ， 導 致 全 球 的 溫 度

上 升 。 首 先 ， 未 來 百 年 之 中 ， 溫 度 上 升 3℃ 的 速 率 可

能 是 地 球 歷 史 上 溫 度 自 然 變 異 所 僅 見 ， 而 升 溫 的 幅 度

亦 可 能 是 過 去 十 萬 年 來 最 高 的 ， 現 今 氣 候 變 遷 的 速 率

較 之 過 去 自 然 變 遷 加 快 了 大 約 1 5～ 4 0 倍。帄 均 溫 度 在

百 年 中 激 升 3℃ 更 意 味 著 氣 候 體 系 中 其 他 因 子 的 劇 烈

變 化 ， 如 全 球 降 雨 型 態 必 然 隨 之 改 變 ， 有 些 地 方 雨 量

大 增 ， 其 他 地 方 轉 為 乾 旱 ， 植 物 的 分 布 將 大 為 改 變 。

美 國 環 保 署 1 9 8 8 曾 評 估，全 球 暖 化 將 使 北 美 洲 內 陸 中

緯 度 地 帶 的 夏 季 嚴 重 乾 旱 。 除 雨 量 外 ， 風 暴 的 路 徑 及

頻 度 也 將 改 變 ， 土 壤 受 侵 蝕 、 搬 運 及 淋 餘 作 用 的 程 度

及 速 率 也 隨 之 改 變 ， 土 壤 化 學 的 性 質 就 變 了 。 這 種 氣

候 變 化 會 對 人 類 造 成 何 種 影 響 ？ ， 氣 溫 上 升 也 會 傷 害

人 體 的 抗 病 能 力 、 若 再 加 上 全 球 氣 候 變 遷 引 發 動 物 大

遷 徒 ， 屆 時 極 有 可 能 促 使 腦 炎 、 狂 犬 病 、 登 革 熱 、 黃

熱 病 的 大 規 模 蔓 延 ， 後 果 相 當 可 怕 。 C O 2 濃 度 的 增 加

可 能 有 利 於 某 些 植 生 而 抑 制 他 類 植 物 ， 而 改 變 植 物 社

群 結 構 ； 海 水 面 上 漲 也 將 影 響 海 岸 植 物 社 群 的 生 態

面 對 日 益 嚴 格 的 環 保 規 範 ， 石 油 價 格 居 高 不 下 ，

且 地 球 石 油 終 有 耗 盡 的 一 天 ， 柴 油 引 擎 擁 有 較 高 的 熱

效 率 、 較 省 油 、 結 構 也 較 堅 固 。 另 一 方 面 ， 全 球 的 環

境 污 染 日 益 嚴 重 ， 環 保 已 是 刻 不 容 緩 的 問 題 ， 引 擎 業

必 頇 面 對 這 環 境 做 環 保 規 範 。 在 各 種 燃 料 中 ， 生 質 柴

油 可 再 生 及 低 污 染 的 性 能 ， 符 合 經 濟 且 又 環 保 的 雙 重

優 點 ， 普 遍 的 受 到 工 業 先 進 國 家 的 重 視 。 例 如 美 國 ，

早 已 採 用 生 質 柴 油 2 0 %和 石 化 柴 油 8 0 %的 比 例 混 合 使

用 ， 其 成 果 也 不 錯 。

第 二 節 替 代 能 源 分 析

動 物 油 在 民 間 是 製 作 肥 皂 的 優 質 材 料 。 碘 值 低 是

動 物 油 的 普 遍 特 性 ， 動 物 油 皂 質 地 硬 ， 使 用 壽 命 自 然

增 加 ， 更 是 配 合 其 他 碘 值 高 、 營 養 成 分 高 油 脂 的 好 搭

檔 ； 價 格 低 也 是 一 項 優 點 ， 台 灣 以 豬 油 ( l a r d )、 西 方 國

家 以 牛 脂 或 羊 脂 ( t a l l o w )取 得 較 易 ， 雖 然 得 自 己 炸 油 ，

但 相 對 成 本 降 低 許 多 ； 又 或 是 選 擇 大 賣 場 販 售 炸 好 的

包 裝 動 物 油，也 很 方 便。豬 油 的 成 分 溫 和，泡 沫 柔 細 ；

牛 羊 脂 的 皂 化 速 度 快 ， 泡 沫 持 久 ， 但 屬 於 敏 感 性 肌 膚

的 過 敏 源 。 但 是 動 物 脂 肪 主 要 是 飽 和 脂 肪 ， 飽 和 脂

肪 是 脂 肪 的 一 種 。 在 室 溫 下 的 飽 和 脂 肪 呈 固 體 狀

態 。 本 專 題 嘗 試 將 豬 油 運 用 在 小 型 直 噴 式 柴 油 發 電 機

上，是 一 個 不 錯 的 替 代 能 源。 我 們 會 研 究 生 質 柴 油 ，

是 由 於 以 上 種 種 因 素 ， 想 了 解 一 下 ， 生 質 柴 油 是 否 是

全 球 取 代 石 化 柴 油 的 趨 勢 。

第 二 章 文 獻 探 討

第 一 節 清 淨 柴 油 引 擎 分 析 探 討

能 源 與 環 保 的 問 題 越 來 越 嚴 重，「 生 質 能 ( b i o m a s s

e n e r g y )」 是 一 種 兼 顧 環 保 並 可 永 續 經 營 的 能 量 來 源 ，

也 越 來 越 受 到 世 界 各 國 重 視 。 生 質 能 是 轉 換 生 質 物

( b i o m a s s )以 獲 得 的 電 與 熱 等 能 源 。 生 質 物 的 意 思 是 指

由 生 物 產 生 的 有 機 物 質 ， 轉 換 生 質 物 ( b i o m a s s ) 以 獲 得

的 電 與 熱 等 能 源 ， 聽 起 來 好 像 很 有 學 問 ， 其 實 最 簡 單

的 例 子 就 是 燃 燒 木 材 ， 您 就 是 在 利 用 生 質 能 。 生 質 能

是 一 種 再 生 能 源，與 風 能、太 陽 能 一 樣 具 有 取 之 不 盡 、

用 之 不 竭 的 特 性 。 生 質 能 的 原 料 聽 起 來 都 是 一 些 噁 心

的 廢 棄 物，不 過 也 正 因 為 如 此，與 其 他 再 生 能 源 比 較 ，

生 質 能 兼 具 廢 棄 物 的 回 收 處 理 與 能 源 生 產 的 雙 重 效

益 。 且 生 質 能 相 關 技 術 也 較 成 熟 （ 或 者 說 覺 簡 單 ） ，

不 像 許 多 再 生 能 源 相 關 技 術 還 有 些 天 馬 行 空 ， 生 質 能

實 質 經 濟 效 益 較 高 。 根 據 國 際 能 源 總 署 的 統 計 ， 目 前

生 質 能 已 經 是 全 球 第 四 大 能 源 ， 僅 次 於 石 油 、 煤 、 及

天 然 氣 ， 是 目 前 最 廣 泛 使 用 的 再 生 能 源 。

柴 油 引 擎 有 先 天 上 省 油、耐 用 的 低 成 本 優 勢，低 轉

速 就 有 大 扭 力 輸 出 。 可 以 使 用 生 質 柴 油 也 是 柴 油 引 擎

車 的 利 基 之 一 。 柴 油 究 竟 仍 然 是 石 油 基 的 燃 料 ， 不 是

再 生 能 源 ， 而 生 質 柴 油 幾 乎 可 以 直 接 用 在 汽 車 的 柴 油

引 擎 中 ， 且 性 能 和 石 油 基 柴 油 燃 料 差 得 不 多 。 生 質 柴

油 使 用 動 物 脂 肪 、 植 物 油 、 烹 飪 廢 油 ， 在 您 家 中 廚 房

也 可 以 合 成 出 來 ， 化 腐 朽 為 神 奇 的 替 代 能 源 ， 在 柴 油

引 擎 車 上 使 用 生 質 柴 油 有 許 多 很 好 的 理 由 ， 首 先 當 然

就 是 替 代 能 源 上 的 考 量 ， 石 油 蘊 藏 量 只 剩 下 大 約 四 十

年 ， 使 用 生 質 柴 油 可 以 減 少 對 石 油 基 燃 料 的 依 賴 。 理

論 上 來 說，汽 車 的 柴 油 引 擎 應 該 可 以 用 上 1 0 0 %生 質 柴

油，但 真 要 用 到 1 0 0 %仍 然 有 一 些 顧 慮，至 少 到 目 前 為

止 還 沒 有 任 何 車 廠 敢 推 薦 該 廠 的 柴 油 引 擎 可 以 使 用

1 0 0 %的 生 質 柴 油 ， 反 而 許 多 車 廠 特 別 宣 示 ， 如 果 使 用

1 0 0 %生 質 柴 油 ， 原 廠 保 固 便 失 效 。

使 用 1 0 0 %生 質 柴 油 的 主 要 顧 慮 之 一，石 油 基 柴 油

的 雲 點 大 約 在 攝 氏 零 下 1 5 度，而 1 0 0 %生 質 柴 油 ( B 1 0 0 )

