汽油烃组成与排放的研究
石油商技
２００４年１０月
ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ
ＰＲＯＤＵＣ髑ＡＰＰｕｃＡＴｌ０Ｎ
ＲＥｓＥＡＲＣＨ
第２２卷第５期
汽油烃组成与排放的研究
刘泉山徐小红
（中国石油润滑油研究开发中心，兰州７３００６０）
摘要研究了汽油中烯烃、芳烃含量对尾气排放、蒸发排放以及燃油经济性的影响。研究表明，汽油组成对排放的影响与汽车技术紧密相关。在别克和桑塔纳２种车型上，降低汽油中烯烃含量对尾气排放的影响趋势不同，对别克车降低烯烃含量，排放升高；而对桑塔纳车降低烯烃含量，排放减少；汽油中芳烃含量对２种车型的排放以及燃油经济性的影响较大，且影响趋势相同。
关键词：汽油烃组成排放经济性
前言
低。如果中国一味地跟踪执行与欧美国家相近的交通车辆的急剧增加带动了社会生产的发清洁燃油标准，势必造成炼油企业生产成本的大展，提高了人们的生活质量。但与此同时，由于车幅度增加，导致竞争力的进一步下降。因此，有必用燃料的消耗量与日俱增，所排放的废气污染了要根据中国的炼油结构、汽油水平以及当代与未人类赖以生存的大气环境，对人类的健康造成了来的汽车先进技术，进行汽油烃组成对排放的影威胁。据统计，世界各国大、中城市机动车污染已响研究，用科学的结论规范汽车和燃油的发经成为空气的主要污染源，为此，各国特别是发达展方向。
国家对汽油质量作出越来越严格的规定。中国政本项目通过研究，发现汽油组成对排放的影府对此十分重视，１９９９年启动了全国范围内的汽响与汽车发动机技术紧密相关；在别克和桑塔纳２车尾气排放治理行动。先后颁布了“汽车排放污种车型上降低烯烃含量对尾气排放的影响趋势不染物排放标准”和“车用无铅汽油有害物质控制”同，降低芳烃含量对尾气污染物排放、燃油经济性等国家环保标准。
的影响更大。为了降低车辆尾气排放污染，满足苛刻的排ｌ试验部分放标准，２０世纪８０年代后期，国外对燃料组成及１．１试验原材料
性质对排放的影响规律进行了大量研究。美国
本项目研究所用的原材料主要包括重整汽ＡＱＩＲ∥ｏ、日本ＪＣＡＰ、欧洲ＥＰＥＦＥ等项目均对燃
油、重催汽油、车用异辛烷、非芳烃、重芳烃、混合油性质对排放的影响进行过大量的研究，并且为二甲苯等。了满足未来排放法规以及汽车技术进步的要求，１．２试验方法
许多国家仍在进行着更深一步的研究，比如欧洲（１）冷启动后排气污染物排放试验
２００１—２００４年进行的ＣＡＦＥ项目、日本ＪｃＡＰ第２冷启动后排气污染物排放试验方法为ＧＢ阶段的研究等等。最全面、最系统的对此进行研１８３５２．２—２００ｌ《轻型汽车污染物排放限值及测量究的要属美国ＡＱＩＲＰ项目。ＡＱＩＲＰ项目研究显方法（Ⅱ）》中Ｉ型试验。试验在室内底盘测功机示：汽油中芳烃、烯烃、氧含量、硫含量等参数中的上进行，试验系统由底盘测功机、稀释通道、定容１个或多个变化到一定的程度能影响汽车的排放
采样系统、取样袋、分析柜和排放测试系统管理计物（ＨＣ，ｃＯ，Ｎｍ）或通过这些排放物影响大气中
算机等组成。试验循环分为２部分，即Ｉ部（市区生成臭氧的反应活性。此外，研究发现，燃料对排运转工况，ＥｃＥ）和Ⅱ部（市郊运转工况，ＥｕＤｃ）。放的影响与各车辆问采用不同的控制技术有关。
试验运转循环见图ｌ。
由于中国原油性质的差异，导致中国二次加工装置的结构特点是催化裂化能力高，中国汽油收稿日期：２００４珈２—２８
