燃油清净增效剂在车用乙醇汽油中的应用研究

张园 赵扬

中国石化销售有限公司华北分公司

本文采用破乳性能试验、防锈性能试验、汽油机进气阀沉积物试验、行车试验、动力性试验和排放性试验等试验方法对添加/未添加燃油清净增效剂D的车用乙醇汽油（E10）进行了分析。试验结果表明，在车用乙醇汽油（E10）中添加燃油清净增效剂D，油品仍具有良好的破乳性、防锈性，可有抑制进气阀沉积物的形成，并达到清除积炭、降低有害物排放、提升动力的目的。

2017年9月，国家发展改革委、国家能源局、财政部等十五部委下发了《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油（E10）的实施方案》方案要求，到2020年，将基本实现全国范围内的乙醇汽油覆盖；在2025年实现纤维素乙醇规模化生产，形成完善的市场机制[1]。

国务院国发〔2018〕22号文《关于印发打赢蓝天保卫战三年行动计划的通知》[2]中指出: “加快油品质量升级。2019年1月1日起，全国全面供应符合国六标准的车用汽柴油，停止销售低于国六标准的汽柴油，实现车用柴油、普通柴油、部分船舶用油‘三油并轨’，取消普通柴油标准，重点区域、珠三角地区、成渝地区等提前实施。研究销售前在车用汽柴油中加入符合环保要求的燃油清净增效剂。”伴随着新型汽油和传统汽油的更新换代，许多消费者对燃油清净增效剂是否还能适应新型汽油以及是否还有必要使用等产生了疑问。本文将通过破乳性能试验、防锈性能试验、汽油机进气阀沉积物试验、行车试验、动力性试验和排放性试验对添加一种燃油清净增效剂D（简称：加剂）和未加剂的车用乙醇汽油（E10）进行对比分析。

破乳性能试验

试剂和仪器

正庚烷（分析纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司），蒸馏水，丙酮（分析纯，南京化学试剂股份有限公司），无水磷酸氢钾（分析纯，天津市光复精细化工研究所），无水磷酸二氢钾（分析纯，天津市光复精细化工研究所），100 mL具塞玻璃量筒，市售92号车用乙醇汽油（E10），燃油清净增效剂D（悦泰海龙，加剂量为1 000 mg/kg）。

试验方法

采用GB/T 19230.2《评价汽油清净剂使用效果的试验方法 第2部分:汽油清净剂破乳性能试验方法》。

试验结果

汽油清净剂破乳性能试验结果见表1。

由表1可见，加剂的车用乙醇汽油（E10）的破乳性能良好，能很好地与汽油相容，满足GB 19592《车用汽油清净剂》中对汽油清净剂破乳性的要求。

防锈性能试验

试剂和仪器

蒸馏水，市售92号车用乙醇汽油（E10），燃油清净增效剂D（加剂量为1 000 mg/kg），石油产品防锈性能测定仪（DSY-034A，上海旺徐电气有限公司）。

试验方法

采用GB/T 19230.1《评价汽油清净剂使用效果的试验方法 第1部分 汽油清净剂防锈性能试验方法》。

试验结果

汽油清净剂防锈性能试验结果见图1。

表1 汽油清净剂破乳性能试验结果

图1 汽油清净剂防锈试验结果对比（左为加剂,右为未加剂）

试验结果表明，未加剂的车用乙醇汽油（E10）的锈点超过试棒表面积的5%，为严重锈蚀；加剂的车用乙醇汽油（E10）的锈点无锈点，满足GB 19592中对汽油清净剂防锈性的要求，且添加燃油清净增效剂D不影响其防锈性。

汽油机进气阀沉积物试验

方法概要

在规定的试验条件下，将定量的试样（车用汽油或含有汽油清净剂汽油）经过喷嘴与空气混合并喷射到一个已经称重并加热到试验温度条件下的沉积物收集器上，模拟汽油机进气阀沉积物生成，然后将生成的沉积物称重并照相。

试验试剂和设备

正庚烷（分析纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司），二甲苯（分析纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司），石油醚（分析纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司），汽油机进气阀沉积物试验机（L-2，兰州维科石化仪器公司），市售92号车用乙醇汽油（E10），燃油清净增效剂D。

试验程序和操作

程序

设定试验时间为85 min，喷油时间为75 min（调节蠕动泵的速率，使300 mL油在75 min之内喷完），试验温度设为175 ℃（当室温低于20 ℃时，温度设为174 ℃）。接通电源，调节空气压力为80 kPa±1 kPa，空气流量为700 L/h±20 L/h。

清洗

用30 mL混合溶液（正庚烷与二甲苯的体积比2:1）清洗进油软管和喷嘴。

环境条件

试验温度16～32 ℃，在通风橱内，强制通风。

试验步骤

取300 mL待测乙醇汽油倒入盛样杯中，用微量进样器抽取680 μL的环戊二烯加到待测乙醇汽油中混匀，更换燃油进油口处的过滤海绵，盖上杯盖，打开试验罩上盖，将已称重的沉积物收集器放入支架槽内，按下夹紧装置按钮，插上测温热电偶。将蠕动泵的卡片按下，锁定进油管，按下“试验开始”按钮，使沉积物收集器温度达到设定温度，调节空气压力到80 kPa，空气流量稳定在700 L/h，保持喷油的流量在73～75 min全部喷完，经过85 min试验结束后，取出沉积物收集器，冷却至50 ℃以下，将其置于正庚烷的烧杯中静置浸泡6 min后取出，再浸入盛有石油醚的烧杯中1 min取出，用吸水棒塞入收集器的测温孔中，吸去孔内的试剂，放入100 ℃的烘箱中15 min后取出冷却至室温称重。同样，加入300 mL添加1 000 mg/kg燃油清净增效剂D的车用乙醇汽油（E10）重复试验。