－ 您 知 道 ， 可 能 是 紅 燒 肉 提 煉 出 來 的 － 在 攝 氏 零 度 時

便 會 開 始 雲 化 ， 低 溫 時 很 容 易 堵 塞 汽 車 油 路 。 在 歐 洲

有 些 車 款 使 用 油 管 及 油 箱 加 熱 器 ， 使 低 溫 時 燃 料 仍 然

保 持 液 態，不 過 一 般 仍 不 鼓 勵 使 用 1 0 0 %生 質 柴 油。2 0 %

生 質 柴 油 加 上 8 0 % 一 般 柴 油 被 認 為 是 比 較 務 實 的 目

標，但 實 務 上 最 常 使 用 的 是 5 %生 質 柴 油，將 一 般 柴 油

和 5 %生 質 柴 油 混 合 成 的 燃 料，雲 點 仍 然 保 持 在 攝 氏 零

下 1 5 度 左 右，在 汽 車 操 作 上 幾 乎 沒 有 影 響。生 質 柴 油

另 一 個 劣 勢，是 B 1 0 0 的 蘊 含 能 量 比 石 油 基 的 柴 油 燃 料

低 1 1 %， 最 大 馬 力 輸 出 大 約 會 減 少 5 ~ 7 %。 但 這 個 差 距

並 不 大，如 果 是 使 用 5 %生 質 柴 油 更 幾 乎 沒 有 差 別。反

而 是 生 質 柴 油 的 黏 性 大 於 石 油 基 柴 油 ， 對 燃 噴 射 料 系

統 和 引 擎 元 件 能 提 供 較 好 的 潤 滑 性 。 除 了 替 代 能 源

外 ， 使 用 生 質 柴 油 第 二 個 好 理 由 便 是 環 保 。 前 面 提 到

生 質 柴 油 的 原 料 可 以 是 動 物 脂 肪、植 物 油、烹 飪 廢 油 ，

完 全 符 合 再 生 能 源 的 環 保 概 念 ， 而 生 質 柴 油 本 身 也 是

完 全 “ bi od e g r a d a b l e” ， 完 全 可 用 生 物 方 式 分 解 。 生

質 柴 油 另 一 個 環 保 優 勢 ， 是 其 可 降 低 引 擎 廢 氣 排 放 。

生 質 柴 油 幾 乎 沒 有 含 硫 化 物 ， 排 放 的 廢 氣 自 然 也 沒 有

硫 化 物 。 總 體 而 言 ， 使 用 生 質 柴 油 引 擎 的 廢 氣 排 放 比

使 用 石 油 基 柴 油 要 乾 淨 許 多 ， 而 且 據 說 使 用 生 質 柴 油

引 擎 廢 氣 聞 起 來 像 是 香 噴 噴 的 炸 薯 條 ！ 引 擎 排 放 廢 氣

當 然 還 包 括 溫 室 效 應 氣 體 二 氧 化 碳 C O 2。 環 境 學 者 的

研 究 指 出 ，大 豆 生 長 過 程 中 所 吸 收 的 C O 2 是 生 質 柴 油

燃 燒 所 釋 放 C O 2 的 四 倍 ， 這 些 環 境 學 者 要 您 相 信 ， 總

算 起 來 使 用 生 質 柴 油 還 有 助 於 降 低 大 氣 中 的 C O 2。 使

用 生 質 柴 油 第 三 個 理 由 是 經 濟 。 生 質 柴 油 的 經 濟 優 勢

也 有 兩 個 方 面 ， 一 是 生 質 柴 油 可 說 是 汽 車 上 最 容 易 轉

換 、 最 容 易 實 現 的 替 代 能 源 ， 相 較 於 燃 料 電 池 、 太 陽

能 車 等 需 要 昂 貴 的 改 裝 ， 現 在 的 汽 車 柴 油 引 擎 幾 乎 不

需 要 改 裝 ， 便 可 使 用 生 質 柴 油 。 生 質 柴 油 可 以 用 任 何

比 例 和 石 油 基 柴 油 混 合 使 用 ， 加 油 站 等 基 礎 建 設 也 不

需 要 作 太 大 的 調 整 。

當 然 對 車 主 來 說 ， 最 重 要 的 經 濟 問 題 還 是 生 質 柴

油 的 價 格 。 生 質 柴 油 的 成 本 和 其 使 用 的 原 材 料 、 地 理

區 域 、 不 同 季 節 穀 物 生 產 的 變 異 、 所 使 用 生 產 設 備 等

等 許 多 因 素 都 相 關 。 大 量 生 產 生 質 柴 油 通 常 使 用 大 豆

油 為 原 料 ， 但 這 些 大 豆 油 也 是 大 豆 被 處 理 時 丟 掉 的 副

產 品 ， 可 以 為 生 產 生 質 柴 油 保 留 起 來 ， 而 不 會 有 太 多

額 外 成 本 。 如 果 使 用 比 較 便 宜 的 原 料 ， 像 是 廢 棄 的 食

用 油 動 物 脂 肪 ， 成 本 還 可 以 下 降 ， 但 是 目 前 生 質 柴 油

的 帄 均 成 本 仍 然 高 於 石 油 基 柴 油 燃 料 。 生 質 柴 油 在 美

國 有 賦 稅 減 免 等 等 優 待 ， 加 減 算 一 算 ， 每 加 侖 比 傳 統

柴 油 貴 2 . 5 美 分 ， 經 濟 上 似 乎 也 還 可 以 接 受 。 生 質 柴

油 的 需 求 持 續 上 升 ， 當 有 更 多 公 司 投 入 生 產 時 ， 預 期

價 格 還 會 下 降 。 畢 竟 生 質 柴 油 目 前 的 角 色 只 是 「 添 加

物 」 ， 並 不 是 人 類 能 源 問 題 的 解 答 。

壹 、 動 物 脂 肪 主 要 來 源 — 豬 油

( 1 ) 動 物 脂 肪 主 要 是 飽 和 脂 肪 ，飽 和 脂 肪 是 脂 肪 的

一 種 。 在 室 溫 下 的 飽 和 脂 肪 呈 固 體 狀 態 。 攝 取 過 量

飽 和 脂 肪 會 增 加 患 心 臟 病 的 風 險 。 飽 和 脂 肪 的 攝 取

