汽油添加劑對CO、HC排放的影響

陳雪（天津悅泰石化科技有限公司， 天津 300384）

汽油添加劑對CO、HC排放的影響

陳雪（天津悅泰石化科技有限公司， 天津 300384）

采用GB18285-2005中所規定的試驗方法。研究不同燃油、不同加劑量的添加劑對發動機CO、HC排放濃度的影響，同時利用測功機測出雙怠速條件下功率的變化，并用碳平衡法計算發動機燃油消耗量。結果顯示：加清凈劑的汽油減少了CO、HC的排放。

汽油清凈劑；排放；CO; HC；

0 引言

對一般汽油發動機來說，約60%的HC來自內燃機廢氣排放。HC是一系列的烴類混合物，其中有害污染物有苯、多環芳烴。可引起食欲不振、體重減輕、易倦、頭暈、頭痛、嘔吐、失眠、粘膜出血等癥狀，也可引起血液變化，紅血球減少，出現貧血，還可導致白血病；多環芳烴，含有多種致癌物質（如苯丙芘）。HC在大氣環境中受強烈太陽光紫外線照射后，產生一種復雜的光化學反應，生成一種新的污染物形成光化學煙霧［1］。2013年底，國家頒布施行了國五汽油標準［2］，對硫含量做出了明確規定。但對于CO和HC的生成沒有限制。目前的發動機設計，也在燃燒效率和節省燃油上做到最大化。本文從燃油添加劑的角度，通過向燃油中加入汽油清凈劑，提高汽油的燃燒效率，使CO和HC燃燒充分，以此降低CO和HC的排放。

1 實驗裝置及實驗方法

1.1 試驗用儀器設備情況

利用國家轎車質量監督檢測中心的4RB2發動機臺架，測定發動機功率、節油率和污染物排放。實驗用發動機為綿陽新晨動力機械有限公司生產的四缸四沖程、每缸2閥，缸徑為95mm，帶電控點火和汽油噴射系統，排量為2.4升的4RB2發動機。每次發動機試驗前均按規定的程序清洗有關零件并進行系統的檢查。然后，按嚴格的試驗工況來進行發動機循環試驗，在100h內完成1300個循環；本項目的試驗方法采用GB/ T18285—2005《點燃式發動機汽車排氣污染物排放限值及測量方法（雙怠速法及簡易工況法）》和GB/T18297—2001《汽車用發動機試驗方法》中所規定的試驗方法。

1.2 測定排放物的試驗裝置及檢測方法

發動機排放物的測定采用Horiba7500D汽車排放分析儀，CO，HC：采用不分光紅外線測量原理，測量時，分別打印出同一個實驗循環所包含的兩個轉速工況發動機排放物的濃度，由于試驗時間為100個小時，可間隔測5～6組數據，以監測隨發動機運轉時間的不同，HC、CO排放濃度的變化規律。

1.3 試驗油樣

基礎油的選用符合國五汽油標準的中石化97號普通汽油和乙醇汽油，油樣主要參數如表1所示。

表1 試驗用基礎油的主要參數

汽油清凈劑選用中國石化銷售的“海龍”牌汽油清凈劑，按照樣品要求配比濃度分選擇430ppm和1000ppm，并和未加劑的基礎油做對比。

1.4 汽油清凈劑性能機理

汽油清凈劑的功能機理：汽油清凈劑主要由主劑與載體油組成。汽油清凈劑的主劑由多種功能添加劑復合而成。改善發動機性能的主要組分為表面活性物質，能增加膠質在汽油中的溶解性，提高汽油的分散性，改善汽油噴霧狀況；主劑的分子量要求要高，以保證在高溫下，清凈劑不會分解或揮發，同時在汽油清凈劑中使用載體油來與主劑配合［3］，使主劑在高溫下具有流動性，保證主劑良好的清凈性能得以體現；提升汽油的潤滑性，通過添加減磨劑提高汽油潤滑性，減少機件的磨損；降低汽車有害物質的排放量，改善大氣環境；提高發動機燃燒效率，節省一定燃料，降低汽車油耗。

2 實驗結果分析

2.1 CO的試驗結果分析

表2 低怠速條件下，CO生成濃度與添加劑濃度的關系

表3 高怠速條件下，CO生成濃度與添加劑濃度的關系

另外，從表2和表3中可以看出，燃料的差異對CO排放的影響。從之前的研究［6］中可以發現，在燃燒過程中，醇類燃料相當于在烴類燃燒過程中加入氧化劑，供氧狀況得到了改善，反應向生成CO2的方向進行，CO的生成量得到了抑制。乙醇汽油較普通汽油的CO初試排放量低。但都隨著清凈劑的添加，經過100小時的耐久試驗后，CO的排放基本達到未檢出的狀態，說明汽油清凈劑對CO有很好的減排效果。

2.2 HC的試驗結果分析

表4 低怠速條件下，HC生成濃度與添加劑濃度的關系

表5 高怠速條件下，HC生成濃度與添加劑濃度的關系

大量試驗［4］表明，影響HC排放濃度因素有負荷、噴嘴壓力、過量空氣系數、燃燒室溫度、燃油品質等。對于本試驗，考察了兩種怠速條件對HC排放濃度的影響。高怠速條件下燃燒室壁溫升高，擴大了稀燃范圍，促進燃燒室壁面處的稀混合氣的燃燒。所以升高燃燒室壁溫能在相當寬的空燃比范圍內使HC降低。

研究過量空氣系數和燃油品質對HC的影響。從表4和表5的數據變化可以看出，過量控制系數λ控制在1±0.03接近理論空燃比。理論上λ=1的時候，排氣中不會有HC的生成，而代之產生CO2。所以從過量空氣系數變化上，說明其對HC的生成影響不大。

乙醇汽油較普通汽油的HC初試排放量低。但隨著清凈劑的添加，經過100小時的耐久試驗后，HC的排放持續降低，說明汽油清凈劑對HC有很好的減排效果。

3 結語

加入汽油清凈劑的燃油，對HC、CO減排明顯。經過100小時的耐久試驗后，CO的排放基本達到未檢出的狀態，HC減排達到75%，說明汽油清凈劑對CO和HC有很好的減排效果。

兩種減排的估算方式，分別從汽車總量和汽油消費總量的角度粗略的結算，CO和HC的減排都達到了千噸級別。從側面反映，通過燃油添加劑改性可以達到緩解車輛尾氣對環境的污染。

［1］陳慶鋒，付英.環境污染與健康［M］.北京：化學工業出版社，2015.

［2］世界燃油規范［S］.

［3］盧翔，司徒粵，謝德龍，黃洪 .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）.

［4］周松，肖友洪，朱元清.內燃機排放與污染控制［M］.北京：北京航空航天大學出版社，2010.

［5］楊思文.高等工程熱力學［M］.北京：高等教育出版社，1988.

［6］何學良，詹永厚，李疏松.內燃機燃料.北京：中國石化出版社，1999.

［7］GB17691-2005車用壓燃式、氣體燃料點燃式發動機與汽車排氣污染物排放限值及測量方法［S］.

［8］李向榮，魏镕，孫柏剛，杜巍，周磊.內燃機燃燒科學與技術［M］.北京：北京航空航天大學出版社，2012.

陳雪（1982- ），女，吉林，天津悅泰石化科技有限公司、工程師、碩士，汽油添加劑的研制及市場應用。