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                        2009/12/23 9:57:02


                        Associted Octel Lab 汽油清凈劑引擎設計對車輛排放的影響



                        目前,世界各國制定了嚴格的排放法規,大大推動了汽車排放控制技術的發展,同時,對燃油質量和清凈性提出了更高的要求。清凈性能差燃料會影響引擎的正常工作狀態,導致出現尾氣排放惡化、油耗大、引擎壽命縮短等現象。引起上述現象的主要原因是引擎運轉中產生的沉積物。沉積物主要部位是:

                        · 燃料系統(化油器和燃油噴嘴)
                        · 進氣閥(IVD)
                        · 燃燒室(CCD)

                          幾乎所有引擎在上述部位均會產生沉積物。影響這些沉積物產生的引擎設計因素包括:
                        · 燃料噴嘴設計,及其在運轉時的位置和溫度分布
                        · 進氣閥溫度
                        · 進氣閥及其閥座上空氣流動狀況
                        · 進氣閥和排氣閥開啟時的重疊現象
                        · 燃燒室設計

                          使用燃油添加劑可以有效地控制沉積物產生。在五十年代,發展了用于控制化油器沉積物的第一代汽油清凈劑。隨后,在七十年代發展了用于控制油路沉積物的所謂"第二代添加劑"。在八十年代中期,隨著電噴技術的逐漸應用,在美國出現了由噴嘴堵塞引起的嚴重的行車問題。使用化油器類型的清凈劑可以控制噴嘴上的沉積物,但會引起進氣閥上沉積物的增加。同時,對于某些電噴車,過量的進氣閥沉積物會引起駕駛出現問題。為解決上述問題,人們開發了用于減少燃油系統沉積物、同時負作用非常小的新一代改進型汽油清凈劑。 毫無疑問,引擎的燃油系統和進氣閥沉積物會影響車輛的排放、驅動性和燃油經濟性。實際上,燃料供應商一直用含添加劑燃料作為競爭的買點。使用添加劑的優勢相對集中,在1994年的"AUTO/PROCESS"上有綜述(van beckhoven ,1995 ).和不含添加劑的燃料相比,主要優勢是:

                        參數

                        CO

                        HC

                        NOx

                        燃料經濟性

                        使用添加劑的益處

                        10~15%

                        3~15%

                        +5%~-5%

                        2~4%

                         雖然控制燃油系統沉積物是眾望所歸,并得到石油公司的支持,但發展一個系統來管制它們,卻是非常困難的。很明顯,燃料的性質決定了其在引擎等設備上產生沉積物的多少。但是,由于沉積物和燃料組成之間的關系非常復雜,所以不能將實驗室內簡單的評價實驗結果直接作為油品調和的依據。在美國已經建立了一套復雜的授權證書系統,由燃料生產商對燃料/添加劑混合物進行臺架評定,并按照美國環保局的要求,保留存貨記錄,確保添加劑添加量的一致性。和潤滑油批準程序類似,這是一個煩瑣的過程,但是目前唯一可行的法定方式。但是,根據美國的經驗,該項法規容易導致油品供應商按照最低劑量添加清凈劑,對發展新型性能更佳的添加劑不利。

                          最近,人們開始關心燃燒室沉積物(CCD)。一般來說,使用添加劑有增加CCD的趨勢。CCD增加的副作用是增加NOx的排放量,并可能導致活塞和缸頭的摩擦。但是,由于減少了缸壁的散熱(意味著更高的熱效率),CCD可以改進HC、CO和CO2的排放,并提高燃油的經濟性。CCD的影響,如表1 所示,在不同的引擎上表現也不盡相同。

                        表1:CCD對車輛性能的影響

                         

