18 世紀開始,工業革命的浪潮從歐洲席捲全世界,到了 19 世紀末,汽油與柴油內燃機引擎陸續被發明出來,從此之後,汽車徹底改變了人類移動的方式,並促進全球各國經濟發展與貨物往來。直到今日,汽油與柴油仍然是生活中不可或缺的產品,或許你沒開車,但無論從食、衣、住、行等層面來看,汽柴油仍很大程度地間接影響你的生活。
「性質」要求與「性能」要求大不同
首先,我們要知道汽柴油是一種從石油提煉出來、經過加工後製的石化產品,與一般大眾最直接的關聯就是用作交通工具的燃料,特別是汽車;而汽柴油在本質上都是一種碳氫化合物混合液體,不過兩者還是有所差異,汽油屬於輕質石油產品,而柴油特性則介於汽油與重油(大型鍋爐或大型船艦之燃料)之間。
進一步來說,無論是汽油或柴油產品,均須符合「國家標準」,簡單講就是最低要求標準,這是國家為了讓汽柴油商品規格化、統一化所必要之措施;然而就像汽車配備有標配及選配一樣,除了國家的性質要求,廠商也能針對產品的品質進行「性能」要求,白話文講就是最高要求標準,而追求高「性能」標準的目的,就是希望藉由優良的產品品質,提升自身競爭力、並加強消費者購買意願與信心。
汽柴油品的國家規範標準
汽柴油作為一種在臺灣販售的商品,自然受到國家規範管制。事實上,無論中油或台塑、亦或是從國外進口用於販售的汽柴油,都必須符合其性質規範,汽油對應的是 CNS 12614 規範,而柴油則對應 CNS 1471 規範。
以 CNS 12614 與 CNS 1471 內容分析,雖然兩者規範的指標不同,但以指標所規範的範圍來看,可分有最小值、最大值、區間值(數值必須介於一定範圍),最大值與最小值顧名思義,指的是測量的數據不得高於或低於特定數值,而區間值則是指測量的數據必須在特定的範圍內。
舉例來說,根據 CNS 12614 規定,不論是 92、95、98 無鉛汽油,其密度必須在 0.720 至 0.775 之間(單位 g/ml,溫度 15℃),此屬於區間值,密度只要介於兩者之間即可;另一項指標辛烷值,則明確規範 92 無鉛汽油的辛烷值最小值為 92、95 無鉛汽油為 95、98 無鉛汽油為 98,這就屬於最小值的規範範圍。
無鉛汽油 CNS 12614 規範
項目 | 無鉛汽油 | |||
Items | 最大/最小值 | 92UL | 95UL | 98UL |
密度:at 15℃,g/ml | Min. | 0.720 | ||
Max. | 0.775 | |||
辛烷值 | Min. | 92 | 95 | 98 |
雷氏蒸氣壓: at 37.8℃,kPa | Max. | 60 | ||
銅片腐蝕性:3hr at 50℃ | Max. | No.1 | ||
氧化穩定性:100℃ | Min. | 240 | ||
膠含量:mg/100ml | Max. | 4 | ||
氧含量:(m/m) | Max. | 2.7 | ||
苯含量:(v/v) | Max. | 1.0 | ||
芳香烴含量(v/v) | Max. | 35 | ||
烯烴含量 (v/v) | Max. | 18 | ||
硫含量:mg/kg | Max. | 10 | ||
鉛含量:g/L | Max. | 0.013 | ||
燃料乙醇含量:(v/v) | Max. | - | ||
水容限(相分離)溫度,℃ | Max. | - | ||
蒸餾溫度: Distillation temperature,℃ | ||||
10%(v/v),evaporated | Max. | 70 | ||
50%(v/v),evaporated | Max. | 121 | ||
90%(v/v),evaporated | Max. | 190 | ||
End point | Max. | 225 | ||
蒸餾殘餘:%(v/v) | Max. | 2.0 |
柴油 CNS 1471 規範
項目 | 柴油 | |
Items | 最大/最小值 | |
十六烷指數 | Min. | 48 |
密度:at 15℃,kg/m3 | Min. | 820.0 |
Max. | 825.0 | |
多環芳香烴含量:%(m/m) | Max. | 11 |
含硫量:ppm(mg/kg) | Max. | 10 |
閃 點:℃ | Min. | 55 |
殘碳量:在10%蒸餾殘渣之含碳量, %(m/m) | Max. | 0.3 |
灰 份:%(m/m) | Max. | 0.01 |
