董紅霞，劉玉峰，張春光

（中國石油潤滑油研究開發(fā)中心，甘肅蘭州 730060）

在汽油燃燒過程中，不易燃盡的烴類會發(fā)生復雜化學反應，逐步形成積碳與焦質，在噴油嘴、進氣閥等部位形成堵塞，影響發(fā)動機的工作狀況，采用添加劑技術（一般稱為汽油清凈劑）可以減少積碳的生成和積累。清凈劑屬于一種復合添加劑，同時具有清凈、分散、防銹、破乳等功能，可以有效清洗車輛發(fā)動機燃油噴嘴和進氣閥等處已經形成的沉積物，保證油路的清潔，從而保障發(fā)動機良好的工作狀態(tài)。

在國外，含清凈劑汽油的銷售與使用非常普遍。美國目前銷售的汽油中必須添加汽油清凈劑。歐洲銷售的含清凈劑的品牌汽油占汽油銷售總量的80%～90%。在亞洲，中國、日本、泰國等地區(qū)也有含汽油清凈劑品牌汽油在銷售。

2017 年我國發(fā)布了《國務院關于引發(fā)“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案的通知》，提出要加快油品質量升級，同時明確指出“車用汽柴油應加入符合要求的清凈劑”。各級地方政府對汽油中加入汽油清凈劑也都予以支持，為了含清凈劑車用汽油的推廣使用，國內一些省市頒布了含清凈劑汽油的地方標準。北京市正在執(zhí)行的DB11/238-2016《車用汽油》中明確指出“本市銷售的車用汽油中應加入標稱劑量以上的符合GB19592的汽油清凈劑”。四川省、甘肅省、天津市、山東省和深圳地區(qū)等都曾發(fā)布過含清凈劑汽油的地方標準。中國石化和中國石油也分別推出了含清凈劑的品牌汽油，銷售良好。

為了考察汽油清凈劑對汽車發(fā)動機性能的影響，將聚異丁烯胺汽油清凈劑加入到不同牌號汽油中，開展了含清凈劑汽油的清凈劑臺架試驗，排放特性和油耗試驗。

1 試驗部分

1.1 試驗原材料

本項目研究所用試驗汽油主要是95 號汽油和98 號汽油，油品主要理化性質（見表1）。試驗用汽油清凈劑為市售聚異丁烯胺類型汽油清凈劑產品，滿足GB19592-2019[1]《車用汽油清凈劑》的指標要求,理化分析和模擬評價結果（見表2）。試驗用含清凈劑汽油是在空白汽油中加入一定質量分數的汽油清凈劑得到的。

表1 試驗汽油理化性質

表2 臺架用汽油清凈劑分析結果

1.2 試驗方法

（1）汽油清凈劑對電子孔式燃油噴嘴（PFI）堵塞傾向影響的試驗方法[2]：試驗方法為GB/T 19230.3 標準方法。試驗包括形成沉積物和確定流量損失兩個試驗程序，試驗由兩組各22 個循環(huán)組成，共進行44個循環(huán)。測量每個噴嘴的流量變化來確定其堵塞率，通過試驗噴嘴的平均燃油堵塞率來評價汽油的清凈性。

（2）汽油機進氣閥沉積物模擬試驗方法[3]：試驗方法為GB/T 37322 標準方法。將300 mL 的試驗汽油在一定的壓力下通過流量測量系統(tǒng)進入噴嘴，與一定壓力和流量的空氣混合后，以噴射到一個已加熱到試驗溫度的鋁制試驗片上，試驗前和試驗結束后對試驗片進行稱重，得出試驗片上沉積物的質量，以此作為評價車用汽油清凈性能的依據。

（3）清凈性臺架試驗-Ford2.3L[4]：試驗方法為GB/T 19230.5 標準方法。試驗用的發(fā)動機為福特（Ford）2.3L直列四缸發(fā)動機。發(fā)動機的工作循環(huán)由兩個工況構成，共運行100 h。試驗結束后對進氣閥和燃燒室的沉積物進行稱重。

（4）燃油消耗試驗[5]：GB/T 19233-2008《輕型汽車燃料消耗量試驗方法》，通過測定汽車在模擬市區(qū)和市郊工況循環(huán)下的二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）和碳氫化合物（HC）排放量，然后用碳平衡法計算燃料消耗量。

（5）輕型汽車污染物排放試驗[6]：排放試驗為G B18352.3《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第五階段）》中Ⅰ型試驗。試驗分為兩部分：Ⅰ部（市區(qū)運轉工況，ECE）和Ⅱ部（市郊運轉工況，EUDC）。

