燃料的組成及理化性質(zhì)對排放的影響

孔令文

（昆明工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院交通運輸學(xué)院 650302)

1 含硫量

硫主要影響微粒（PM），對氣體污染物排放幾乎沒有影響。柴油機排放的總微粒是由固體碳粒可溶性有機成分和SO4所組成，柴油機中的硫通過生成SO2變?yōu)镾O4，從而增大PM的排放。根據(jù)大量試驗，表明柴油機中硫含量的1%～2%生成硫酸鹽，這一百分比與柴油機的含硫量的多少，硫化物的成分以及發(fā)動機型號無關(guān)。此外，試驗也表明，硫含量從0.30%下降到0.05%（質(zhì)量），即1994年美國輕柴油含硫量，PM排放可下降0.03～0.07 g/kW·h，此時若再降低柴油中的含硫量對降低PM排放的作用就很小了。但是當(dāng)今內(nèi)燃機工業(yè)仍要求柴油機含硫量降至0.0015%甚至為零，這主要是后處理和EGR（廢氣再循環(huán)）的要求，柴油機許多后處理裝置中使用貴金屬催化劑，它極易被硫、磷、鉛所中毒，從而降低催化劑的效率，因此越是排放法規(guī)要求高的柴油機，愈要求使用低硫柴油。

2 十六烷值

十六烷值是燃料自然品質(zhì)的衡量指標(biāo)，十六烷值高，著火滯后期短，滯后期多燃料的混合和以后的燃燒關(guān)系甚大，高的十六烷值將減少預(yù)混燃燒的燃料量，并使低負(fù)荷和中等負(fù)荷時NOx排放減小，一般NOx排放較多的柴油機受十六烷值變化的影響大，對一些NOx排放已很低的新機器，預(yù)混燃燒量本身很小，NOx排放則幾乎不受十六烷值的影響。

在一些發(fā)動機上增加十六烷值，HC排放下降，但對有些發(fā)動機卻無影響，大體上HC排放＜0.15 g/kW·h的發(fā)動機，受到十六烷值的影響很小，排放水平較高的發(fā)動機受十六烷值影響較大。同樣，CO排放＜0.5 g/kW·h的發(fā)動機受十六烷值的影響甚微或者不存在。增大十六烷值對PM排放幾乎沒有影響。但過大的十六烷值，由于大油滴來不及蒸發(fā)，使PM排放增加，冒煙。

3 總芳香烴含量

芳烴含量對柴油機排放的影響，至今尚不能完全定論，主要的原因是不能完全分開芳烴含量的變化與密度、T90、十六烷值變化各自的影響。最近的研究已逐步解開芳烴含量與燃料其它物性的內(nèi)在關(guān)系，研究結(jié)果表明，芳烴含量對HC，CO和PM排放無影響，但芳烴含量從30%降至10%，可使NOx排放降低0～5%。其原因是芳烴含量下降，可使火焰溫度下降。此外芳烴的C/H值高，若芳烴含量少，則燃燒后產(chǎn)生的CO2比芳烴含量高的燃料少，生成的H2O較多，在高溫下H2O離解的傾向比CO2小，從而導(dǎo)致低芳烴燃料燃燒后產(chǎn)生的氧離子少，從而使NO的生成較少。

芳烴的種類很多，也有人研究過保持芳烴總量不變，改變單、雙環(huán)和三環(huán)的含量，試驗表明芳烴的類型對氣體和微粒排放的影響均不大。但是，對較舊的PM排放＞0.10g/kW·h的發(fā)動機，減少芳烴的含量可以較明顯的使PM排放降低。

4 密度

燃料密度對容積燃料經(jīng)濟性和最大功率影響很大，密度增加，使單位容積燃燒的能量增加，若在此比較時不調(diào)節(jié)到發(fā)動機輸出功率相同，則隨燃料密度降低。由于空氣燃料混合改善，使PM下降，HC排放有較大增加，CO排放也增加，而NOx排放下降。要分析清楚燃料密度對排放的影響，是一件困難的事情，因為他和發(fā)動機所使用的燃料供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性能密切有關(guān)，燃料密度的變化，將影響燃油噴出速度、動態(tài)噴油定時角、油束長度和夾角等，他們都是影響燃燒的重要因素[1]。

5 T90/T95

T90/T95是指柴油中90%或95%的成分均已蒸發(fā)的溫度，剩下的是一些重餾分，試驗表明T90/T95溫度愈低，PM和總碳?xì)渑欧艤p少，同樣T90/T95對現(xiàn)代清潔的低排放發(fā)動機PM和總碳?xì)渑欧诺挠绊懕壤鲜桨l(fā)動機小，它的趨向和減小十六烷值時的相類似，T90/T95對PM無影響，對NOx僅有很小的減少。同樣，T90/T9減少，HC和CO有很少的增加。

6 含氧化合物

加入燃料中的氧化物，可以增加富燃料燃燒區(qū)氧的存在，柴油中加入4%～5%的氧化物，即可對碳粒和NOx排放有所改善，若在柴油中加入30%的DMM（二甲氧基甲烷）即可PM降低35%，同時使NOx有少許下降，這表明加入的氧化物必須足夠大，才能產(chǎn)生顯著的PM下降效果。

[1]蔣德明.高等車用內(nèi)燃機原理[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,2006.