燃油清凈增效劑在車用乙醇汽油中的應用研究

張園 趙揚

中國石化銷售有限公司華北分公司

本文采用破乳性能試驗、防銹性能試驗、汽油機進氣閥沉積物試驗、行車試驗、動力性試驗和排放性試驗等試驗方法對添加/未添加燃油清凈增效劑D的車用乙醇汽油（E10）進行了分析。試驗結果表明，在車用乙醇汽油（E10）中添加燃油清凈增效劑D，油品仍具有良好的破乳性、防銹性，可有抑制進氣閥沉積物的形成，并達到清除積炭、降低有害物排放、提升動力的目的。

2017年9月，國家發展改革委、國家能源局、財政部等十五部委下發了《關于擴大生物燃料乙醇生產和推廣使用車用乙醇汽油（E10）的實施方案》方案要求，到2020年，將基本實現全國范圍內的乙醇汽油覆蓋；在2025年實現纖維素乙醇規模化生產，形成完善的市場機制[1]。

國務院國發〔2018〕22號文《關于印發打贏藍天保衛戰三年行動計劃的通知》[2]中指出: “加快油品質量升級。2019年1月1日起，全國全面供應符合國六標準的車用汽柴油，停止銷售低于國六標準的汽柴油，實現車用柴油、普通柴油、部分船舶用油‘三油并軌’，取消普通柴油標準，重點區域、珠三角地區、成渝地區等提前實施。研究銷售前在車用汽柴油中加入符合環保要求的燃油清凈增效劑。”伴隨著新型汽油和傳統汽油的更新換代，許多消費者對燃油清凈增效劑是否還能適應新型汽油以及是否還有必要使用等產生了疑問。本文將通過破乳性能試驗、防銹性能試驗、汽油機進氣閥沉積物試驗、行車試驗、動力性試驗和排放性試驗對添加一種燃油清凈增效劑D（簡稱：加劑）和未加劑的車用乙醇汽油（E10）進行對比分析。

破乳性能試驗

試劑和儀器

正庚烷（分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司），蒸餾水，丙酮（分析純，南京化學試劑股份有限公司），無水磷酸氫鉀（分析純，天津市光復精細化工研究所），無水磷酸二氫鉀（分析純，天津市光復精細化工研究所），100 mL具塞玻璃量筒，市售92號車用乙醇汽油（E10），燃油清凈增效劑D（悅泰海龍，加劑量為1 000 mg/kg）。

試驗方法

采用GB/T 19230.2《評價汽油清凈劑使用效果的試驗方法 第2部分:汽油清凈劑破乳性能試驗方法》。

試驗結果

汽油清凈劑破乳性能試驗結果見表1。

由表1可見，加劑的車用乙醇汽油（E10）的破乳性能良好，能很好地與汽油相容，滿足GB 19592《車用汽油清凈劑》中對汽油清凈劑破乳性的要求。

防銹性能試驗

試劑和儀器

蒸餾水，市售92號車用乙醇汽油（E10），燃油清凈增效劑D（加劑量為1 000 mg/kg），石油產品防銹性能測定儀（DSY-034A，上海旺徐電氣有限公司）。

試驗方法

采用GB/T 19230.1《評價汽油清凈劑使用效果的試驗方法 第1部分 汽油清凈劑防銹性能試驗方法》。

試驗結果

汽油清凈劑防銹性能試驗結果見圖1。

表1 汽油清凈劑破乳性能試驗結果

圖1 汽油清凈劑防銹試驗結果對比（左為加劑,右為未加劑）

試驗結果表明，未加劑的車用乙醇汽油（E10）的銹點超過試棒表面積的5%，為嚴重銹蝕；加劑的車用乙醇汽油（E10）的銹點無銹點，滿足GB 19592中對汽油清凈劑防銹性的要求，且添加燃油清凈增效劑D不影響其防銹性。

汽油機進氣閥沉積物試驗

方法概要

在規定的試驗條件下，將定量的試樣（車用汽油或含有汽油清凈劑汽油）經過噴嘴與空氣混合并噴射到一個已經稱重并加熱到試驗溫度條件下的沉積物收集器上，模擬汽油機進氣閥沉積物生成，然后將生成的沉積物稱重并照相。

