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(guī)定的試驗方法。研究不同燃油、不同加劑量的添加劑對發(fā)動機(jī)CO、HC排放濃度的影響，同時利用測功機(jī)測出雙怠速條件下功率的變化，并用碳平衡法計算發(fā)動機(jī)燃油消耗量。結(jié)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(fā)動機(jī)來說，約60%的HC來自內(nèi)燃機(jī)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(huán)芳烴?？梢鹗秤徽?、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(xiàn)貧血，還可導(dǎo)致白血病；多環(huán)芳烴，含有多種致癌物質(zhì)（如苯丙芘）。HC在大氣環(huán)境中受強(qiáng)烈太陽光紫外線照射后，產(chǎn)生一種復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)，生成一種新的污染物形成光化學(xué)煙霧［1］。2013年底，國家頒布施行了國五汽油標(biāo)準(zhǔn)［2］，對硫含量做出了明確規(guī)定。但對于CO和HC的生成沒有限制。目前的發(fā)動機(jī)設(shè)計，也在燃燒效率和節(jié)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(shè)備情況

利用國家轎車質(zhì)量監(jiān)督檢測中心的4RB2發(fā)動機(jī)臺架，測定發(fā)動機(jī)功率、節(jié)油率和污染物排放。實驗用發(fā)動機(jī)為綿陽新晨動力機(jī)械有限公司生產(chǎn)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(tǒng)，排量為2.4升的4RB2發(fā)動機(jī)。每次發(fā)動機(jī)試驗前均按規(guī)定的程序清洗有關(guān)零件并進(jìn)行系統(tǒng)的檢查。然后，按嚴(yán)格的試驗工況來進(jìn)行發(fā)動機(jī)循環(huán)試驗，在100h內(nèi)完成1300個循環(huán)；本項目的試驗方法采用GB/ T18285—2005《點燃式發(fā)動機(jī)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(fā)動機(jī)試驗方法》中所規(guī)定的試驗方法。

1.2 測定排放物的試驗裝置及檢測方法

發(fā)動機(jī)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(huán)所包含的兩個轉(zhuǎn)速工況發(fā)動機(jī)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(shù)據(jù)，以監(jiān)測隨發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時間的不同，HC、CO排放濃度的變化規(guī)律。

1.3 試驗油樣

基礎(chǔ)油的選用符合國五汽油標(biāo)準(zhǔn)的中石化97號普通汽油和乙醇汽油，油樣主要參數(shù)如表1所示。

表1 試驗用基礎(chǔ)油的主要參數(shù)

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(chǔ)油做對比。

1.4 汽油清凈劑性能機(jī)理

汽油清凈劑的功能機(jī)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(fù)合而成。改善發(fā)動機(jī)性能的主要組分為表面活性物質(zhì)，能增加膠質(zhì)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(fā)，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(xiàn)；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(jī)件的磨損；降低汽車有害物質(zhì)的排放量，改善大氣環(huán)境；提高發(fā)動機(jī)燃燒效率，節(jié)省一定燃料，降低汽車油耗。

2 實驗結(jié)果分析

2.1 CO的試驗結(jié)果分析

表2 低怠速條件下，CO生成濃度與添加劑濃度的關(guān)系

表3 高怠速條件下，CO生成濃度與添加劑濃度的關(guān)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(fā)現(xiàn)，在燃燒過程中，醇類燃料相當(dāng)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(yīng)向生成CO2的方向進(jìn)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(jīng)過100小時的耐久試驗后，CO的排放基本達(dá)到未檢出的狀態(tài)，說明汽油清凈劑對CO有很好的減排效果。

2.2 HC的試驗結(jié)果分析

表4 低怠速條件下，HC生成濃度與添加劑濃度的關(guān)系

表5 高怠速條件下，HC生成濃度與添加劑濃度的關(guān)系

大量試驗［4］表明，影響HC排放濃度因素有負(fù)荷、噴嘴壓力、過量空氣系數(shù)、燃燒室溫度、燃油品質(zhì)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(kuò)大了稀燃范圍，促進(jìn)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(dāng)寬的空燃比范圍內(nèi)使HC降低。

研究過量空氣系數(shù)和燃油品質(zhì)對HC的影響。從表4和表5的數(shù)據(jù)變化可以看出，過量控制系數(shù)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(chǎn)生CO2。所以從過量空氣系數(shù)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(jīng)過100小時的耐久試驗后，HC的排放持續(xù)降低，說明汽油清凈劑對HC有很好的減排效果。

3 結(jié)語

加入汽油清凈劑的燃油，對HC、CO減排明顯。經(jīng)過100小時的耐久試驗后，CO的排放基本達(dá)到未檢出的狀態(tài)，HC減排達(dá)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(jié)算，CO和HC的減排都達(dá)到了千噸級別。從側(cè)面反映，通過燃油添加劑改性可以達(dá)到緩解車輛尾氣對環(huán)境的污染。

［1］陳慶鋒，付英.環(huán)境污染與健康［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2015.

［2］世界燃油規(guī)范［S］.

［3］盧翔，司徒粵，謝德龍，黃洪 .汽油發(fā)動機(jī)積炭的形成、清除機(jī)理及汽油清凈劑的研究進(jìn)展［J］.化工進(jìn)展，2012，31（5）.

［4］周松，肖友洪，朱元清.內(nèi)燃機(jī)排放與污染控制［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2010.

［5］楊思文.高等工程熱力學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，1988.

［6］何學(xué)良，詹永厚，李疏松.內(nèi)燃機(jī)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(fā)動機(jī)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(nèi)燃機(jī)燃燒科學(xué)與技術(shù)［M］.北京：北京航空航天大學(xué)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(yīng)用。