量 應 不 超 過 人 體 每 天 所 需 熱 量 的 1 0 %。

例 如 ：

豬 油

牛 油 ∕ 黃 油

動 物 脂 肪

椰 油

氫 化 植 物 油

另 外 ， 所 謂 反 式 脂 肪 又 稱 為 “ 反 式 脂 肪 酸 ” 。 當 呈 液

體 狀 態 的 油 經 過 “ 氫 化 ” 過 程 轉 化 為 固 體 時 ， 便 會 形

成 反 式 脂 肪 。 牛 和 羊 的 奶 和 脂 肪 天 然 含 有 小 量 反 式 脂

肪 。 攝 取 過 量 反 式 脂 肪 會 增 加 患 心 臟 病 的 風 險 。 反

式 脂 肪 的 攝 取 應 不 超 過 人 體 每 天 所 需 熱 量 的 1 %。

事 實 上 ， 所 有 動 物 和 植 物 源 性 的 脂 肪 均 含 有 脂 肪

酸 。 脂 肪 酸 可 分 為 飽 和 及 不 飽 和 兩 類 ， 而 不 飽 和 脂 肪

酸 可 再 細 分 為 單 元 和 多 元 兩 類 。 以 化 學 結 構 而 言 ， 反

式 脂 肪 屬 於 不 飽 和 脂 肪 ， 當 中 有 一 個 或 以 上 的 碳 雙 鍵

是 反 式 排 列 ， 因 而 有 別 於 其 他 不 飽 和 脂 肪 。 不 過 ， 其

特 性 卻 較 接 近 飽 和 脂 肪 。 飽 和 脂 肪 會 增 加 血 液 中 的 壞

膽 固 醇 ( 又 稱 為 低 密 度 脂 蛋 白 膽 固 醇 ) ， 是 冠 心 病

的 已 知 風 險 因 素 。 反 式 脂 肪 亦 有 此 特 質 ， 而 且 更 會 降

低 好 膽 固 醇 ( 又 稱 為 高 密 度 脂 蛋 白 膽 固 醇 ) ， 因

此 ， 專 家 認 為 反 式 脂 肪 對 健 康 造 成 的 損 害 較 飽 和 脂 肪

更 大 。 市 民 應 設 法 減 低 反 式 脂 肪 的 攝 取 量 ， 而 食 物 生

產 商 則 應 減 少 食 物 中 的 反 式 脂 肪 含 量 。

我 們 從 食 物 攝 取 反 式 脂 肪 的 主 要 來 源 是 以 氫 化 植 物 油

製 成 的 食 物 。 植 物 油 經 過 氫 化 過 程 後 ， 會 由 液 體 轉 化

為 半 固 體 或 固 體 ， 而 反 式 脂 肪 亦 會 同 時 形 成 。 氫 化 程

度 愈 高 ， 油 會 愈 接 近 固 體 。 理 論 上 ， 完 全 氫 化 的 油

不 應 含 有 反 式 脂 肪 ， 因 為 所 有 雙 鍵 均 已 飽 和 ， 但 這 種

油 卻 會 變 硬 。 由 於 氫 化 植 物 油 能 延 長 食 品 的 保 質 期 ，

改 善 口 感 ， 而 且 通 常 成 本 較 低 ， 故 常 用 於 生 產 或 配

製 烘 焙 或 油 炸 食 物 。 除 了 以 人 工 方 式 產 生 的 反 式 脂 肪

外 ， 我 們 亦 會 從 天 然 途 徑 攝 取 反 式 脂 肪 ， 例 如 牛 和 羊

的 奶 及 脂 肪 便 天 然 含 有 小 量 反 式 脂 肪 。 食 品 如 有 這

些 配 料 ， 通 常 只 會 含 小 量 反 式 脂 肪 。 此 外 ， 精 煉 油 亦

可 能 含 有 極 小 量 的 反 式 脂 肪 。 氫 化 植 物 油 的 常 見 例

子 有 起 酥 油 和 人 造 牛 油 。 氫 化 油 中 的 反 式 脂 肪 含 量 高

低 有 異 ， 由 佔 總 脂 肪 酸 中 約 1 0 % 至 3 0 % 以 上 。 至

於 可 能 以 氫 化 植 物 油 製 成 的 食 物 ， 則 包 括 一 些 烘 焙 食

品 ( 例 如 麫 包 、 蛋 糕 、 酥 皮 麫 包 、 餅 乾 、 曲 奇 餅 和

脆 片 等 ) 和 油 炸 食 品 ( 例 如 油 炸 肉 類 和 小 食 ) 。

飽 和 脂 肪 酸 ： 多 數 動 物 油 都 是 此 種 ， 相 較 於 天 然 不 飽

和 脂 肪 酸 而 言 ， 更 容 易 導 致 人 的 心 血 管 方 面 疾 病 ， 因

此 建 議 少 吃 。 性 質 穩 定 ， 在 低 溫 下 會 凝 固 成 半 固 體 或

固 體 。

( 2 )反 式 脂 肪 酸：也 是 不 飽 和 脂 肪 酸 的 一 種，利 用 氫

化 的 過 程 將 順 式 的 結 構 改 變 之 後 ， 成 為 反 式 脂 肪 酸 ，

可 變 成 半 固 體 或 固 體 狀 ， 較 容 易 運 送 ， 也 使 性 質 較 穩

定 ， 不 易 變 質 。

反 式 脂 肪 酸 因 為 穩 定 性 較 天 然 不 飽 和 脂 肪 酸 高 ， 被 大

量 應 用 於 食 品 上 。 因 早 期 食 品 都 只 標 式 飽 和 脂 肪 酸 含

量 ， 但 通 常 飽 和 脂 肪 酸 含 量 低 者 ， 反 式 脂 肪 酸 含 量 就

會 偏 高 。 研 究 卻 發 現 其 比 飽 和 脂 肪 酸 更 容 易 導 致 心 血

管 方 面 疾 病 ， 也 人 體 害 處 很 大 ， 各 國 的 法 規 因 此 要 求

食 品 中 的 油 脂 標 示 必 需 標 出 容 易 導 致 心 血 管 方 面 疾 病

的 「 飽 和 脂 肪 酸 」 和 「 反 式 脂 肪 酸 」。 2 0 0 8 年 起 ， 在

台 灣 的 食 品 沒 有 標 示 這 兩 種 脂 肪 酸 的 話 ， 就 是 不 合 格

的 產 品 囉 。 反 式 脂 肪 酸 是 經 人 工 氫 化 處 理 後 才 誕 生