試驗試劑和設備

正庚烷（分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司），二甲苯（分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司），石油醚（分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司），汽油機進氣閥沉積物試驗機（L-2，蘭州維科石化儀器公司），市售92號車用乙醇汽油（E10），燃油清凈增效劑D。

試驗程序和操作

程序

設定試驗時間為85 min，噴油時間為75 min（調節蠕動泵的速率，使300 mL油在75 min之內噴完），試驗溫度設為175 ℃（當室溫低于20 ℃時，溫度設為174 ℃）。接通電源，調節空氣壓力為80 kPa±1 kPa，空氣流量為700 L/h±20 L/h。

清洗

用30 mL混合溶液（正庚烷與二甲苯的體積比2:1）清洗進油軟管和噴嘴。

環境條件

試驗溫度16～32 ℃，在通風櫥內，強制通風。

試驗步驟

取300 mL待測乙醇汽油倒入盛樣杯中，用微量進樣器抽取680 μL的環戊二烯加到待測乙醇汽油中混勻，更換燃油進油口處的過濾海綿，蓋上杯蓋，打開試驗罩上蓋，將已稱重的沉積物收集器放入支架槽內，按下夾緊裝置按鈕，插上測溫熱電偶。將蠕動泵的卡片按下，鎖定進油管，按下“試驗開始”按鈕，使沉積物收集器溫度達到設定溫度，調節空氣壓力到80 kPa，空氣流量穩定在700 L/h，保持噴油的流量在73～75 min全部噴完，經過85 min試驗結束后，取出沉積物收集器，冷卻至50 ℃以下，將其置于正庚烷的燒杯中靜置浸泡6 min后取出，再浸入盛有石油醚的燒杯中1 min取出，用吸水棒塞入收集器的測溫孔中，吸去孔內的試劑，放入100 ℃的烘箱中15 min后取出冷卻至室溫稱重。同樣，加入300 mL添加1 000 mg/kg燃油清凈增效劑D的車用乙醇汽油（E10）重復試驗。

試驗結果

進氣閥沉積物試驗結果見表2。從表2可知，加劑的車用乙醇汽油（E10）在沉積物收集器上看不到有沉積物生成，減焦率100%，而不加劑的車用乙醇汽油（E10）在沉積物收集器上可以看到有一定量的沉積物，且沉積物質量在(3.0±0.1 ) mg/100 mL的范圍內。

臺架試驗

試劑和設備

市售92號車用乙醇汽油（E10），燃油清凈增效劑D，發動機（Daimler Chrysler M111）。

試驗方法

采用GB/T 19230.6《評價汽油清凈劑使用效果的試驗方法 第6部分∶汽油清凈劑對汽油機進氣閥和燃燒室沉積物生成傾向影響的發動機臺架試驗方法（M111法）》。

試驗程序和操作條件

試驗控制參數見表3。樣品A為市售92號車用乙醇汽油（E10）；樣品B為加入1 000 mg/kg燃油清凈增效劑D的市售92號車用乙醇汽油（E10）。

試驗結果

測得的進氣閥沉積物重量、燃燒室沉積物的重量分別見表4、表5。

由表4和表5可以看出：樣品A進氣閥沉積物每氣閥平均值為140 mg，總燃燒室沉積物總量為4 105 mg，樣品B進氣閥沉積物每氣閥平均值為 1 mg，總燃燒室沉積物重量為4 195 mg，總燃燒室沉積物增加量為2%。加劑車用乙醇汽油（E10）在發動機進氣閥上的沉積物重量明顯少于未加劑車用乙醇汽油（E10），且總燃燒室沉積物增加量滿足GB/T 19592要求。

