车用燃料系统清道夫--清净剂 - 文章

车用燃料系统清道夫--清净剂

作者：石油化工科学研究院张欣徐燕声郭莘

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1 前言

1.1 减少尾气排放必须提高汽车质量和改善燃油品质

从50年代第一辆汽车的诞生到80年代，中国汽车产品主要以中型载重货车为主，形成了“缺重少轻，轿车几乎空白”的产品结构[1]。此类汽车的压缩比低，为6～7，燃用70#汽油足以满足发动机性能要求。进入80年代，中国经济迅速发展，人均国民收入和消费水平不断提高，轿车的需求量猛增，但轿车的生产能力在汽车工业中的比重微乎其微，1987年中国政府决定加快发展轿车工业，先后在全国形成8个轿车生产点，产量从1986年的1.25万辆发展到1993年的23万辆[1]，这类车的压缩比一般为8.5～9.4，要求使用90#以上的汽油，。在这一阶段，汽油的质量也有明显提高。低标号汽油比例迅速下降，66#汽油已于“七五”末期消灭，70#汽油在车用汽油中的比例已由90年的62.7%降到94年的52.4%，90#以上车用汽油从90年～94年以年均13.25%的速度增长，其中93#，97#车用汽油的年增长率高达40.6%[2] 。中国将在2000年7月1日取缔70#汽油和全国范围无铅化，这为电喷汽车的普及奠定了基础，这是政府为改善大气环境而迈出的一大步。

1.2 清洁汽油必须使用清净剂

近年来，全社会的环保意识有了显著的增强，对汽车排放的污染已有深刻的认识。据统计，在一些发达国家中，汽车排放已占大气总污染的30～60％。在我国由于汽车质量不高，车辆维护保养差，旧车辆多，致使单车有害物质排放量很大。以轿车为例，国内单车有害物质排放量为欧洲的3～5倍，为美、日的10～20倍。因此，汽车较集中的的城市，汽车排放已成为重要污染源[3]。中国政府加大环保力度，于1999年3月中国国家质量技术监督局发布了“汽车排放污染物排放标准”，规定CO、HC、NOx 及颗粒物的排放限值与1995年7月生效的ECE R83/02标准相同，只有采用燃料电喷，使用三效尾气催化转化器和氧传感器闭路控制及清洁汽油的发动机才能满足上述的汽车排放污染物排放标准。汽油清净剂是清洁汽油中不可缺省的添加剂，美国空气清洁法案（Clean Air Act）规定从1995年1月起新配方汽油必须使用汽油清净剂。1999年6月1日发布的国家环境保护标准“车用汽油有害物质控制标准”中规定必须加入汽油清净剂。

化油器、燃料喷嘴和进气阀的沉积物导致燃烧过程恶化，排放增加。清净剂对控制发动机沉积物生成十分有效，可称之为发动机燃油进气系统清道夫。清净剂的使用在国外已比较普遍，各国正在研制效果更好的汽油清净剂。

我国汽油清净剂研制起步较晚，90年代初才开始，90年代中期完成，1995年开始推向市场。目前，中国石油化工集团公司汽油清净剂的生产能力约1.5万吨/年，已在国内销售200吨，可生产加剂汽油40万吨，约占全国汽油总量的1％。主要在加油站使用，个别炼厂在出厂汽油中加入。我国是汽油清净剂的初级市场，今后随着环保法规的日益严格，装有燃料电喷和无铅催化转化器的汽车产量的增加，汽油清净剂的用量会迅速增加，市场潜力很大。以石油化工研究院开发的RP97清净剂为例介绍我国汽油清净剂的研制水平。

2 清净剂的性能要求和评定方法

清净剂作为清洗燃油进气系统沉积物的添加剂，首先要不含铅、铁、锰等金属物质（无灰），以免未来汽车使用催化转化器时造成催化剂中毒；其次不能含有苯等有害成分，以免加重尾气排放的负担；再者，清净剂本身要具有良好的组成和热稳定性，不可在汽车燃油进气系统各部位的高温下自氧化生成沉积物，增加尾气排放污染物；另外，清净剂不仅应具有清净分散功能，还应具有防锈、破乳、抗氧等功能，以解决汽油中水的存在造成的汽车零部件锈蚀、汽油乳化等问题。

我国尚没有正式的用于评价汽油清净剂使用性能的发动机台架试验方法，目前使用模拟试验方法：

燃料喷嘴清洁性 PFID模拟试验（SWRI方法）
进气阀清洁性 IVD模拟试验（RIPP方法）
防锈性 ASTM D665（人工海水）
分水性 ASTM D1094

通过上述4种模拟试验的添加剂还需经过行车试验确认。这些模拟试验方法只是过渡性的试验方法，我国将逐渐采用国际公认的发动机台架试验方法。

2.1 防锈性能

汽油在储运和使用过程中不可避免地会有水分存在，给储运设备和车辆油路系统造成腐蚀，清净剂中含防锈成分可防止车辆油路系统的腐蚀。

清净剂防锈性能试验是参照 ASTM D 665 试验方法和AAMA要求的汽油在水存在下防锈性能试验方法而确定的。

2.2 破乳性能

由于清净剂为表面活性剂，如没有适当破乳剂加入就容易在汽油输送和储存、使用过程中遇水而引起油层乳化及油水界面形成乳化浮渣。乳化浮渣容易导致滤网堵塞，而油层乳化易将水分带入进气系统及燃烧室中造成腐蚀和影响发动机的正常运转。清净剂的破乳效果按照ASTM D 1094评价标准。