的 ， 自 然 界 中 幾 乎 不 存 有 ， 人 也 難 以 處 理 此 類 不 飽 和

脂 肪 ， 一 但 進 入 人 體 中 ， 大 都 滯 留 於 人 體 ， 進 而 增 加

罹 患 心 臟 血 管 疾 病 的 機 率 。

貳 、 動 物 油 的 特 性

動 物 油 和 植 物 油 的 差 別，主 要 是 動 物 油 含 有 飽 和

脂 肪 酸 ， 而 植 物 油 則 含 有 不 飽 和 脂 肪 酸 。 飽 和 脂 肪 酸

會 增 加 血 液 中 膽 固 醇 的 濃 度 ， 而 不 飽 和 脂 肪 酸 則 可 以

降 低 膽 固 醇 的 濃 度 。 植 物 油 中 的 不 飽 和 脂 肪 酸 其 實 是

包 括 十 八 烯 酸 、 亞 麻 油 酸 和 亞 麻 脂 酸 等 三 種 。 其 中 亞

麻 油 酸 和 亞 麻 脂 酸 除 了 降 低 低 密 度 膽 固 醇 外 ， 也 會 降

低 高 密 度 膽 固 醇 ， 只 有 十 八 烯 酸 在 降 低 低 密 度 膽 固 醇

的 同 時 ， 不 會 影 響 到 高 密 度 膽 固 醇 。 所 以 十 八 烯 酸 降

低 動 脈 硬 化 的 效 果 最 好 ， 可 以 說 是 最 好 的 不 飽 和 脂 肪

酸 。 十 八 烯 酸 還 有 一 種 很 好 的 特 性 ， 就 是 比 較 不 容 易

氧 化 。 特 性 分 析 如 下

（ 1）因 為 動 物 性 脂 肪 酸 和 植 物 性 脂 肪 酸 在 結 構 上

有 些 許 差 異 基 本 上 動 物 性 的 脂 肪 酸 分 子 的 碳 鏈 比

較 直 線 屬 於 飽 和 脂 肪 酸 在 常 溫 下 比 較 容 易 凝 固 (因

為 形 狀 比 較 整 齊 好 凝 結 ) 植 物 性 的 則 有 不 飽 和 鍵

不 易 凝 固 基 於 以 上 的 理 由 植 物 性 的 硬 度 應 該 是 比

較 軟

（ 2）基 本 上 ， 油 的 種 類 只 分「 動 物 性 油 脂 」與「 植

物 性 油 脂 」。一 般 而 言 ，動 物 油 在 常 溫 下 多 呈 固 態 ，主

要 由 飽 和 脂 肪 酸 構 成，它 的 特 性 比 較 穩 定，像 是 豬 油 、

牛 油 等 . . . .而 植 物 油 則 大 多 為 液 態 ， 由 不 飽 和 脂 肪 酸 組

成 ， 油 質 的 性 質 比 較 不 穩 定 ， 例 如 ： 葵 花 子 油 、 紅 花

子 油 、 沙 拉 油 等 。 根 據 研 究 發 現 ， 較 不 穩 定 的 植 物 油

在 烹 調 中 容 易 產 生 致 癌 物 質 ， 而 動 物 性 油 脂 卻 容 易 使

膽 固 醇 濃 度 升 高 ， 因 而 造 成 動 脈 血 管 硬 化 。 因 此 ， 如

果 大 家 仔 細 分 辨 食 用 油 的 廣 告 內 容 ， 那 些 宣 稱 「 可 預

防 心 血 管 疾 病 」的 油 品 ， 一 定 不 說「 不 致 癌 」， 而 強 調

「 不 起 油 煙 、 不 致 癌 」 的 ， 自 然 就 是 動 物 油 。 但 是

也 有 例 外 ， 像 棕 櫚 油 、 椰 子 油 ， 雖 為 植 物 油 ， 卻 較 安

定 ， 所 以 致 癌 率 就 不 像 一 般 植 物 油 高 ， 但 是 相 對 的 ，

容 易 使 血 液 中 的 膽 固 醇 指 數 升 高 ； 此 外 ， 魚 油 則 是 液

態 的 動 物 油 ， 一 般 強 調 具 有 降 低 膽 固 醇 的 功 能 ， 主 要

也 是 因 為 它 的 特 性 而 言 。 既 然 二 類 油 脂 各 有 優 劣 ， 所

以 ， 消 費 者 最 好 兩 種 油 脂 都 應 均 衡 攝 取 。 不 過 ， 因

為 油 是 最 濃 縮 的 能 源 ， 一 公 克 油 脂 就 能 提 供 九 大 卡 熱

量 ， 所 以 每 日 飲 食 總 熱 量 有 三 成 來 自 油 脂 就 相 當 足

夠，不 應 再 增 加；加 上 國 人 飲 食 中 攝 取 的 各 種 脂 肪 酸 ，

已 經 不 致 缺 乏，因 此，只 要「 不 吃 得 太 油 」就 可 以 了 。

尤 其 ， 現 代 人 飲 食 中 到 處 可 見 的「 隱 藏 油 脂 」， 如 ： 豬

皮 、 雞 皮 、 花 生 、 黃 豆 、 芝 麻 等 ， 多 半 都 是 用 來 炸 油

的 材 料 。

（ 3） 動 植 物 油 性 質 比 較 表

油脂名稱 皂化價 INS 特性

建議用

量

月見草油

Evening

Primrose

Oil

0.1357 30

含 r-亞麻油酸，鎂，鋅，維生素 C，

E，B6，菸鹼酸，黃色，帶有藥草味，

壓榨月見草種類而得。又名晚櫻

草，具有多項治療功能，具有改善

濕疹、消炎、軟化皮膚等功能，適

合老化及乾燥皮膚。對傷口癒合，

指甲發育，頭皮的相關問題也頗有

助益，適合老化及乾燥皮膚。只需

要使用一點就有相當的效果。但屬

<10%

於軟性油脂且沒什麼泡沫，通常以

superfatting 或 10%的比例與其他基

礎油調合使用。油需在冷藏庫中保

管。

玫瑰果油

Rosehip

Oil

0.1378 16

含 r-亞麻油酸、脂肪酸、檸檬酸、

維生素 A、C。深黃色(淡褐色)，有

一點淡淡的苦味。r-亞麻油酸是一種

必頇脂肪酸，對生殖系統相當有幫

助，對於抗老化也很有功效，對多

