燃油清凈劑對(duì)汽車排放影響的試驗(yàn)及分析

黃美宜

摘 要：近年來，隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，汽車排放法規(guī)越來越嚴(yán)格，各種減少汽車有害排放的措施應(yīng)運(yùn)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(duì)汽車進(jìn)行結(jié)構(gòu)改動(dòng)。該文在對(duì)比分析幾代燃油清凈劑的基礎(chǔ)上，對(duì)某清凈劑進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用試驗(yàn)，結(jié)果表明，該清凈劑不但可以減少汽車有害排放量，而且對(duì)于降低汽車的油耗有積極的作用。

關(guān)鍵詞：燃油清凈劑 汽車 排放

中圖分類號(hào)：U473 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）03（c）-0055-03

近年來，汽車社會(huì)保有量逐年增加，其有害排放物對(duì)環(huán)境和人類的危害受到越來越多的關(guān)注。目前，汽油車有害排放物的控制重點(diǎn)是CO、HC和NOx，通過加裝三效催化轉(zhuǎn)換器可以將這些排放物控制在國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)以下；柴油車有害排放物的控制重點(diǎn)則是NOx和PM，控制措施包括電控高壓噴射技術(shù)、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(guī)的逐步嚴(yán)格，柴油機(jī)的有害排放控制起來較汽油機(jī)難度更大。

1 燃油清凈劑作用機(jī)理及發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 燃油清凈劑作用機(jī)理

汽車使用一段時(shí)間以后，由于燃燒不充分、油品等原因，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部可能會(huì)產(chǎn)生沉積物，其中的非油溶性部分在高溫環(huán)境下會(huì)變?yōu)榉e碳，附著在噴嘴、進(jìn)氣門以及燃燒室壁面，使發(fā)動(dòng)機(jī)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(diào)和成的復(fù)合型試劑，其組成結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，結(jié)構(gòu)方面屬于表面活性劑的類型，同時(shí)具有親水極性基團(tuán)和親油非極性基團(tuán)，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(chǔ)燃料中，一方面可以用來防止在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)中產(chǎn)生沉積，另一方面可以帶走已經(jīng)形成的沉積物。通過控制和清除沉積物，改善燃燒，改善發(fā)動(dòng)機(jī)的性能并延長(zhǎng)其使用壽命[3-4]。對(duì)于那些行駛了一段時(shí)間，已經(jīng)形成較多積碳的發(fā)動(dòng)機(jī)來說，使用清凈劑以后效果更加明顯。

清凈劑加入燃油并進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)以后，其分子中的極性基團(tuán)會(huì)吸附在沉積物的母體表面，而非極性基團(tuán)則伸入油中，在這種拉拽作用下，沉積物的母體會(huì)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(fā)生沉積。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部已經(jīng)形成了的積碳，清凈劑分子的極性基團(tuán)會(huì)吸附在積碳的表面，形成吸附層，然后依靠分子間的運(yùn)動(dòng)和極性基之間的相互作用，使清凈劑分子逐漸擴(kuò)散、滲透到積碳層的內(nèi)部，破壞積碳網(wǎng)狀聚合物的有序排列，使網(wǎng)狀分子間的極性力減弱，積碳聚合物的結(jié)構(gòu)會(huì)逐漸松弛。當(dāng)清凈劑分子和積碳分子間的作用力超過積碳網(wǎng)狀聚合物分子間的吸引力的時(shí)候，積碳網(wǎng)狀聚合物就會(huì)分崩溶解，變成比較小的積碳顆粒，并從發(fā)動(dòng)機(jī)金屬表面脫落下來，被燃油分子包圍形成一些細(xì)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(tuán)會(huì)優(yōu)先吸附到金屬的表面，形成一層保護(hù)膜，在保護(hù)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(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)保持比較好的燃油經(jīng)濟(jì)性。

