燃油添加劑對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)排放性能的影響

趙 峰

(滕州市恒通機(jī)動(dòng)車檢測(cè)有限公司，山東 棗莊 277599)

0 引言

隨著汽車的排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格，對(duì)油品的要求也越來越高，對(duì)此，除了提高煉油技術(shù)外，在油品中添加燃油添加劑也是提高燃油品質(zhì)、改善發(fā)動(dòng)機(jī)排放的常見技術(shù)手段。現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)燃油添加劑產(chǎn)品差異性較大，質(zhì)量參差不齊，整個(gè)市場(chǎng)不夠規(guī)范，缺乏一定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，使消費(fèi)者對(duì)于燃油添加劑大都感到疑慮，不能確定其是否能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排、降低油耗，筆者結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，利用檢測(cè)站設(shè)備，探討分析燃油添加劑對(duì)在用車輛排放的影響，檢測(cè)某款在用車輛汽油機(jī)使用2款常見燃油添加劑前后排放的變化，并進(jìn)一步對(duì)其作出了闡述和分析，有著很強(qiáng)的社會(huì)意義。

1 燃油添加劑概述

目前經(jīng)過人們的不斷努力研究發(fā)現(xiàn)，燃料添加劑主要分化學(xué)添加劑和生物添加劑2種，當(dāng)然隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，也出現(xiàn)了物理添加劑，但由于其應(yīng)用較少，在此不做探討。化學(xué)添加劑主要在20世紀(jì)末到21世紀(jì)初發(fā)展最為迅速，尤其是在發(fā)現(xiàn)四乙基鉛會(huì)使尾氣中含有大量的鉛從而影響環(huán)境及人體健康后[1]，人們開始尋找其它的替代品。隨后研究人員又尋找到甲基叔丁基醚、乙醇、甲醇等化學(xué)物質(zhì)。在21世紀(jì)初期，許多科學(xué)家把目光轉(zhuǎn)向了生物基。通常狀況下，添加劑是由工業(yè)乙醇、變性劑以及汽油共同組成的，化學(xué)成分主要含有CH3-O-C以及醇類[2]。碳酸二甲酯(DMC)發(fā)展到目前來說，是最為合適的化學(xué)添加劑，不僅制作成本低，而且對(duì)環(huán)境影響小，與汽油的融合性也比較高，具有很大的發(fā)展前景。

生物添加劑相較于其它類型的添加劑，其對(duì)環(huán)境的污染程度是比較低的，因?yàn)樯锾砑觿┲饕捎昧艘恍┣鍧嵖稍偕茉矗谂c汽油混合燃燒時(shí)放出的CO2量也較少，況且排放出的二氧化碳還能夠與綠色植物進(jìn)行光合作用，因此通過在燃料當(dāng)中加入一些生物添加劑，以此達(dá)到提高燃油經(jīng)濟(jì)性和降低排污量的作用，這種形式相對(duì)較高效快捷，越來越受到重視。

2 實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法

2.1 主要設(shè)備儀器

測(cè)量?jī)x器采用便攜式排放分析儀，該排氣儀可以同時(shí)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)怠速狀態(tài)下尾氣中的CO、HC和NOx濃度。當(dāng)然也可以測(cè)量空燃比以及過量空氣系數(shù)等參數(shù)。由于它的緊湊結(jié)構(gòu)和輕量化等優(yōu)點(diǎn)，基本上可以在任何工作場(chǎng)合使用，操作簡(jiǎn)單[3]。

2.2 實(shí)驗(yàn)用發(fā)動(dòng)機(jī)

本實(shí)驗(yàn)選用該發(fā)動(dòng)機(jī)是因?yàn)槠錄]有特殊性，能夠代表絕大多數(shù)市面常見發(fā)動(dòng)機(jī)，且該發(fā)動(dòng)機(jī)制造實(shí)際比較新，為雙嘴多點(diǎn)噴射，有連續(xù)可變氣門正時(shí)智能控制系統(tǒng)與現(xiàn)代科技相適應(yīng)。相關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)主要參數(shù)

2.3 實(shí)驗(yàn)添加劑

由于四乙基鉛及其它化學(xué)添加劑已被禁用，因此本文選用了碳酸二甲酯(DMC)作為化學(xué)添加劑的代表，且前文已經(jīng)提到該添加劑前景光明，在生物添加劑方面選用了一種熱帶植物的脂肪酸生物油作為添加劑，主要成分為碳16和碳18，以及選擇了市面上普通的92#汽油。