發性硬化症，關節炎，高血壓，膽

固醇過多等均頗有助益。適用於一

般性肌膚與老化肌膚，可幫助肌膚

柔軟，美白，防皺，對妊娠紋的效

果也不錯，它同時具有讓組織再生

的功效，可有效改善疤痕，暗沉，

青春痘等，適合受損及疲勞過度的

肌膚，對保持肌膚的水份成效很

好，也可預防因日曬造成的色素沉

澱。玫瑰果油屬於特殊用途的治療

<10%

用油。

小麥胚芽

油

Wheat

Germ Oil

0.131 58

含維生素 A、B1、B2、B6、D、E，

不飽和脂肪酸：亞麻油酸、亞麻脂

酸、油酸、卵磷脂、礦物質：鐵、

鋅、磷、鈣、鎂。未精製小麥胚芽

油含有豐富的維他命 E，不可或缺

的脂肪酸及 Octacosanol 成分，具有

增加人體精力與耐力， 增加血液吸

取更多氧氣，也由於其含豐富的具

天然抗氧化防酸敗功能的維他命

E，所以小麥胚芽油常被用來加入其

他基底油中，以延長保存期限，可

使複方精油延長保存期。它同時含

有脂肪酸，可以促進皮膚的再生，

對乾裂的皮膚相當滋潤，也有去疤

的效果，對於乾性，黑敤，疤痕，

<5%

濕疹，妊娠紋等都有滋養的功效。

運動後，特別適合以小麥胚芽油皂

沐浴，因為它能舒緩疲憊的肌肉。

對麵粉製品過敏的人，通常也不適

合使用小麥胚芽油皂。小麥胚芽油

本身容易氧化，開封後最好保存在

冰箱中。

山茶花油

Camellia

Oil

0.1362 108

又名椿油、苦茶油；油脂中不飽和

脂肪酸--油酸佔 80%以上，易氧化的

亞油酸成分則較橄欖油少，因此為

比橄欖油耐用、安定的油；惟缺點

是油酸比例高，不易起泡。適合作

為洗髮皂，適合加入白檀和柑橘精

油，使用後感覺清爽、有彈性，且

香味清爽高貴。

含有豐富蛋白質，維他命 A 與 E，

滋潤性極佳，營養價值和安定都

高，能提升髮膚保濕能力，滲透力

極佳，可形成很薄一層保護膜，能

防護紫外線與空氣污濁。

大麻籽油

Hempseed

Oil

0.1345 39

有美麗的墨綠色，保濕效果非常的

好，做出的手工皂成品細緻，但保

存

期限短，不適合作基油，適合作

superfatting 屬於軟性油脂且沒什麼

泡沫。

<30g

可可脂

Cocoa Oil

0.137 157

巧克力是由可可豆發酵烘烤製成，

而其中的種子壓榨後，就是白色固

體塊狀的可可脂。可可脂會在肌膚

表面形成保護膜，留住水分，保持

肌膚濕潤；但因它的分子結構較

大，不容易被皮膚吸收，最好搭配

橄欖油、蓖麻油等較容易被肌膚吸

收的滋潤油。有股香香的巧克力味

道，對皮膚很滋潤，能使肌膚柔軟。

具有高效能的保濕柔膚作用，對於

<15%

常在乾冷的冷氣房工作，或是必頇

冒著寒風吹拂的冬天外出的人，提

供良好的保護，也可以使手工皂變

得比較硬。

乳油木果

脂

Shea

Butter

0.128 116

又稱為雪亞脂，常溫下為固體狀

態，淡淡的米黃色，除具滋潤的特

性外亦有吸收紫外線的效果，是天

然的防曬品；油脂中含有植物固醇

(Phytosterols)及維生素 E，具有肌膚

修復、抗炎、及癒合的功能，對搔

癢等肌膚發炎情形具有神奇的功

效。含有非常優良的保濕效果，還

有緩和及軟化皮膚的功能，對皮膚

非常溫和，最適合嬰兒及過敏性皮

膚的人用，可以製造較硬且像 Cream

一樣泡沫的香皂，與荷荷芭油一

樣，最適合 Superfatting。

20%

夏威夷堅

果油

0.135 24

因為只有夏威夷才有出產這種油，

價格非常昂貴且很難買的到手。有

Kukui Nut

Oil

好幾百年夏威夷人都拿來治療皮膚

曬傷及乾燥老人皮膚。加上，研究

報告指出可以改善青春痘，濕疹之

類的皮膚病，保濕效果良好，只需

要使用一點就有相當的效果，屬於

軟性油脂且沒什麼泡沫。

澳洲堅果

油

Macadamia

Nut Oil

0.139 119

含礦物質，蛋白質，多重不保和脂

肪酸，棕櫚烯酸；黃色，主產於澳

洲，味較重類似堅果，質地厚而滋

潤性佳，是清爽的油脂。含有皮膚

形成油脂保護層所需的營養素，特

別是它的油性溫和不刺激，延展性

良好，具有油膩感而滲透性佳，對

各種精油的溶解度高，保濕霜的好

材料，可使肌膚柔軟而有活力，保

護細胞膜及滋潤保濕，在做身體護

膚乳液時也可添加，來增加潤滑度

與滋養性。使用起來相當方便，通

常以 10%的比例與其他基礎油調合

10%~20%

使用。含 20%以上的棕櫚油酸，有

助於皮膚細胞再生、修復傷口；使

用夏威夷堅果油做成的肥皂，顏色

為帶淺粉的乳白色，具有堅果香

味，起泡力較橄欖油好、洗完後感

覺滋潤、清爽柔和，適合作為洗臉

或受損洗髮皂；只要調配整體油

10~20%即可發揮效果。

澳洲胡桃

油

Macadamia

Oil

0.139 119

和荷荷芭油一樣，它的成分非常類

似皮膚的油脂，保濕效果絕佳易被

皮膚吸收，對老化或是受損肌膚，

有幫助肌膚修復的效果，價格昂貴

且很難買的到手。是屬於軟性油脂

且沒什麼泡沫。是清爽的油脂。

<6%

米糠油

Rice Bran

Oil

0.128 70

含豐富維他命 A、E、胺基酸、蛋白

質、植物固醇、角鯊烯等不皂化物，

是必頇脂肪酸及抗氧化營養物質的

傑出來源，而必頇脂肪酸及抗氧化

營養物質能提升整體的良好健康。

20%~40%

(或<20%)