1.2 燃油清凈劑的發(fā)展

第一代清凈劑最早出現(xiàn)在國(guó)外，當(dāng)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)還都是化油器式的，汽車使用過程中發(fā)現(xiàn)某些車輛出現(xiàn)啟動(dòng)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(fā)抖等現(xiàn)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(jìn)氣喉管等部位，對(duì)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(jì)80年代初，汽車從化油器式發(fā)展到電噴式，噴射壓力變高，噴油嘴的噴孔更細(xì)，對(duì)沉積物非常敏感，一旦因積碳堵塞，就會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)供油不順暢，汽車性能惡化，有害排放量增多，所以電噴車對(duì)清除噴嘴積碳的要求更加迫切。但是由于電噴機(jī)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(fā)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(shí)現(xiàn)清除積碳的作用，在這個(gè)噴嘴區(qū)域工作溫度下第一代產(chǎn)品清凈劑產(chǎn)品就失去了功效，難以發(fā)揮作用，因此人們開發(fā)出第二代清凈劑產(chǎn)品，目的主要是適應(yīng)高溫環(huán)境，有效清除電噴機(jī)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(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴上的積碳，但是對(duì)于進(jìn)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(jìn)氣門處積碳嚴(yán)重的話會(huì)造成密封不嚴(yán)，燃?xì)馓右?，發(fā)動(dòng)機(jī)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(chǎn)品，可以一并清除化油器、噴油嘴、進(jìn)氣門部位的積碳。與前三代清凈劑產(chǎn)品的發(fā)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(dāng)然目前清凈劑產(chǎn)品所能達(dá)到的技術(shù)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(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展到第五代[6]，其最終目標(biāo)是徹底解決發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)的積碳問題。

2 燃油清凈劑用于汽車的試驗(yàn)研究

2.1 汽油車整車試驗(yàn)

2.1.1 試驗(yàn)條件

以某款國(guó)產(chǎn)2.0 L排量的普通汽車為測(cè)試對(duì)象，參照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB 18352.3-2005》中附錄C—I型試驗(yàn)，即常溫下冷起動(dòng)后排氣污染物排放試驗(yàn)，進(jìn)行了使用普通汽油和加有清凈劑汽油的排放對(duì)比試驗(yàn)，按照1∶1 000的比例在汽油中添加清凈劑。試驗(yàn)時(shí)，該車已經(jīng)累計(jì)行駛63 000 km，車況良好，試驗(yàn)采用93#汽油，環(huán)境溫度21 ℃，清凈劑為某知名國(guó)產(chǎn)品牌的汽油清凈劑。排放檢測(cè)采用AVL i60型排放分析儀，底盤測(cè)功機(jī)型號(hào)為AVL ROADSIM 48 MIM。

2.1.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

試驗(yàn)結(jié)果及分析見表1。

2.2 柴油機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)

另外，采用0#柴油與添加柴油品質(zhì)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(jī)上進(jìn)行排放測(cè)試，測(cè)試條件符合GB/T18297-2001和GB17691-2005標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)要求。測(cè)試轉(zhuǎn)速在2 000 r/min下的負(fù)荷特性，普通柴油和添加清凈劑的柴油排放測(cè)試結(jié)果對(duì)比如圖1所示。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

從表1、圖1、圖2中的測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，不論是汽油機(jī)還是柴油機(jī)，加入清凈劑以后，大部分工況下發(fā)動(dòng)機(jī)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(duì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能以及減少排放有著積極的作用。

3 結(jié)語

燃油清凈劑通過自身多種組分的作用，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒起著影響，通過該文的實(shí)機(jī)測(cè)試來看，所檢測(cè)的兩種燃油清凈劑均起到了減少排放的作用，且對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性有著積極的影響。燃油清凈劑可以改善油品，不需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的變動(dòng)，是一項(xiàng)簡(jiǎn)便有效的節(jié)能減排措施。

參考文獻(xiàn)

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