燃料的组成及理化性质对排放的影响

孔令文

（昆明工业职业技术学院交通运输学院 650302)

1 含硫量

硫主要影响微粒（PM），对气体污染物排放几乎没有影响。柴油机排放的总微粒是由固体碳粒可溶性有机成分和SO4所组成，柴油机中的硫通过生成SO2变为SO4，从而增大PM的排放。根据大量试验，表明柴油机中硫含量的1%～2%生成硫酸盐，这一百分比与柴油机的含硫量的多少，硫化物的成分以及发动机型号无关。此外，试验也表明，硫含量从0.30%下降到0.05%（质量），即1994年美国轻柴油含硫量，PM排放可下降0.03～0.07 g/kW·h，此时若再降低柴油中的含硫量对降低PM排放的作用就很小了。但是当今内燃机工业仍要求柴油机含硫量降至0.0015%甚至为零，这主要是后处理和EGR（废气再循环）的要求，柴油机许多后处理装置中使用贵金属催化剂，它极易被硫、磷、铅所中毒，从而降低催化剂的效率，因此越是排放法规要求高的柴油机，愈要求使用低硫柴油。

2 十六烷值

十六烷值是燃料自然品质的衡量指标，十六烷值高，着火滞后期短，滞后期多燃料的混合和以后的燃烧关系甚大，高的十六烷值将减少预混燃烧的燃料量，并使低负荷和中等负荷时NOx排放减小，一般NOx排放较多的柴油机受十六烷值变化的影响大，对一些NOx排放已很低的新机器，预混燃烧量本身很小，NOx排放则几乎不受十六烷值的影响。

在一些发动机上增加十六烷值，HC排放下降，但对有些发动机却无影响，大体上HC排放＜0.15 g/kW·h的发动机，受到十六烷值的影响很小，排放水平较高的发动机受十六烷值影响较大。同样，CO排放＜0.5 g/kW·h的发动机受十六烷值的影响甚微或者不存在。增大十六烷值对PM排放几乎没有影响。但过大的十六烷值，由于大油滴来不及蒸发，使PM排放增加，冒烟。

3 总芳香烃含量

芳烃含量对柴油机排放的影响，至今尚不能完全定论，主要的原因是不能完全分开芳烃含量的变化与密度、T90、十六烷值变化各自的影响。最近的研究已逐步解开芳烃含量与燃料其它物性的内在关系，研究结果表明，芳烃含量对HC，CO和PM排放无影响，但芳烃含量从30%降至10%，可使NOx排放降低0～5%。其原因是芳烃含量下降，可使火焰温度下降。此外芳烃的C/H值高，若芳烃含量少，则燃烧后产生的CO2比芳烃含量高的燃料少，生成的H2O较多，在高温下H2O离解的倾向比CO2小，从而导致低芳烃燃料燃烧后产生的氧离子少，从而使NO的生成较少。

芳烃的种类很多，也有人研究过保持芳烃总量不变，改变单、双环和三环的含量，试验表明芳烃的类型对气体和微粒排放的影响均不大。但是，对较旧的PM排放＞0.10g/kW·h的发动机，减少芳烃的含量可以较明显的使PM排放降低。

4 密度

燃料密度对容积燃料经济性和最大功率影响很大，密度增加，使单位容积燃烧的能量增加，若在此比较时不调节到发动机输出功率相同，则随燃料密度降低。由于空气燃料混合改善，使PM下降，HC排放有较大增加，CO排放也增加，而NOx排放下降。要分析清楚燃料密度对排放的影响，是一件困难的事情，因为他和发动机所使用的燃料供给系统的结构、性能密切有关，燃料密度的变化，将影响燃油喷出速度、动态喷油定时角、油束长度和夹角等，他们都是影响燃烧的重要因素[1]。

5 T90/T95

T90/T95是指柴油中90%或95%的成分均已蒸发的温度，剩下的是一些重馏分，试验表明T90/T95温度愈低，PM和总碳氢排放减少，同样T90/T95对现代清洁的低排放发动机PM和总碳氢排放的影响比老式发动机小，它的趋向和减小十六烷值时的相类似，T90/T95对PM无影响，对NOx仅有很小的减少。同样，T90/T9减少，HC和CO有很少的增加。

6 含氧化合物

加入燃料中的氧化物，可以增加富燃料燃烧区氧的存在，柴油中加入4%～5%的氧化物，即可对碳粒和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%，同时使NOx有少许下降，这表明加入的氧化物必须足够大，才能产生显著的PM下降效果。

[1]蒋德明.高等车用内燃机原理[M].西安:西安交通大学出版社,2006.