燃油清凈劑對汽車排放影響的試驗及分析

黃美宜

摘 要：近年來，隨著環境污染的日益嚴重，汽車排放法規越來越嚴格，各種減少汽車有害排放的措施應運而生。其中，燃油清凈劑是一種方便快捷而有效的減排措施，好的清凈劑可以清除積碳，改善燃燒，從源頭上抑制或減少汽車有害排放物的生成，而且不需要對汽車進行結構改動。該文在對比分析幾代燃油清凈劑的基礎上，對某清凈劑進行了實際應用試驗，結果表明，該清凈劑不但可以減少汽車有害排放量，而且對于降低汽車的油耗有積極的作用。

關鍵詞：燃油清凈劑 汽車 排放

中圖分類號：U473 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）03（c）-0055-03

近年來，汽車社會保有量逐年增加，其有害排放物對環境和人類的危害受到越來越多的關注。目前，汽油車有害排放物的控制重點是CO、HC和NOx，通過加裝三效催化轉換器可以將這些排放物控制在國家排放標準以下；柴油車有害排放物的控制重點則是NOx和PM，控制措施包括電控高壓噴射技術、SCR、EGR、DOC、DPF等等[1]，由于柴油燃燒方式的特殊性，而且隨著排放法規的逐步嚴格，柴油機的有害排放控制起來較汽油機難度更大。

1 燃油清凈劑作用機理及發展現狀

1.1 燃油清凈劑作用機理

汽車使用一段時間以后，由于燃燒不充分、油品等原因，發動機內部可能會產生沉積物，其中的非油溶性部分在高溫環境下會變為積碳，附著在噴嘴、進氣門以及燃燒室壁面，使發動機的工作性能和尾氣排放受到影響[2]。

燃油清凈劑是由清凈劑、攜帶劑、分散劑、溶劑和其他功能性添加劑按一定比例調和成的復合型試劑，其組成結構比較復雜，結構方面屬于表面活性劑的類型，同時具有親水極性基團和親油非極性基團，是一種既親水又親油的雙性化合物。清凈劑按照一定的比例添加到基礎燃料中，一方面可以用來防止在發動機的進氣系統中產生沉積，另一方面可以帶走已經形成的沉積物。通過控制和清除沉積物，改善燃燒，改善發動機的性能并延長其使用壽命[3-4]。對于那些行駛了一段時間，已經形成較多積碳的發動機來說，使用清凈劑以后效果更加明顯。

清凈劑加入燃油并進入發動機以后，其分子中的極性基團會吸附在沉積物的母體表面，而非極性基團則伸入油中，在這種拉拽作用下，沉積物的母體會懸浮在油中，這樣就可以防止沉積物的母體接觸到金屬表面并發生沉積。對于發動機內部已經形成了的積碳，清凈劑分子的極性基團會吸附在積碳的表面，形成吸附層，然后依靠分子間的運動和極性基之間的相互作用，使清凈劑分子逐漸擴散、滲透到積碳層的內部，破壞積碳網狀聚合物的有序排列，使網狀分子間的極性力減弱，積碳聚合物的結構會逐漸松弛。當清凈劑分子和積碳分子間的作用力超過積碳網狀聚合物分子間的吸引力的時候，積碳網狀聚合物就會分崩溶解，變成比較小的積碳顆粒，并從發動機金屬表面脫落下來，被燃油分子包圍形成一些細小的、表面帶有正電荷的油溶性顆粒，最終在高溫下與燃油一起燃燒，這樣就起到了清除已有積碳的作用。清凈劑防止積碳形成的原理為：清凈劑分子中的非極性基團會優先吸附到金屬的表面，形成一層保護膜，在保護膜的阻隔下，沉積物將很難在金屬表面粘附，從源頭上減少了附著積碳的形成，而清凈劑本身盡管吸附在金屬表面，但是不易在金屬表面上形成沉積物[5]。沒有積碳的干擾作用，發動機就可以按照既定的控制策略噴油，燃油正常霧化燃燒，減少了有害排放的生成，同時發動機會保持比較好的燃油經濟性。