DMC含氧量較高且具有提高辛烷值的作用，添加劑在對(duì)汽油分解的過程中與過氧化物反應(yīng)使汽油的OH濃度降低，可以提高汽油的抗爆性[4]。

生物添加劑則是通過自身的酯基能助溶且?guī)в袠O性，其中C+是陽(yáng)性，O-是陰性，從而提高汽油的含氧量，降低CO與HC的排放[5]。

2.4 實(shí)驗(yàn)步驟

詳細(xì)的操作如下：

第一步：將未加添加劑的汽油加入到汽油箱中，打開相應(yīng)設(shè)備。

第二步：設(shè)備儀器開啟后，檢查機(jī)油與冷卻水等的相應(yīng)溫度、濕度以及位置狀況等，在溫度達(dá)到相應(yīng)值后，便可以進(jìn)行其它數(shù)據(jù)的測(cè)量和記錄；隨后進(jìn)行扭矩和轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，把發(fā)動(dòng)機(jī)初始轉(zhuǎn)速設(shè)定在2000r/min。

第三步：改變轉(zhuǎn)速，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍由2000r/min逐步提高，一直到4000r/min。

第四步：在2000～4000r/min中間，選取5個(gè)不同的測(cè)量點(diǎn)來進(jìn)行對(duì)比，并記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)。

第五步：改變實(shí)驗(yàn)對(duì)象，將未加添加劑的汽油從郵箱中放出，換成加有添加劑的汽油，重復(fù)以上步驟，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，以作對(duì)比。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

將2種不同的添加劑以0.4%比例加入同等容量的汽油中，可以看出加入化學(xué)添加劑能夠更好地溶于汽油中，而生物添加劑在常溫下不能更好地溶于汽油中。通過控制發(fā)動(dòng)機(jī)不同的轉(zhuǎn)速，從而檢測(cè)排放氣體的百分?jǐn)?shù)，通過排放氣體的變化來確定添加劑的影響，具體變化如圖1-3所示。

圖1 CO排放量圖示

圖2 HC排放量圖示

圖3 NOx排放量圖示

3.2 實(shí)驗(yàn)分析

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，在發(fā)動(dòng)機(jī)不同轉(zhuǎn)速下加入添加劑后CO的排放量明顯降低，特別是在發(fā)動(dòng)機(jī)高速的時(shí)候，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)做功能力的提高，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度明顯提高，受高溫影響產(chǎn)生大量CO，這個(gè)時(shí)候燃油添加劑的加入很大程度上改善了燃燒效果，大幅度降低了CO生成率。

對(duì)HC來講，發(fā)動(dòng)機(jī)在低速狀態(tài)下因燃燒效果不良，特別是受節(jié)氣門開度影響，整體HC排放都較高，但是從結(jié)果看，仍然是添加劑加入后排放量明顯降低20%左右。

NOx主要是受溫度和氧氣含量影響，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，空氣進(jìn)入氣缸含量增加，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度提高，使NOx含量增加。添加劑的加入使其有一定的降低，減少了NOx的排放。

總體來看，CO、HC和NOx隨著添加劑的加入，排放量都有所降低，但是化學(xué)添加劑和生物添加劑的區(qū)別不是特別明顯，但是總體來說生物添加劑對(duì)排放比化學(xué)添加劑影響稍大。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)上述內(nèi)容可知，燃油添加劑在改善燃燒特性和降低污染物排放方面的顯著效果，逐漸引起了人們的關(guān)注，目前國(guó)內(nèi)燃油添加劑市場(chǎng)魚龍混雜，有些產(chǎn)品質(zhì)量無法保證，同時(shí)國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品與國(guó)外存在一定差距，因此研究國(guó)內(nèi)燃油添加劑的效果以及其使用特性對(duì)環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排等都有重大意義。

本論文從燃料添加劑對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放性能的角度出發(fā)。相關(guān)結(jié)果如下：

(1)對(duì)于92#汽油而言，0.4%濃度的添加劑對(duì)相關(guān)的尾氣排放影響比較明顯，生物添加劑效果優(yōu)于化學(xué)添加劑；說明燃油添加劑能有效降低污染物排放，減少油耗，清潔發(fā)動(dòng)機(jī)。

(2)為全面準(zhǔn)確了解燃油添加劑對(duì)在用車產(chǎn)生的影響，除了排放，在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等方面也是重要的考察指標(biāo)，后面可進(jìn)行道路試驗(yàn)對(duì)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)，并檢測(cè)是否有其它排放污染物增加。