米糠油能帄滑的流動且適度的滲透

到肌膚，不會有沾手黏膩的油質

感。在手工皂的應用上，適當的添

加比例為 20%~40%，可以得到清爽

的使用感。洗完後皮膚會有柔滑舒

適感。起泡性及抗硬水性都不錯，

適當的搭配其他脂肪酸可以改善容

易糊化的缺點。是清爽的油脂。其

功效類似小麥胚芽油，但價格卻較

便宜，可達到柔軟肌膚、美白抑制

細胞老化，米糠中的神經胺糖，亦

具有抑制黑色素生長的功效。對米

糠過敏者，不能使用。

芒果脂

Mango

Butter

0.1371 146

由芒果萃取出來的黃色油脂，無任

何香味，保濕效果強，可以作出對

皮膚溫和及泡沫像 Cream 一般的香

皂，鹼化值與 Shea Butter 一樣，可

以相互代替使用。與其他基礎油約

15%之之內，或 superfatting 時以 5%

20%

之內。

白油

Vegetable

Shortening

0.135 115

就是烘焙點心常用的白油，以大豆

等植物提煉；用來做皂泡沫穩定、

溫和，使成品質感更加厚實及堅硬。

<50%

豬脂

Lard

0.138 139

豬脂屬於動物性油脂，因為便宜又

容易取得，手工香皂的歷史上一直

有它的蹤跡。豬脂可以做出泡沫豐

富且白白的皂。但是配方必頇配合

椰子油和棕櫚油，以避免成品太

軟、在冷水下洗滌效果不佳等缺點。

<70%

牛油

Tallow

0.141 147

牛油做出的皂很白，堅硬厚實，溫

和且泡沫穩定持久。

<70%

動物油

Animal Fat

如果不是素食者，動物油其實是製

作肥皂的優質材料。碘值低是動物

油的普遍特性，動物油皂質地硬，

使用壽命自然增加，更是配合其他

碘值高、營養成分高油脂的好搭

檔；價格低也是一項優點，台灣以

豬油(lard)、西方國家以牛脂或羊脂

(tallow)取得較易，雖然得自己炸

油，但相對成本降低許多；又或是

選擇大賣場販售炸好的包裝動物

油，也很方便。豬油的成分溫和，

泡沫柔細；牛羊脂的皂化速度快，

泡沫持久，但屬於敏感性肌膚的過

敏源。另外，從羊毛腺體萃取的羊

毛脂(lanolin)，與羊脂不同，比較不

受素食者反感，它的滋潤度相當

高，從市售綿羊油產品眾多即可窺

見一二；但羊毛脂也是過敏源之

一，用量上最好低於 5%。

參、 生 質 油 介 紹

（ 1）製 作 方 法 主 有 四 種，分 別 為：直 接 混 合 使 用 、

微 細 乳 化、熱 分 解、和 轉 酯 化 反 應。而 本 實 驗 是 以「 轉

酯 化 反 應 法 」 製 作 生 質 柴 油 。 轉 酯 化 亦 稱 醇 化 ， 為 醇

類 與 三 酸 甘 油 酯 之 間 的 化 學 反 應 ， 遠 裡 是 利 用 醇 類 與

植 物 油 中 的 三 酸 甘 油 酯 反 應 ， 固 其 反 應 與 酯 類 的 生 成

反 應 相 似 ， 化 學 反 應 如 下 所 示 。

圖 2-2 生產原理

（2）生質柴油特性表

表 2-1 生產柴油的特性

特 點 說 明

廢棄逸出利點 減少 PM、CO 及 THC

更換原有設備 不需要

引擎調整 不需要

安全性 沒有危險燃氣的爆炸

扭力 與石化柴油一樣

煞車馬力 與石化柴油一樣

燃料比率 與石化柴油一樣

ＢＴＵ／加侖 128,000VS.130,500(石化柴油)