水份及沉澱物:%(v/v) | Max. | 0.05 |
氧化穩定性:g/m3 | Max. | 25 |
潤滑性,校正磨痕直徑: at 60℃,μm | Max. | 460 |
動力黏度:at 40℃,mm2/s | Min. | 2.0 |
蒸餾溫度:℃ 95%(v/v) recovered temp. | Max. | 360 |
流動點:℃ | Max. | -3 |
超越國家標準規範、5 億 5 千萬打造「引擎試驗工場」
瞭解汽柴油產品的國家規範後,我們可以知道,理論上不管是購買中油或台塑的油品,其基本的「性質」是差異非常微小、甚至沒有差異的。為了符合國家規範,台塑石化在單一煉廠內,建置有認證實驗室與檢驗室,在油品出廠之前,進行逐批次、逐量的確實檢驗,目的在於確保出廠的油品符合國家標準。
不過,台塑石化並不滿足於國家規範的要求,事實上,他們認為國家規範只是最基本、最低的要求標準,而身為市場後進者的台塑石化,要吸引消費者青睞的關鍵,還是在於產品的優異品質。為了達到這個目的,台塑化便於 1999 年開始設計、2002 年建構完成,總計花費 5 億 5 千萬的「引擎試驗工場」,其目標就是要追求超越國家規範的汽柴油產品。
台塑石化引擎試驗工場的設計與建構,結合了英國 DSP、Schenck、中鼎工程等國內外知名大型企業,進行合作與技術指導等作業,最終打造出符合臺灣國家規範與 ISO 國際標準規範的引擎試驗工場。台塑引擎試驗工場依照其設計,可進行汽油 3 項、柴油 3 項的規範測試,而其主要訴求,是「超越」國家規範的引擎性能要求。
其中汽油 3 項包含:引擎進氣汽門與燃燒室積碳測試、油耗與廢氣排放測試、引擎性能 (馬力輸出) 測試;而柴油 3 項測試包含:輕型柴油引擎噴油嘴積碳測試、重型柴油引擎噴油嘴積碳測試、重型柴油引擎廢氣排放污染測試。
好還要更好,台塑石化加碼進汽門、燃燒室、噴油嘴的積碳試驗
根據台塑石化煉製廠的油品品質作業管制流程的規範,把關 CNS 國家規範標準的是認證檢驗室與實驗室;而超越國家標準、把關「性能」要求的則是引擎試驗工場,負責油品配方的摻配試驗,簡單講就是要調配出讓引擎性能與清潔性,在許可範圍內發揮最大效用的工作,而此「性能」要求並沒有被國家規範標準列入範圍內,因此可稱其為超越國家標準的要求。
首先,台塑化引擎試驗工場可獨立執行廢氣排放 692/2008/EC 試驗,以及油耗 1999/100/EC 指令。對車輛產業稍有認識的讀者應該都知道,此兩項試驗是新車於臺灣上市販售前、取得合格證的必要性檢測。
所謂的廢氣排放 692/2008/EC 測試、以及油耗 1999/100/EC 測試,都是在實驗室可完成的試驗,前者是針對車輛的廢氣排放標準,後者則為車輛的油耗標準。上述兩項測試都讓受測車輛固定於實驗室中,控制一切變因,並施予不同的操縱變因,例如引擎轉速、車速、怠速等狀態,來收集所需的數據。
汽油油耗比較 | |||
單位 | Km/L | 差異(%) | 測試方法: EU – NEDC 測試車:TOYOTA CAMRY 2.0 |
台塑 | 11.10 | 基準 | |
它牌 | 10.90 | -1.8 |
汽油廢氣排放比較 | ||||
單位 | 污染排放(g/km) | 測試方法:US FTP-75 測試車:TOYOTA CAMRY 2.0 | ||
CO | NMHC | NOX | ||
台塑 | 0.418 | 0.061 | 0.067 | |
它牌 | 0.531 | 0.077 | 0.083 |
而這些試驗並不在汽柴油的 CNS 規範之內,台塑之所以加碼上述的測試,是為了要驗證汽柴油的最終品質,必須高於市場競品標準,而要獲得最嚴謹的測試數據,建造完全自主運作的認證實驗室-也就是引擎試驗工場,就成為台塑石化追求最高品質的回應。
其次,引擎試驗工場可執行汽油引擎清淨性的 CEC F-20-98 試驗,其針對汽油引擎進氣汽門、燃燒室積碳性能的測試,用以檢視汽油引擎在長時間運轉之後,內部的積碳情況,若積碳情況愈少、代表其清淨性能愈高;進一步來說,就是用來評估要加入多少劑量的汽油清淨劑、在維持最佳效能的同時,又能兼顧引擎不積碳。