试验结果

进气阀沉积物试验结果见表2。从表2可知，加剂的车用乙醇汽油（E10）在沉积物收集器上看不到有沉积物生成，减焦率100%，而不加剂的车用乙醇汽油（E10）在沉积物收集器上可以看到有一定量的沉积物，且沉积物质量在(3.0±0.1 ) mg/100 mL的范围内。

台架试验

试剂和设备

市售92号车用乙醇汽油（E10），燃油清净增效剂D，发动机（Daimler Chrysler M111）。

试验方法

采用GB/T 19230.6《评价汽油清净剂使用效果的试验方法 第6部分∶汽油清净剂对汽油机进气阀和燃烧室沉积物生成倾向影响的发动机台架试验方法（M111法）》。

试验程序和操作条件

试验控制参数见表3。样品A为市售92号车用乙醇汽油（E10）；样品B为加入1 000 mg/kg燃油清净增效剂D的市售92号车用乙醇汽油（E10）。

试验结果

测得的进气阀沉积物重量、燃烧室沉积物的重量分别见表4、表5。

由表4和表5可以看出：样品A进气阀沉积物每气阀平均值为140 mg，总燃烧室沉积物总量为4 105 mg，样品B进气阀沉积物每气阀平均值为 1 mg，总燃烧室沉积物重量为4 195 mg，总燃烧室沉积物增加量为2%。加剂车用乙醇汽油（E10）在发动机进气阀上的沉积物重量明显少于未加剂车用乙醇汽油（E10），且总燃烧室沉积物增加量满足GB/T 19592要求。

行车试验

试验对象

某车用乙醇汽油（E10）试点城市的出租车公司6台同一品牌的出租车，且里程数不少于80 000 km，气门处有一定量积炭。行车试验车辆信息见表6。

表2 进气阀沉积物减焦率

表3 试验控制参数

试验方法

分别对6台测试车辆进行节气门内窥镜检测，编号1、2、3的测试车加入市售车用乙醇汽油（E10），编号4、5、6号的测试车加入添加1 000 mg/kg燃油清净增效剂D的市售92号车用乙醇汽油（E10），每台车每用尽一箱燃油进行一次内窥镜检测。

试剂和设备

市售92号车用乙醇汽油（E10），燃油清净增效剂D，工业内窥镜（北京华泰科恩科技有限公司）。

试验结果

各试验车辆节气门位置行车试验前后内窥镜照片见表7。

由表7可更加直观的看到，使用加剂车用乙醇汽油（E10）的4～6号测试车进行约3 000 km的行车试验后，节气门沉积物量明显减少，而使用未加剂车用乙醇汽油（E10）的1～3号测试车节气门沉积物并无明显改善。这说明车用乙醇汽油（E10）长时间行驶过程中会产生积炭，可以通过添加燃油清净增效剂D的方式进行消除。

动力性试验

试验对象

行车试验开始前和结束后，分别选取使用加剂车用乙醇汽油（E10）的车辆2辆和使用未加剂车用乙醇汽油（E10）的车辆2辆，总计4台车做动力性测试。

试验方法

采用GB/T 12543—2009《汽车加速性能试验方法》中全油门超越加速性能试验。

表4 进气阀沉积物重量

表5 燃烧室沉积物的重量

表6 行车试验车辆信息

试剂

市售92号车用乙醇汽油（E10），燃油清净增效剂D。

测试设备

测试设备为美国宝克公司生产的整车转毂4 000，其参数如下：

◇测量范围：速度0～193 km/h，惯量480～2 270 kg。

◇采样频率：10 hz。

◇准确度：±1 km/h。

试验结果

动力性测试结果见表8。

由表8可见，各测试车的变化系数均没有超过6%，说明试验数据具有可靠性。同时对比1号、2号和4号、5号测试车的路试前后行驶时间变化，可知路试前后4号、5号的变化较为明显，表明使用加剂车用乙醇汽油（E10）对测试车的动力性有一定程度的提高，优于使用未加剂车用乙醇汽油（E10）的测试车。

排放性试验

试验对象

行车试验开始前和结束后，分别选取使用加剂车用乙醇汽油（E10）的车辆2辆和使用未加剂车用乙醇汽油（E10）的车辆2辆，总计4台车做排放性测试。

试验方法

采用GB 18352.5—2013《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第五阶段）》。

试剂

市售92号车用乙醇汽油（E10），燃油清净增效剂D。

测试设备

测试设备为日本HORIBA公司生产的MEXA-7200H排放分析仪。

表7 各试验车辆节气门位置行车试验前后内窥镜照片

表8 动力性测试结果

试验结果

排放性测试结果见表9。

由表9可知，在进行了约3 000 km的行车试验后，1号和2号测试车的THC（总碳氢）、CO（一氧化碳）和NOX（氮氧化物）的排放量有变大趋势，而4号和5号测试车的THC、CO和NOX的排放量均降低，说明车辆在使用加剂车用乙醇汽油（E10）后，其排放结果有一定程度的改善。

结论

试验结果表明，无论是传统汽油还是车用乙醇汽油（E10），在行驶中均会产生一定量的积炭，在车用乙醇汽油（E10）中加入燃油清净增效剂D不仅可以减少积炭，增加一定的动力性，同时在排放上也有一定改善。同时，加剂车用乙醇汽油（E10）的乳化性、防锈性良好，可有效抑制进气阀沉积物的生成。绿水青山才是金山银山，保护好环境需从每个人自身做起，车用乙醇汽油虽然还存在各种各样的问题，但是其存在的意义要远大于这些问题，合理使用车用乙醇汽油，定期保养汽车，才是最明智的举措。

表9 排放性测试结果