十六烷值 石化柴油高，（55VS.45#2 石化柴油

耐冬性 可用石化柴油防凍化劑

潤滑性 比石化柴油更好

供應 每年最低可供應四千萬加侖，大約為全美國市區公車

所需 20/80 混合油

運輸與儲存 與石化柴油一樣

應用性 立即

來源 在美國可生產而且可再生的原料，諸如，植物油、牛

酯及廢油炸油

製造 生產甲基酯與肝油的製造過程

熱能安全保障 在美國可生產 220 億磅油酯及牛酯，具有充分的生產

能力

熱能帄衡 產生生質柴油的單位熱能最低 2.5 單位的燃油熱能

（3）生質柴油製作流程圖

圖 2-3 生產柴油製作流程

（4）生質柴油製作過程

第一步驟：

回鍋油以糖果襪過濾雜質。

圖 2-4 過程圖一

第二步驟：

氫氧化鈉溶於甲醇中。

圖 2-5 過程圖二

第三步驟：

廢油倒入氫氧化鈉甲醇溶液反應。

圖 2-6 過程圖三

第四步驟：

設定六十度Ｃ轉酯化反應一個小時。

圖 2-7 過程圖四

第五步驟：

將柴油層取出中和水洗。

圖 2-8 過程圖五

第六步驟：

成品。

圖 2-9 過程圖六

（5）生質柴油之優缺點

表 2-2 生質柴油之優缺點

優點 缺點

ａ、黑煙少 ａ、啟動馬力小

ｂ、味道好 ｂ、較耗油

ｃ、潤滑度好 ｃ、價格高

ｄ、儲存安全

肆、直噴式引擎分析

汽 車 的 動 力 來 源 有 許 多 種 (汽 油 、 柴 油 、 L P G、 電

動 及 油 電 混 合 等 )，以 目 前 的 使 用 狀 況 而 言 仍 是 以 汽 油

及 柴 油 為 燃 料 的 引 擎 為 主 要 的 動 力 。 主 要 的 原 因 除 了

燃 油 的 能 量 密 度 高 之 外 ， 另 一 個 原 因 是 這 兩 種 引 擎 已

有 近 百 年 的 使 用 與 發 展 的 歷 史 ， 工 程 界 對 於 這 兩 種 引

擎 不 但 熟 悉 且 有 多 年 的 研 發 經 驗 ， 使 得 兩 種 引 擎 便 宜

且 可 靠 而 好 用 。 但 由 於 石 油 價 格 的 上 漲 ， 近 年 來 才 有

L P G (液 態 天 然 氣 )， 電 動 車 (一 般 電 池 或 燃 料 電 池 )， 氫

能 車 乃 至 於 油 電 混 合 車 的 研 發 ， 雖 然 部 份 的 技 術 已 商

品 化 ，但 除 了 與 汽 油 引 擎 類 似 的 L P G 引 擎 外 仍 不 普 及

且 價 格 偏 高 。 柴 油 引 擎 因 為 它 所 產 生 的 高 扭 力 及 較 低

的 運 轉 速 度 ，多 半 應 用 於 船 舶 、重 型 車 輛 (街 道 上 常 見

的 公 車 、 卡 車 )及 大 型 機 具 (廠 中 的 堆 高 機 、 挖 土 機 )；

而 汽 油 引 擎 的 輕 巧 及 低 污 染 ， 運 轉 精 緻 且 適 合 高 速 運

轉 ， 可 應 用 於 汽 機 車 、 割 草 機 等 小 型 機 具 及 小 型 螺 旋

槳 飛 機 等 ， 近 年 來 由 於 柴 油 引 擎 的 改 進 越 來 越 多 因 而

轎 車 及 商 旅 車 採 用 小 排 氣 量 的 柴 油 引 擎 也 愈 來 愈 多 ，

尤 其 政 府 參 加 W T O 後 的 政 策 改 變 (我 國 於 2 0 0 4 年 1 月

1 日 開 放 柴 油 小 客 車 進 口 )使 得 柴 油 車 小 客 車 在 台 灣 市

場 的 佔 有 率 逐 漸 增 加 也 引 起 了 許 多 人 對 柴 油 引 擎 的 興

趣 。

汽 油 引 擎 四 行 程 之 運 作 原 理 是 先 將 汽 油 經 化 油 器

與 空 氣 混 合 送 入 汽 缸 之 內（ 進 氣 行 程 ），接 著 活 塞 開 始

壓 縮 油 氣（ 壓 縮 行 程 ），當 壓 縮 行 程 結 束 時， 火 星 塞 點

燃 汽 油 爆 發 產 生 動 力 ， 最 後 排 氣 門 打 開 將 燃 燒 後 的 廢

氣 排 出 ， 而 二 行 程 汽 油 引 擎 則 是 將 排 氣 與 進 氣 合 而 為

一 節 省 了 两 個 行 程 ， 但 也 因 此 增 加 了 空 氣 污 染 。

柴 油 引 擎 運 作 原 理 與 汽 油 不 同 的 是 柴 油 引 擎 先 將

空 氣 吸 入 汽 缸 內（ 進 氣 行 程 ）， 活 塞 再 壓 縮 空 氣（ 壓 縮

行 程 ），當 空 氣 被 壓 縮 後 形 成 高 熱，此 時 將 柴 油 噴 入 即

會 開 始 燃 燒 （ 動 力 行 程 ）， 最 後 再 將 燃 燒 後 的 廢 氣 排

出 。 為 了 不 同 的 目 的 ， 噴 油 的 方 式 有 許 多 種 ， 以 常 用

在 小 型 車 的 共 軌 式 噴 射 系 統 為 例 ， 其 原 理 是 由 高 壓 泵

浦 將 燃 油 加 壓 ， 輸 送 至 具 有 調 壓 閥 之 共 用 油 軌 中 ， 油

軌 中 的 燃 油 分 別 由 噴 油 嘴 注 入 各 汽 缸 中 。 共 軌 式 噴 射

引 擎 由 引 擎 控 制 系 統 ( E C U )

來 控 制 高 壓 泵 浦、調 壓 閥 及 噴 油 嘴 等 元 件 之 運 作，E C U

能 依 據 當 時 之 引 擎 負 載 及 轉 速 準 確 地 調 整 噴 油 量 ， 讓

引 擎 運 轉 順 暢 以 降 低 運 轉 噪 音 及 排 污 量 。 因 共 軌 式 噴

射 系 統 之 噴 油 泵 浦 體 積 及 重 量 比 傳 統 引 擎 小 ， 使 得 引

擎 重 量 也 較 輕 。 柴 油 引 擎 與 汽 油 引 擎 在 機 械 特 性 上 的

差 異 如 表 一 。

表 一 、 柴 油 引 擎 與 汽 油 引 擎 (四 行 程 )在 機 械 特 性 上 的

差 異

汽 油 引 擎

柴 油 引 擎 (共 軌 式 噴 射 引

擎 )

燃 油 汽 油 柴 油

進 氣 混 和 氣 純 空 氣

點 火 方 式 火 花 點 火 壓 縮 點 火

壓 縮 比 6 ~ 1 1 1 4 ~ 2 3

負 載 控 制 方 式 控 制 混 合 比 控 制 燃 油 量

空 燃 比 1 3 ~ 1 7 1 6 以 上

爆 炸 壓 力 5 0 ~ 7 0 b a r 6 0 ~ 9 0 b a r

熱 效 率 2 5 ~ 3 0 % 3 5 - 5 0 %

燃 料 之 霧 化

利 用 空 氣 流 動 造

成 之 低 壓 或 高 壓 噴

嘴 使 汽 油 霧 化

使 用 高 壓 噴 嘴 使

柴 油 霧 化

最 高 轉 速 7 5 0 0 r p m 或 以 上 4 5 0 0 r p m 左 右

廢 氣 溫 度 高 低

引 擎 重 量 輕 重

（1）日本野馬牌 柴油發電機之簡介

圖 2-10 日本野馬牌 柴油發電機

YANMAR YDG2700E

表 2-3 發電機之基本資料

發電機

型式 雙機,旋轉磁場

頻率 50HZ

最大交流輸出 2.2KVA

持續交流輸出 2.0KVA

直流輸出 12-8.3 V-A

電壓 220V

功率因數 100%

相數 單相

勵磁系統 自激勵

表 2-4 發動機之基本資料

發動機

型號 L70AE-D ( E ) GY

型式 垂直空冷四沖程柴油發動機

排量 211( 1 12. 88)c.c.(cu. In)

持續功率輸出 3.8 / 3 0 0 0hP / rpm

啟動系統 手動或手電集合

燃燒系統 直噴式

調速系統 離心式

燃油 柴油（BS-AI 級或類似級別)

燃油箱容量 7 . 2 ( 1 . 9 )

lit ( U . S . gal . )

滑油容量 0 . 8 ( 0 . 21 )

lit ( U . S . gal . )

持續遠續時間（油箱滿油） 7.0

噪音（ 7 m） 79

尺寸長寬高 590 X 4 1 6 X 500

（手啟動） ( 22 . 23 X 16 . 38X 1 9 . 69 ）mm（ in . )

淨重 54 ( 119 ) kg ( lbs )