1.3 試驗車輛

輕型汽車污染物排放試驗所用車輛為奧迪FV7145LCDBG，具體參數（見表3）。

表3 試驗車輛參數

表3 試驗車輛參數（續(xù)表）

2 試驗結果與討論

2.1 汽油清凈性能研究

2.1.1 噴嘴清凈性試驗 車輛噴嘴是發(fā)動機的精密零部件，在噴嘴生成沉積物后，會影響汽油的供油量與霧化狀態(tài)，從而使得汽油燃燒狀態(tài)惡化。試驗考察了空白汽油和含清凈劑汽油的燃油噴嘴（PFI）堵塞結果（見圖1）。

圖1 噴嘴流量損失試驗結果

由圖1 結果可知，汽油中加入汽油清凈劑后，燃油噴嘴質量流量損失率明顯降低，證明清凈劑的加入有助于汽油保持噴油嘴良好的霧化狀態(tài)，提供良好的供油效果。

2.1.2 進氣閥沉積物模擬試驗 進氣閥沉積物是汽油、機油反應生成的或從外部吸入的物質在進氣閥的喇叭口部位形成的沉積物。為了考察汽油清凈劑對進氣閥沉積物的影響，進行了空白汽油和含清凈劑汽油的進氣閥沉積物模擬試驗，試板外觀形貌（見圖2）。

圖2 模擬進氣閥沉積物外觀形貌

從圖2 中4 個油品進氣閥沉積物模擬試驗的試驗板積碳漆膜可以看出，含有清凈劑的汽油生成的沉積物降低，漆膜得到明顯改善，因此含清凈劑汽油具有良好的清凈性能。

2.1.3 清凈性臺架試驗結果 作為評價汽油清凈性能的標準試驗方法，F(xiàn)ord 2.3L 臺架試驗能夠定量地反映汽油在發(fā)動機進氣閥和燃燒室中沉積物的生成情況，直接體現(xiàn)發(fā)動機或車輛在實際運行過程中試驗汽油清凈性能的好壞。各試驗油品的進氣閥沉積物和總燃燒室沉積物生成量對比（見圖3 和圖4）。

圖3 進氣閥沉積物試驗結果

圖4 燃燒室沉積物試驗結果

由圖3 結果表明，2 種空白汽油進氣閥沉積物較多，未能達到閥的限值要求；加入汽油清凈劑后各油品進氣閥均滿足指標要求，進氣閥沉積物下降率均在90%以上。

由圖4 結果可知，在98 號汽油和95 號汽油中加入清凈劑后，燃燒室沉積物有降低的趨勢，這主要是因為汽油清凈劑中有含氧組分，有助于改善燃燒，降低燃燒室沉積物。

2.2 汽油排放特性研究

為考察汽油清凈劑對汽車排放性能的影響，開展了輕型汽車Ⅰ型排放試驗，對汽車燃用不同試驗汽油的THC、CO、NOx和NMHC 排放進行了對比，結果（見表4）。

表4 汽車排放試驗結果（g/km）

由表4 結果可知，含有清凈劑的汽油與空白汽油排放對比，四種污染物THC、CO、NOx、NMHC 排放均有下降的趨勢，因此，含有汽油清凈劑的汽油可以有效降低污染物總體排放，具有良好的環(huán)保性能。

2.3 汽油節(jié)能性能

4 種試驗汽油的燃油消耗量（見圖5）。

圖5 汽車油耗試驗結果

由圖5 結果可知，相對于空白汽油，含有清凈劑的汽油油耗均有所下降,其中98 號汽油（含汽油清凈劑）油耗降低了2.76%，95 號汽油（含汽油清凈劑）油耗降低了1.94%，具有較好的節(jié)能性能。

3 結論

（1）不同牌號汽油中加入聚異丁烯胺汽油清凈劑均可使得噴嘴流量損失明顯降低，具有良好的噴嘴清凈性能。

（2）不同牌號汽油中加入聚異丁烯胺汽油清凈劑均可降低模擬進氣閥沉積物和臺架試驗進氣閥沉積物。Ford 2.3L 臺架試驗中進氣閥沉積物下降率均在90%以上，燃燒室沉積物也有下降。證明含清凈劑汽油具有良好的清凈性能。

（3）不同牌號汽油中加入聚異丁烯胺汽油清凈劑均可降低車輛油耗和尾氣排放，具有良好的節(jié)能、環(huán)保效應。