行車試驗

試驗對象

某車用乙醇汽油（E10）試點城市的出租車公司6臺同一品牌的出租車，且里程數不少于80 000 km，氣門處有一定量積炭。行車試驗車輛信息見表6。

表2 進氣閥沉積物減焦率

表3 試驗控制參數

試驗方法

分別對6臺測試車輛進行節氣門內窺鏡檢測，編號1、2、3的測試車加入市售車用乙醇汽油（E10），編號4、5、6號的測試車加入添加1 000 mg/kg燃油清凈增效劑D的市售92號車用乙醇汽油（E10），每臺車每用盡一箱燃油進行一次內窺鏡檢測。

試劑和設備

市售92號車用乙醇汽油（E10），燃油清凈增效劑D，工業內窺鏡（北京華泰科恩科技有限公司）。

試驗結果

各試驗車輛節氣門位置行車試驗前后內窺鏡照片見表7。

由表7可更加直觀的看到，使用加劑車用乙醇汽油（E10）的4～6號測試車進行約3 000 km的行車試驗后，節氣門沉積物量明顯減少，而使用未加劑車用乙醇汽油（E10）的1～3號測試車節氣門沉積物并無明顯改善。這說明車用乙醇汽油（E10）長時間行駛過程中會產生積炭，可以通過添加燃油清凈增效劑D的方式進行消除。

動力性試驗

試驗對象

行車試驗開始前和結束后，分別選取使用加劑車用乙醇汽油（E10）的車輛2輛和使用未加劑車用乙醇汽油（E10）的車輛2輛，總計4臺車做動力性測試。

試驗方法

采用GB/T 12543—2009《汽車加速性能試驗方法》中全油門超越加速性能試驗。

表4 進氣閥沉積物重量

表5 燃燒室沉積物的重量

表6 行車試驗車輛信息

試劑

市售92號車用乙醇汽油（E10），燃油清凈增效劑D。

測試設備

測試設備為美國寶克公司生產的整車轉轂4 000，其參數如下：

◇測量范圍：速度0～193 km/h，慣量480～2 270 kg。

◇采樣頻率：10 hz。

◇準確度：±1 km/h。

試驗結果

動力性測試結果見表8。

由表8可見，各測試車的變化系數均沒有超過6%，說明試驗數據具有可靠性。同時對比1號、2號和4號、5號測試車的路試前后行駛時間變化，可知路試前后4號、5號的變化較為明顯，表明使用加劑車用乙醇汽油（E10）對測試車的動力性有一定程度的提高，優于使用未加劑車用乙醇汽油（E10）的測試車。

排放性試驗

試驗對象

行車試驗開始前和結束后，分別選取使用加劑車用乙醇汽油（E10）的車輛2輛和使用未加劑車用乙醇汽油（E10）的車輛2輛，總計4臺車做排放性測試。

試驗方法

采用GB 18352.5—2013《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第五階段）》。

試劑

市售92號車用乙醇汽油（E10），燃油清凈增效劑D。

測試設備

測試設備為日本HORIBA公司生產的MEXA-7200H排放分析儀。

表7 各試驗車輛節氣門位置行車試驗前后內窺鏡照片

表8 動力性測試結果

試驗結果

排放性測試結果見表9。

由表9可知，在進行了約3 000 km的行車試驗后，1號和2號測試車的THC（總碳氫）、CO（一氧化碳）和NOX（氮氧化物）的排放量有變大趨勢，而4號和5號測試車的THC、CO和NOX的排放量均降低，說明車輛在使用加劑車用乙醇汽油（E10）后，其排放結果有一定程度的改善。

結論

試驗結果表明，無論是傳統汽油還是車用乙醇汽油（E10），在行駛中均會產生一定量的積炭，在車用乙醇汽油（E10）中加入燃油清凈增效劑D不僅可以減少積炭，增加一定的動力性，同時在排放上也有一定改善。同時，加劑車用乙醇汽油（E10）的乳化性、防銹性良好，可有效抑制進氣閥沉積物的生成。綠水青山才是金山銀山，保護好環境需從每個人自身做起，車用乙醇汽油雖然還存在各種各樣的問題，但是其存在的意義要遠大于這些問題，合理使用車用乙醇汽油，定期保養汽車，才是最明智的舉措。

表9 排放性測試結果