燃油清净剂对汽车排放影响的试验及分析

黄美宜

摘 要：近年来，随着环境污染的日益严重，汽车排放法规越来越严格，各种减少汽车有害排放的措施应运而生。其中，燃油清净剂是一种方便快捷而有效的减排措施，好的清净剂可以清除积碳，改善燃烧，从源头上抑制或减少汽车有害排放物的生成，而且不需要对汽车进行结构改动。该文在对比分析几代燃油清净剂的基础上，对某清净剂进行了实际应用试验，结果表明，该清净剂不但可以减少汽车有害排放量，而且对于降低汽车的油耗有积极的作用。

关键词：燃油清净剂 汽车 排放

中图分类号：U473 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）03（c）-0055-03

近年来，汽车社会保有量逐年增加，其有害排放物对环境和人类的危害受到越来越多的关注。目前，汽油车有害排放物的控制重点是CO、HC和NOx，通过加装三效催化转换器可以将这些排放物控制在国家排放标准以下；柴油车有害排放物的控制重点则是NOx和PM，控制措施包括电控高压喷射技术、SCR、EGR、DOC、DPF等等[1]，由于柴油燃烧方式的特殊性，而且随着排放法规的逐步严格，柴油机的有害排放控制起来较汽油机难度更大。

1 燃油清净剂作用机理及发展现状

1.1 燃油清净剂作用机理

汽车使用一段时间以后，由于燃烧不充分、油品等原因，发动机内部可能会产生沉积物，其中的非油溶性部分在高温环境下会变为积碳，附着在喷嘴、进气门以及燃烧室壁面，使发动机的工作性能和尾气排放受到影响[2]。

燃油清净剂是由清净剂、携带剂、分散剂、溶剂和其他功能性添加剂按一定比例调和成的复合型试剂，其组成结构比较复杂，结构方面属于表面活性剂的类型，同时具有亲水极性基团和亲油非极性基团，是一种既亲水又亲油的双性化合物。清净剂按照一定的比例添加到基础燃料中，一方面可以用来防止在发动机的进气系统中产生沉积，另一方面可以带走已经形成的沉积物。通过控制和清除沉积物，改善燃烧，改善发动机的性能并延长其使用寿命[3-4]。对于那些行驶了一段时间，已经形成较多积碳的发动机来说，使用清净剂以后效果更加明显。

清净剂加入燃油并进入发动机以后，其分子中的极性基团会吸附在沉积物的母体表面，而非极性基团则伸入油中，在这种拉拽作用下，沉积物的母体会悬浮在油中，这样就可以防止沉积物的母体接触到金属表面并发生沉积。对于发动机内部已经形成了的积碳，清净剂分子的极性基团会吸附在积碳的表面，形成吸附层，然后依靠分子间的运动和极性基之间的相互作用，使清净剂分子逐渐扩散、渗透到积碳层的内部，破坏积碳网状聚合物的有序排列，使网状分子间的极性力减弱，积碳聚合物的结构会逐渐松弛。当清净剂分子和积碳分子间的作用力超过积碳网状聚合物分子间的吸引力的时候，积碳网状聚合物就会分崩溶解，变成比较小的积碳颗粒，并从发动机金属表面脱落下来，被燃油分子包围形成一些细小的、表面带有正电荷的油溶性颗粒，最终在高温下与燃油一起燃烧，这样就起到了清除已有积碳的作用。清净剂防止积碳形成的原理为：清净剂分子中的非极性基团会优先吸附到金属的表面，形成一层保护膜，在保护膜的阻隔下，沉积物将很难在金属表面粘附，从源头上减少了附着积碳的形成，而清净剂本身尽管吸附在金属表面，但是不易在金属表面上形成沉积物[5]。没有积碳的干扰作用，发动机就可以按照既定的控制策略喷油，燃油正常雾化燃烧，减少了有害排放的生成，同时发动机会保持比较好的燃油经济性。

