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2011 年 07 月 31 日 / ctkuo

汽車與生質燃料(一) 美國汽油名稱的數值比較低?淺談汽油

美國加油站的油槍按鈕,攝於Champaign, Illinois。

 
作者:歐陽孚

 
《前言》

 
我們《生質能源趨勢》專欄文章,旨在藉著提供經過整理與消化後的資訊,協助讀者們快速了解生質能源的特定主題。前幾回專欄大致勾勒出了生質能源的背景與範疇,然而有些讀者還是對生質能源在日常生活的應用面感到疑惑。其實舉個最簡單的例子,通常在一般的加油站,我們都可以看到生質燃料的蹤影,幾十年來汽車工業也早已為生質能源的應用做出了許多改變。因此這次新的專欄,就讓我們來聊聊《汽車與生質燃料》,一起看看生質能源如何影響我們的生活吧!


 
剛來到美國時,我對於加油站內汽油的名稱很納悶,因為台灣加油站販售的油品是:92無鉛、95無鉛與98無鉛三種級別的汽油,但美國這裡的則是:87 (Regular)、89 (Plus)、與93 (Premium)。中學課本教我們汽油名稱的數值代表抗爆震程度,數值越高代表抗爆震程度越高。而美國汽油的數值低了一截,難道是因為美國車商與車主對於爆震比較不在乎嗎?

 
爆震(Knocking)與辛烷值(Octane Number)

 
要討論這個問題,首先需從何謂引擎爆震與辛烷值談起。引擎工作週期的四個動作(行程)依序為:進氣、壓縮、點火(或稱「爆炸」)、排氣,然而在「點火」行程開始之前,如果「壓縮」行程帶來的高壓使得油氣自燃,就會產生不正常的爆炸與震動,這就是所謂的爆震(Knocking)。由於爆震會造成引擎結構損害,因此如何改良油品成分以降低爆震程度便是提升汽車性能的一大課題。

 
為了定義爆震程度,工程師定義「辛烷值」並以其作為測量標準。這個標準將爆震現象很小的液體燃料異辛烷的辛烷值定為100,爆震現象很嚴重的正庚烷則定為0。如果有一種燃料其爆震程度相當於60%的異辛烷與40%的正庚烷混和的效果,那麼其辛烷值就是60。但辛烷值的數值並不侷限於0~100,例如:正辛烷的數值小於0、甲苯則高於100。所謂「92無鉛汽油」就是辛烷值為92、不含有鉛添加劑的汽油。

台灣的加油站,攝於台北市。

 
辛烷值測定方式
 
定義了單位,還需要定義測量方式。就像是用水銀溫度計測「體溫」一樣,口腔、腋下的數值都可以反映人體的溫度,但同一時間這兩處的溫度在溫度計上的讀數卻略顯不同。幾種重要的辛烷值量測法簡介如下:
研究法(Research Octane Number, RON):研究法注重的是試驗引擎在中、低轉速時,油品的抗爆震表現。台灣與世界上的大多數國家都採用此種方式。
馬達法(Motor Octane Number, MON):馬達法測量的是試驗引擎於高轉速或高荷重的抗爆震表現。一般而言,同一油品 MON的數值會低於RON。
抗爆指數(Anti-Knock Index, AKI):取RON與MON的平均,也就是(R + M)/2,以綜合考量油品於不同引擎工作條件下的抗爆震表現。採用此種方法的國家有:美國、加拿大、巴西…等。

因此我們可以清楚看到,汽油名稱內數值的差異其實來自於計算基準的不同。AKI:87、89、91、93的油品,分別相當於RON的91、93、95、98。

黃色按鈕上緣標記了AKI的計算公式:(R+M)/2

 
選用適合的燃料

 
一般而言,選用汽車使用手冊內建議的油品就可以了,不需要特別追求較高的RON或是AKI數值。通常高轉速、高扭力的性能車建議使用高指數的油品,是因為它們的引擎壓縮比較一般車輛來得高,一般車輛加入這些油品不但無法發揮它們的效能,反而會因為達不到理想的壓縮比造成燃燒不完全、徒增空氣汙染,實際助益不大。台灣各個加油通常都提供92、95、98三種汽油,然而美國並不是所有加油站都提供87、89、93。在洛磯山脈(Rocky Mountain)地區的加油站,通常最高只能買到91汽油,而最低卻可以看到85。這是因為在高海拔地區空氣較為稀薄,引擎在「進氣」行程所能夠吸進的空氣較少,在每個工作週期內要達到完全燃燒所需消耗的汽油降低,因此平地應該使用87汽油的化油器汽車,在高山地區使用85完全沒有問題。

 
E85汽油不等於85汽油
 

E85酒精汽油的按鈕會特別標示

 
近年來在美國推動生質燃料的浪潮下,許多加油站開始販售「E85酒精汽油」,E85指的是每一單位的燃料內,有85%是酒精(ethanol)、剩下的15%則是汽油,因此此處的85並非AKI指數,而是酒精含量;實際上E85汽油的AKI約在94到96之間,比起一般Premium等級的汽油有更好的抗爆震表現。需要注意的是:如果是低酒精含量的酒精汽油,例如台灣目前推行的E3汽油,不需要使用特別的引擎,一般車輛即可以完全相容,事實上美國許多加油站的一般汽油也已經摻入少量酒精,因此低含量酒精汽油是相當常見的燃料;但是到了E85這種高含量酒精汽油時,由於汽油的燃燒表現大部分取決於酒精而非汽油,引擎需要特殊構造才能適應,因此一般車輛如果誤加E85酒精汽油,會嚴重損害引擎,不可不慎。

 
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