台塑化引擎試驗工場的 CEC F-20-98 試驗,是採用規範引擎(如 Mercedes-Benz M111 2.0 升引擎、或國產 Nissan Sentra 1.8 引擎),在規範的標準作業程序與條件下,使用受測燃油執行 60 小時的測試,測試時會以:「模擬引擎怠速(30 秒)、模擬引擎低速行駛(60 秒)、模擬引擎中速行駛(120 秒)、模擬引擎高速行駛(60 秒)」為 1 次循環,總計 60 小時的測試時間中會經歷 800 次循環。測試結束後,將汽門拆開檢視內部的積碳狀況。
而根據 2009 年以後的歷年檢測,台塑石化的無鉛汽油均符合世界燃油協會 WWFC 的最嚴格規範,也就是「Category 4:進氣汽門積碳小於 30 毫克/缸」。就理論上來說,積碳愈少,引擎效率就能愈貼近原廠設計值,相對地油耗也會更佳、引擎壽命更為延長。換言之,除了油耗數字、馬力爆發力等表現外,台塑汽油即使在你看不到的引擎積碳層面,也下足功夫。
而根據台塑石化提供的引擎試驗工廠測試數據,若以 CEC F20-A-93 測試指令,試驗汽油積碳的,在採用測試引擎 Mercedes-Benz M111 2.0 升汽油引擎條件下,台塑石化的汽油積碳為 16.4 毫克/缸,它牌汽油積碳為 63.2 毫克/缸,讀者可參考表格。
汽油積碳比較 | |||
單位 | mg/缸 | 差異(%) | 測試方法:CEC F20-A-93 |
台塑 | 16.4 | 基準 | |
它牌 | 63.2 | +285.3 |
至於柴油方面,台塑化引擎試驗工場可自主進行輕型柴油引擎噴油嘴積碳 CEC F-23-01 試驗。我們知道柴油引擎的供油方式是依靠高壓方式,將燃油送進燃燒室內,而現今柴油小客車的引擎效率提升、汙染程度降低,有一部分的關鍵在於使用了超高壓的噴油系統;不過超高壓的噴油嘴在某種程度上,對於柴油品質的要求也有所提升,因為一旦柴油品質有落差,可能會讓噴油嘴積碳或堵塞,嚴重時可能導致引擎無法運作。
而輕型柴油引擎噴油嘴積碳 CEC F-23-01 試驗,顧名思義是針對輕型柴油車(跟一般讀者相關的就是柴油自小客車),其噴油嘴積碳所做的實驗測試,測試方式一樣採用規範引擎(PSA XUD9A 1.9 升柴油引擎)、以受測燃油運轉 10 小時,測試時會以:「模擬引擎怠速(30 秒)、模擬引擎低速行駛(60 秒)、模擬引擎中速行駛(60 秒)、模擬引擎高速行駛(120 秒)」為 1 次循環,總計 10 小時的測試時間中會經歷 134 次循環。結束後,直接量測噴油嘴的流量,就可以得到噴油嘴的流量阻塞率,台塑化引擎試驗工場可以藉由這項測試,調配出擁有優良清潔性、又兼顧性能表現的柴油配方。
根據台塑石化的測試,從 2009 年以後的歷年檢測,台塑化柴油的噴油嘴積碳表現,均低於世界燃油協會 WWFC 規範的流量阻塞率小於 85%;對輕型柴油車的車主來說,噴油嘴阻塞的程度或阻塞率愈小、代表噴油嘴效率愈好,理論上愈能提升引擎效率、省油,同時也較不容易堵塞。
此外,台塑石化也提供了引擎試驗工廠的測試數據,以 CEC-F-23-A-01 指令,測試輕型柴油引擎噴油嘴阻塞率的比較,測試引擎以 Peugeot XUD-9 1.9 升柴油引擎,台塑石化的柴油噴油嘴阻塞率為 71.4%,它牌柴油為 79.7%(數值愈小愈好)。
柴油噴油嘴阻塞率比較 | |||
單位 | % | 差異(%) | 測試方法:CEC-F-23-A-01 , 測試引擎:Peugeot XUD-9 (噴油嘴阻塞率越低越好)。 資料提供:台塑石化引擎試驗工場 |
台塑 | 71.4 | 基準 | |
它牌 | 79.7 | +8.3 |
最後,針對重型柴油引擎,台塑引擎試驗工場也可進行 ECE R49 重型柴油引擎油耗與廢氣排放測試、以及柴油汽車黑煙排放不透光率檢測。前者是針對重型柴油車油耗與排放的標準,後者則是柴油車黑煙管制的項目。ECE R49 是以 MB OM-366 重型柴油引擎作為測試引擎,能在其他條件均不變動的實驗室環境下,操縱受測油品,藉此調整配方比例,達到超越市場標準的高品質。
領先業界符合歐盟 5 期標準,外銷歐美先進國家
回顧過去,早在 2009 年環保署發布柴油 5 期排放標準(2011 年 7 月 1 日實施)的時間點,台塑石化所生產的柴油在當時已領先業界符合歐盟 5 期的環保標準,其原因在於台塑化所生產的油品外銷歐美先進國家,因此油品規範也必須符合當地市場規範,所以在當時,台塑柴油已與歐盟 5 期標準同步。
換句話說,由於外銷歐洲,市場自由競爭的壓力下,促使台塑石化投入成本研發更高品質的油品,其產品不僅在臺灣市場競爭,還必須和全世界主要石化集團與大型煉製廠競爭,而這也是台塑石化不斷鞭策自己、提升自我品牌價值的關鍵所在。