1.2 燃油清净剂的发展

第一代清净剂最早出现在国外，当时的发动机还都是化油器式的，汽车使用过程中发现某些车辆出现启动困难，而且加速性不好，排放污染大，油耗比较高，怠速下车辆发抖等现象，采用了在燃油中加入清净剂的解决方法，主要目的是清洁化油器、进气喉管等部位，对于减少和抑制上述车辆异常情况起到了一定的作用。20世纪80年代初，汽车从化油器式发展到电喷式，喷射压力变高，喷油嘴的喷孔更细，对沉积物非常敏感，一旦因积碳堵塞，就会造成发动机供油不顺畅，汽车性能恶化，有害排放量增多，所以电喷车对清除喷嘴积碳的要求更加迫切。但是由于电喷机燃烧温度比化油器式的高，喷油嘴附近温度有80 ℃～100 ℃左右，而清净剂本身性能的发挥也受到工作温度的限制，即在适合的工作温度下才能更好地实现清除积碳的作用，在这个喷嘴区域工作温度下第一代产品清净剂产品就失去了功效，难以发挥作用，因此人们开发出第二代清净剂产品，目的主要是适应高温环境，有效清除电喷机喷嘴处的积碳，并保持清净剂的其他功效。第二代清净剂虽然有效清除了电喷发动机喷嘴上的积碳，但是对于进气门部位清除积碳的效果并不好，原因是这里的工作温度比喷嘴处更高，超过了第二代燃油清净剂有效工作的温度范围。进气门处积碳严重的话会造成密封不严，燃气逃逸，发动机功率下降，燃烧恶化以及排放增加，于是诞生了第三代清净剂产品，可以一并清除化油器、喷油嘴、进气门部位的积碳。与前三代清净剂产品的发展要求类似，第四代燃油清净剂的目的是清除工作温度更高的燃烧室里面的积碳，当然目前清净剂产品所能达到的技术还做不到把积碳完全清除，而只能部分清除或者抑制积碳的形成。如今，燃油清净剂产品已经发展到第五代[6]，其最终目标是彻底解决发动机燃油系统的积碳问题。

2 燃油清净剂用于汽车的试验研究

2.1 汽油车整车试验

2.1.1 试验条件

以某款国产2.0 L排量的普通汽车为测试对象，参照中华人民共和国国家标准《GB 18352.3-2005》中附录C—I型试验，即常温下冷起动后排气污染物排放试验，进行了使用普通汽油和加有清净剂汽油的排放对比试验，按照1∶1 000的比例在汽油中添加清净剂。试验时，该车已经累计行驶63 000 km，车况良好，试验采用93#汽油，环境温度21 ℃，清净剂为某知名国产品牌的汽油清净剂。排放检测采用AVL i60型排放分析仪，底盘测功机型号为AVL ROADSIM 48 MIM。

2.1.2 试验结果及分析

试验结果及分析见表1。

2.2 柴油机台架试验

另外，采用0#柴油与添加柴油品质提升剂样品的同批次0#柴油，按照1∶1 000的比例在柴油中添加清净剂，在某四缸柴油机上进行排放测试，测试条件符合GB/T18297-2001和GB17691-2005标准的有关要求。测试转速在2 000 r/min下的负荷特性，普通柴油和添加清净剂的柴油排放测试结果对比如图1所示。

2.3 试验结果分析

从表1、图1、图2中的测试数据可以看出，不论是汽油机还是柴油机，加入清净剂以后，大部分工况下发动机的CO、HC、NOx、PM等排放均有不同程度地下降，油耗方面维持不变或略有改善，这说明加入清净剂对提高发动机的性能以及减少排放有着积极的作用。

3 结语

燃油清净剂通过自身多种组分的作用，对发动机的燃烧起着影响，通过该文的实机测试来看，所检测的两种燃油清净剂均起到了减少排放的作用，且对发动机的经济性有着积极的影响。燃油清净剂可以改善油品，不需要对发动机进行结构的变动，是一项简便有效的节能减排措施。

参考文献

[1] 龚金科.汽车排放及控制技术[M].北京：人民交通出版社，2012：11-19.

[2] 卢翔，司徒粤，谢德龙，等.汽油发动机积炭的形成、清除机理及汽油清净剂的研究进展[J].化工进展，2012，31（5）：1018-1022.

[3] 刘浏，邵明龙，郭瑞莲.柴油清净剂清净性研究[J].清洗世界， 2012，28（7）：29-32.

[4] 闾邱祈鸣，冯心凭，样善杰.汽油清净剂性能评定解析[J].润滑与密封，2014，39（1）：113-118.

[5] 徐元强，唐小牙，曲晓峰.燃油添加剂在汽车内燃机排气净化中的应用研究[J].小型内燃机，2000，29（2）：25-28.

[6] 金晶哲，刘立红，郭阳，等.汽油清净剂的发展历程及现状简述[J].化工科技，2010，18（2）：74-77.