1.2 燃油清凈劑的發展

第一代清凈劑最早出現在國外，當時的發動機還都是化油器式的，汽車使用過程中發現某些車輛出現啟動困難，而且加速性不好，排放污染大，油耗比較高，怠速下車輛發抖等現象，采用了在燃油中加入清凈劑的解決方法，主要目的是清潔化油器、進氣喉管等部位，對于減少和抑制上述車輛異常情況起到了一定的作用。20世紀80年代初，汽車從化油器式發展到電噴式，噴射壓力變高，噴油嘴的噴孔更細，對沉積物非常敏感，一旦因積碳堵塞，就會造成發動機供油不順暢，汽車性能惡化，有害排放量增多，所以電噴車對清除噴嘴積碳的要求更加迫切。但是由于電噴機燃燒溫度比化油器式的高，噴油嘴附近溫度有80 ℃～100 ℃左右，而清凈劑本身性能的發揮也受到工作溫度的限制，即在適合的工作溫度下才能更好地實現清除積碳的作用，在這個噴嘴區域工作溫度下第一代產品清凈劑產品就失去了功效，難以發揮作用，因此人們開發出第二代清凈劑產品，目的主要是適應高溫環境，有效清除電噴機噴嘴處的積碳，并保持清凈劑的其他功效。第二代清凈劑雖然有效清除了電噴發動機噴嘴上的積碳，但是對于進氣門部位清除積碳的效果并不好，原因是這里的工作溫度比噴嘴處更高，超過了第二代燃油清凈劑有效工作的溫度范圍。進氣門處積碳嚴重的話會造成密封不嚴，燃氣逃逸，發動機功率下降，燃燒惡化以及排放增加，于是誕生了第三代清凈劑產品，可以一并清除化油器、噴油嘴、進氣門部位的積碳。與前三代清凈劑產品的發展要求類似，第四代燃油清凈劑的目的是清除工作溫度更高的燃燒室里面的積碳，當然目前清凈劑產品所能達到的技術還做不到把積碳完全清除，而只能部分清除或者抑制積碳的形成。如今，燃油清凈劑產品已經發展到第五代[6]，其最終目標是徹底解決發動機燃油系統的積碳問題。

2 燃油清凈劑用于汽車的試驗研究

2.1 汽油車整車試驗

2.1.1 試驗條件

以某款國產2.0 L排量的普通汽車為測試對象，參照中華人民共和國國家標準《GB 18352.3-2005》中附錄C—I型試驗，即常溫下冷起動后排氣污染物排放試驗，進行了使用普通汽油和加有清凈劑汽油的排放對比試驗，按照1∶1 000的比例在汽油中添加清凈劑。試驗時，該車已經累計行駛63 000 km，車況良好，試驗采用93#汽油，環境溫度21 ℃，清凈劑為某知名國產品牌的汽油清凈劑。排放檢測采用AVL i60型排放分析儀，底盤測功機型號為AVL ROADSIM 48 MIM。

2.1.2 試驗結果及分析

試驗結果及分析見表1。

2.2 柴油機臺架試驗

另外，采用0#柴油與添加柴油品質提升劑樣品的同批次0#柴油，按照1∶1 000的比例在柴油中添加清凈劑，在某四缸柴油機上進行排放測試，測試條件符合GB/T18297-2001和GB17691-2005標準的有關要求。測試轉速在2 000 r/min下的負荷特性，普通柴油和添加清凈劑的柴油排放測試結果對比如圖1所示。

2.3 試驗結果分析

從表1、圖1、圖2中的測試數據可以看出，不論是汽油機還是柴油機，加入清凈劑以后，大部分工況下發動機的CO、HC、NOx、PM等排放均有不同程度地下降，油耗方面維持不變或略有改善，這說明加入清凈劑對提高發動機的性能以及減少排放有著積極的作用。

3 結語

燃油清凈劑通過自身多種組分的作用，對發動機的燃燒起著影響，通過該文的實機測試來看，所檢測的兩種燃油清凈劑均起到了減少排放的作用，且對發動機的經濟性有著積極的影響。燃油清凈劑可以改善油品，不需要對發動機進行結構的變動，是一項簡便有效的節能減排措施。

參考文獻

[1] 龔金科.汽車排放及控制技術[M].北京：人民交通出版社，2012：11-19.

[2] 盧翔，司徒粵，謝德龍，等.汽油發動機積炭的形成、清除機理及汽油清凈劑的研究進展[J].化工進展，2012，31（5）：1018-1022.

[3] 劉瀏，邵明龍，郭瑞蓮.柴油清凈劑清凈性研究[J].清洗世界， 2012，28（7）：29-32.

[4] 閭邱祈鳴，馮心憑，樣善杰.汽油清凈劑性能評定解析[J].潤滑與密封，2014，39（1）：113-118.

[5] 徐元強，唐小牙，曲曉峰.燃油添加劑在汽車內燃機排氣凈化中的應用研究[J].小型內燃機，2000，29（2）：25-28.

[6] 金晶哲，劉立紅，郭陽，等.汽油清凈劑的發展歷程及現狀簡述[J].化工科技，2010，18（2）：74-77.