（ 2） 柴 油 引 擎 之 優 缺 點 整 理

柴 油 引 擎 之 優 點

1、 柴 油 便 宜 ， 運 轉 費 用 便 宜 。

2、 柴 油 閃 火 點 高 ， 純 放 安 全 。

3、 引 擎 熱 效 率 高 。

4、 燃 料 消 耗 低 。

5、 轉 速 變 化 範 圍 大 ， 扭 距 小 ， 容 易 操 作 。

6、 不 會 因 為 混 合 比 太 濃 或 是 太 淡 而 產 生 發 動 不

易 。

7、 排 放 的 廢 汽 含 毒 性 比 汽 油 低 。

8、 汽 缸 直 徑 比 汽 油 引 擎 大 ， 受 爆 震 限 制 小 。

9、 運 轉 帄 穩 ， 中 途 不 易 熄 火 。

貳 、 柴 油 引 擎 之 缺 點

1、 冬 天 寒 冷 時 不 易 發 動 。

2、 發 動 引 擎 需 要 較 大 的 力 氣 來 轉 動 啟 動 手 柄 。

3、 易 發 生 狂 車 跟 引 擎 反 轉 現 象 。

4、 體 積 龐 大 笨 重 搬 動 不 易 。

5、 震 動 大 ， 引 擎 運 轉 聲 音 大 ， 持 久 操 作 比 較 容 易

疲 憊 。

6、 噴 油 系 統 精 密 ， 維 修 造 價 費 用 昂 貴 。

7、 引 擎 構 造 必 頇 堅 固 耐 用 ， 所 以 成 本 高 。

8、 加 速 不 靈 敏 ， 瞬 間 爆 發 力 較 差 。

9、 調 整 不 良 容 易 產 生 黑 煙 ， 造 成 空 氣 污 染 。

第 三 章 研 究 規 劃 與 過 程 分 析

一 、 生 質 柴 油 的 製 程

材 料 ： 豬 油 5 0 0 c c、 氫 氧 化 鈉 6 g、 甲 醇 1 0 0 c c

1 . 首 先 氫 氧 化 鈉 溶 入 甲 醇 ， 用 玻 璃 棒 慢 慢 攪 拌 ，

直 到 氫 氧 化 納 完 全 溶 解 於 甲 醇 ， 倒 進 攪 拌 機 ，

接 下 來 把 5 0 0 c c 的 棕 櫚 油，也 一 起 倒 入 攪 拌 約 五

分 鐘 。

2 . 另 外 準 備 一 個 鐵 容 器 ， 把 之 前 步 驟 1 . 攪 拌 好

的 溶 液 倒 入 ， 再 準 備 一 個 電 磁 爐 加 熱 到 六 十 五

度 ， 趁 溫 差 不 會 很 大 時 ， 立 刻 拿 到 攪 拌 機 繼 續

攪 拌 約 十 分 鐘 ~十 五 分 鐘 。

3 . 溶 液 會 逐 漸 形 成 兩 層 ， 上 層 為 生 質 柴 油 ， 下 層

是 甘 油 ， 取 出 生 質 柴 油 部 份 。

4 . 為 了 使 油 更 清 澈 ， 接 下 來 進 行 水 洗 動 作 將 殘 留

在 生 質 柴 油 內 之 甘 油 洗 掉 ， 連 續 水 洗 三 次 。

5 . 接 下 來 將 生 質 柴 油 煮 沸 ， 以 蒸 發 水 分 ， 讓 生 質

柴 油 更 加 清 澈 。

以下為各個步驟之圖示。

第一步驟：氫氧化納先融入甲醇 6 公克 NAOH & 100CC 甲醇

第二步驟：加油加熱到六十度

第三步驟：倒入氫氧化納融入甲醇的水

第四步驟：架上旋轉機器

第五步驟：控制在六十度

第六步驟：然後開始做反應，反應一個小時

第七步驟：架上冷卻管，以免過熱吸入甲醇的毒害

第八步驟：反應完之後

第九步驟：上面是生質柴油，下面是甘油

第十步驟：把生質柴油漏出來

第十一步驟：水洗

第十二步驟：加入比例 1:1 的油跟水

第十三步驟：然後攪拌，加熱到六十度，半個小時

第十四步驟：分離油跟水

第十五步驟：因為分解不完全，所以利用超音波分離機

第十六步驟：用兩個等重之瓶子，裝入失敗的油跟水

第十七步驟：約十分鐘之後，看見油跟水分離

第十八步驟：抽上面的油，來反應

第十九步驟：倒入瓶子裡面加熱

第二十步驟：加熱到六十度，反應約一個小時

第二十一步驟：油跟水分離取上面的油

油的黏稠度檢測

生 質 柴 油 優 點 ：

有 較 好 的 潤 滑 性 能 ， 使 噴 油 泵 、 發 動 機 缸 體 和 連 杆

的 磨 損 率 降 低 。

由 於 含 硫 量 低 ， 使 得 二 氧 化 硫 和 硫 化 物 的 排 放 量

低 ， 可 減 少 3 0 %的 排 放 量 ， 有 催 化 劑 時 可 減 少 排 放

量 7 0 %以 上 。

生 質 柴 油 中 不 含 對 環 境 造 成 污 染 的 芳 香 族 烷 烴，因

而 廢 氣 對 人 體 損 害 程 序 遠 低 於 礦 物 柴 油 。

可 減 少 石 油 進 口 量 ， 以 減 輕 對 進 口 石 油 的 依 賴 。

降 低 空 氣 污 染 並 避 免 或 減 輕 罹 患 公 眾 疾 病 危 險 。

可 替 代 石 化 柴 油 的 燃 料 或 燃 料 添 加 劑 。

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二、柴油發電機維護與測試

壹、柴油發電機

圖 3-11 柴油發電機

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貳、這個地方，它叫＂噴油嘴＂是跟汽油引擎不同地方之一

圖 3-12 噴油嘴

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參、啟動開關

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圖 3-13 啟動開關

肆、調整油門及開關

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圖 3-14 調整油門及開關

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伍、調整完試拉啟動繩

圖 3-15 調整完試拉啟動繩

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陸、調節發電開關

圖 3-16 調節發電開關

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圖 2-28 店家

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圖 3-29 店家招牌

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圖 3-31

圖 3-32

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第 四 章 結 論

造 成 溫 室 效 應 的 氣 體 中 ， 最 主 要 的 是 二 氧 化 碳 ，

其 次 是 氧 化 亞 氮 、 甲 烷 和 氟 氯 碳 化 物 及 臭 氧 ， 這 些 污

染 物 主 要 是 燃 燒 石 化 原 料 （ 例 如 ： 煤 、 石 油 ） 所 產 生

的 。 發 動 機 燃 燒 排 放 的 廢 氣 攫 住 了 應 散 發 到 太 空 中 的

熱 ， 使 得 原 來 的 溫 室 效 應 更 加 強 化 ， 導 致 了 地 球 帄 均

溫 度 的 上 升 ， 或 所 謂 的 全 球 溫 暖 化 現 象 。 全 球 溫 度 的

上 升 會 使 得 海 帄 面 升 高 、 改 變 降 雨 量 及 某 些 地 區 的 氣

候 。 小 型 柴 油 引 擎 是 台 灣 夜 市 常 見 動 力 來 源 ， 其 最 大

優 點 是 1、 便 宜 ， 運 轉 費 用 便 宜 。 2、 柴 油 閃 火 點 高 ，

純 放 安 全 。 3、 引 擎 熱 效 率 高 。 4、 燃 料 消 耗 低 。 5、 轉

速 變 化 範 圍 大 ， 扭 距 小 ， 容 易 操 作 。 6、 不 會 因 為 混 合

比 太 濃 或 是 太 淡 而 產 生 發 動 不 易。 7、排 放 的 廢 汽 含 毒

性 比 汽 油 低 。 8、 汽 缸 直 徑 比 汽 油 引 擎 大 ， 受 爆 震 限 制

小 。 實 驗 結 果 得 知 ： 動 植 物 油 直 接 倒 入 引 擎 中 不 易 啟

動 ， 需 要 預 熱 處 理 後 效 果 才 好 一 些 。 經 過 轉 換 成 生 質

油 後 ， 情 況 改 善 很 多 ， 但 仍 有 比 較 耗 油 的 現 象 ， 而 且

有 腐 蝕 及 漏 油 現 象 ， 需 更 換 墊 片 及 調 高 噴 射 壓 力 。 處

理 後 的 生 質 油 市 很 好 的 清 淨 替 代 能 源 。