                        CO
                        尾氣管

                        THC
                        尾氣管

                        Nox
                        尾氣管

                        CO2
                        尾氣管

                        燃料經濟性

                        動力

                        驅動性

                        ORI

                        CCDI

                        CCD

                        增加/減少

                        增加/減少

                        增加

                        減少

                        減少

                        輕微增加

                        不變

                        增加

                        在少量引擎中發生

                        典型值

                        -50-0%

                        -30-20%

                        0-50%

                        2-10%

                        2-10%

                        0-3%

                         

                        1-10

                         

                        參考文獻

                        1,4,5,7

                        1,4,5,7

                        1,4,5,6,7

                        1,5,9

                        1,5,9

                        1,5 ,11

                        1

                        1

                        1

                         

                         

                        參考文獻:

                        1:Kalghatgi 1995

                        5:barnes and Stepenson,1996

                        7:harpster al,1995

                        11:Cornetti,1971

                        4:Woodyard,1995

                        6:Studzinski,1993

                        9:Yonekawa et al, 1982

                         

                         

                         

                          上述表格僅比較了"臟"引擎(有CCD產生)和"干凈"引擎的情況。有時,界于兩者之間的中等水平的CCD甚至更環保一些,特別是在NOx排放這一項上。最近的在一個日本引擎上進行類似歐洲M102E的研究(Barnes,1998)表明:一個"低CCD燃料"可產生861毫克/每缸燃燒室沉積物,而一個"高CCD燃料"可產生1309毫克/每缸燃燒室沉積物,相應地, NOx排放分別增加35%和37%。

                          基于CCD的重要性,人們希望能夠用"未洗膠"(Unwashed Gum, UWG), 或者用熱重分析儀(TGA)的分析方法來預測CCD的大小。但是,和IVD的情況類似,無法在實驗結果、燃料性質和CCD量之間建立關聯。實驗已經證明了在"未洗膠"和CCD之間沒有明顯的聯系。限制"未洗膠"只能限制添加劑的使用量,因為其是實驗中形成"未洗膠"的主要來源之一。在燃料熱穩定性和CCD之間有不很明顯的關聯關系。最近的研究(Clarke和Haddock,1997)已經證明,僅使用熱重分析數據,不能很好地預測添加劑對CCD的作用。圖19表明,無論是燃料,還是添加劑方面,CCD大小和"未洗膠"的熱重殘留曲線之間關聯性很差。

                          顯然,和噴嘴沉積物和IVD類似,任何對CCD的評定必須基于臺架實驗,雖然目前精度有待提高。在歐洲、美國和日本,上述臺架實驗仍在建立之中,但是,在考慮CCD控制必要性之前,一定要明白控制CCD量的益處和缺點.

                          最新一代直噴汽油發動機對燃油噴嘴和CCD的沉積物控制提出了新的挑戰,和直噴柴油機類似,燃油噴嘴的溫度較高,因此更容易沉積物的累計和生焦。因為該類型發動機對噴嘴的噴射和燃料/空氣混合工況更加敏感,微量的沉積物可能對排放有明顯的負面影響。因此,需要開發新型汽油清凈劑。先前的研究也表明該類型引擎產生CCD和IVD的量更大(Macduff et al. 1999)。

                        小結

                          汽油發動機燃料系統沉積物(FID和IVD)雖然量很小,但對車輛排放和行車經濟性有明顯地影響。添加全配方清凈劑可以清除上述沉積物。汽油引擎中CCD增加會導致 NOx 排放增加,但有助于降低油耗、減少二氧化碳排放。對CO和HC的影響是有正有負。因為只能用長周期的臺架實驗才能了解最終的結果,所以,不能用該實驗作為調油的依據??刂迫剂蠘嫵蓮亩鴾p少引擎產生沉積物是非常困難的。建立快速的實驗方法一直也沒有成功。如果需要控制引擎的沉積物,可能最好的方式是采用美國重整汽油等得到認可的機理。但是,任何有關的法規都容易造成生產商不愿意提高燃料質量,并只采用最小劑量的添加劑。

                        新聞動態
                        2014/4/23 15:07:17
                        2014/4/23 15:06:44
                        聯系方式

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