2.3 防止燃料喷嘴堵塞

电子喷射式发动机的喷嘴对沉积物非常敏感，喷嘴被堵塞致使供油不畅，车况变差，排放恶劣。

从美国引进喷嘴模拟装置作为实验室考察燃料对喷嘴影响的设备（PFID试验仪），用于区分清净剂的效果，是美国CRC(Coordinating Research Council)试验方法。试验条件为：试验压力40 Psi(275.8kPa)，试验温度160 ℃；试验循环： 22/44（22循环相当于汽车行驶1000英里 (1600km)，44循环相当于汽车行驶2000英里 (3200km)。

2.4 抑制进气阀沉积物生成

发动机进气阀上沉积物增加可造成气缸密封不严，工作压力下降，车况恶劣，废气排放增加。评定方法是采用进气阀沉积物模拟试验装置（IVD试验仪）。试验条件为：燃气比1：15，沉积管温度根据需要选定，试验时间60 min。

3 试验燃料

试验燃料油的性质见表1。表1中的PFID燃料为测定喷嘴堵塞率用油；IVD燃料为测定进气阀沉积物生成率用油。在确定的试验燃料中加入清净剂，对其防锈、破乳、抑制喷嘴堵塞能力和防止进气阀沉积物增长能力进行考察。

表2 试验燃料油性质

项目	PFID试验燃料	IVD试验燃料
辛烷值（RON）馏程初馏点，℃ 10%馏出温度，℃ 50%馏出温度，℃ 90%馏出温度，℃ 干点，℃ 残留量，% 实际胶质，mg/100ml 诱导期，min 硫含量，%( m/m ) 酸度，mgKOH/100ml 铜片腐蚀（50℃，3h），级博士试验芳烃含量，%( v/v ) 烯烃含量，%( v/v )	93.8 39.4 56.4 107.4 169.5 197.6 1.0 0.1 >480 0.008 0.06 1a （—） 20.3 42.9 合格	93.4 45.9 68.8 122.0 171.0 191.0 0.6 30 95 0.057 0.40 — （—） 32.2 39.5 —

4 与国外剂对比

由RP97清净剂与国外的GW-1、GW-2、GW-3剂喷嘴堵塞率的对比结果可见，RP97能有效地抑制喷嘴沉积物的生成，效果优于国外三种清净剂。图1给出喷嘴堵塞率对比结果。

由RP97在不同温度下，在IVD试验仪上的试验结果（图2）表明，RP97剂在180℃、220℃及240℃试验中沉积物的生成量均显著低于空白油，尤其在较高温度下，RP97剂的沉积物的生成低于GW-3。从沉积管上的沉积物的分散状态来看，空白油在沉积管上的沉积物为堆积、颗粒状，分散面呈黑色；RP97在沉积管上的沉积物无颗粒状，分散面积大且薄，呈淡黄色；GW-3分散面也比较大，淡黄色，但分散面比RP97的稍稍厚一些。

5 行车试验

经过大量实验室工作，选定RP97在实车上进行效果考察。1996年11月～12月在北京交通科学院通县试验场进行了16000km的保洁行车试验，1997年初进行了清洗行车试验。

5.1 保洁行车试验

试验参照标准试验方法ASTM D 5500的试验条件进行的，目的是考察燃油中加入汽油清净剂，干净的试验车行驶16000km后喷嘴和进气阀上沉积物的生成情况。试验所采取的燃料是市售93号无铅汽油，试验车型为Audi2.6E，对比剂为GW-3。试验后对试验车进行拆检，测量喷嘴，进气阀称重。图3给出了RP97清净剂和GW-3行车时对喷嘴的作用结果。从图3可见，经过近16000km的行车，这些车辆的单个喷嘴堵塞率和平均喷嘴堵塞率均小于10%（美国汽车制造商协会要求）。与GW-3相比，RP97清净剂有较好的抑制喷嘴沉积物的效果,在同型号的Audi车上GW-3平均堵塞率为5.28%，而RP97平均堵塞率为2.22%。

由RP97清净剂和GW-3剂在行车时对进气阀的作用结果（图4）表明，在同型号的Audi试验车上，RP97清净剂与GW-3相比抑制进气阀沉积物的效果更明显，比GW-3沉积物少将近10%。

5.2 清洗行车试验

考察RP97清净剂清洗效果的清洗行车试验分喷嘴清洗试验和进气阀清洗试验。

（1）喷嘴清洗试验。试验车装上清洗干净的进气阀，先测定污染喷嘴的流量，然后使用加剂试验油，行驶2500km后拆检车辆，再次测定喷嘴流量。

（2）进气阀清洗试验。试验车装上清洗干净的喷嘴和经称重、未做清洗的进气阀，使用加剂试验油，行驶600km后拆检，再次称量进气阀。

图5给出喷嘴清洗结果，图6给出进气阀清洗结果，从中可看出RP97清洗进气阀的优异效果。

从图5、图6可以看出，RP97清净剂具有优秀的喷嘴和进气阀清洁能力，平均堵塞率从清洗前的13.29%降到0.53%，每个喷嘴堵塞率小于5%；对进气阀的清洗率高达97%。

7 结论

（1）清净剂是清洁燃料中必不可少的、能保持发动机燃油进气系统清洁的有效添加剂。

（2） RP97汽油清净分散剂是一种多功能的汽油添加剂，对燃油系统有保持清洁的作用，能有效地抑制化油器、喷嘴和进气阀沉积物的生成；对已污染的喷嘴和进气阀具有很好的清洗作用，使发动机恢复正常性能，并具有防锈、破乳的功能。

（3）对已使用多年，油路未经较好清洗的汽车，使用含RP97清净剂的汽油，可平均节油10%左右。

（4）RP97清净剂可以保持汽车的良好运行车况，降低尾气中CO和HC的排放，还可延长汽车的维护周期，节省维修费用。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (1/10/2005)


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