组分中催化裂化组分占了７０％～８０％。因此，中作者简介：刘泉山，大学本科，工程师。现主要从事燃料国汽油与国外汽油相比，烯烃含量高，而芳烃含量
与添加剂的研究工作。
第５期刘泉山等．汽油烃组成与排放的研究１５
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市区运转循环单元
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时间／ｓ
图ｌ试验运转循环
Ｂｓ：取样开始；Ｅｓ：取样结束；ＬＰ：低功率车辆
（２）车辆蒸发排放试验
验汽油配方方案见表３。其中，汽油其他主要性质车辆蒸发排放试验方法为ＧＢ１８３５２．２—∞０ｌ《轻如硫含量、蒸气压、馏程等基本保持在一定范围型汽车污染物排放限值及测量方法（Ⅱ）》中Ⅳ型试验。
内，且５号配方从炼厂直接采集。
（３）汽车燃料消耗量测定方法
裹２排放试验前汽车行驶里程数
汽车燃料消耗量测定方法为供Ｉ／Ｔ１２５４５—９０方车型汽车底盘编号
排放试验前行驶里程数／ｋｍ
法，主要采用多工况法（１５工况）测试燃料消耗量。别克ＡｌＳＧｗｌ５２Ｃ１２Ｓ１７６６４０８７３７１．３试验车辆
别克Ｂ
ＬＳＧｗＬ５２ｃ９７Ｓ１７２８０５
７８６ｌ试验选用车辆主要根据市场占有率和发动机桑塔纳２ＩＤ∞Ａ塌ｍＨｌ３３６２２ｌ１０３１９
６２５４桑塔纳瑚ＯＢ【ｓＶＨＨｌ３３１２２ｌ
１０４５４
５７０７
技术进行选择。选取了桑塔纳２０００和别克ＧＬ共２种车型，这２种车型均为满足欧Ⅱ排放标准的车辆。裹３汽油考察配方
２种车型的技术参数见表１。同时，为了尽量排除试验的偶然性，每种车型选用了２辆车进行平行试验。
表１
桑塔纳２０∞、别克ＧＬ主要技术参数
２试验结果与讨论
２．１汽油烃组成对尾气污染物排放的影响
汽油是多种烃类的复杂混合物，主要由烷烃、烯烃和芳烃组成。汽油烃组成和特性对排放污染物的组成有直接影响。汽油在发动机燃烧过程中
产生的气态排放污染物主要有一氧化碳（ｃＯ）、碳
在试验前，４辆车已行驶里程数见表２。其中２氢化合物（ＨＣ）和氮氧化合物（Ｎｍ）。
辆桑塔纳、２辆别克分别为同一批下线车，并经过同（１）烯烃对尾气污染物排放的影响
样的磨合里程。在试验前，对汽车的三滤、轮胎压中国汽油与国外相比，烯烃含量高，烯烃的危力等均进行了测量和校正，试验车满足试验要求。害在于其热稳定性不好，容易在进气和燃烧系统１．４试验汽油方案
形成沉积物，影响发动机排放。但是烯烃又是汽根据《世界燃料规范》Ⅱ类汽油烯烃、芳烃限油的辛烷值资源之一，应加以合理利用，并控制在值【２ｏ以及中国《车用无铅汽油》标准要求的烯烃、一定范围。因此，考察了烯烃对尾气排放的影响，芳烃限值和炼厂实际生产的平均水平，确定的试
试验结果见图２一图７。
１６
石油商技
２００４年第２２卷
图２一图７绘出了汽油中烯烃含量从３５％降到２０％时对尾气排放的影响趋势。从图中可以看出：对别克车和桑塔纳车来说，降低烯烃含量对排放的影响趋势不同，这可能是由于２种车型所采用的发动机及排气后处理技术不同所致。从表ｌ可以看出，尽管２种车型都是电喷车，但桑塔纳车与别克车所采用的发动机技术不同，并且桑塔纳车不具备废气再循环系统（ＥＧＲ）。此外，两者虽然都装有三元催化转化器，但三元催化转化器用的载体以及贵金属如果不同，也会对排放产生影响。
在别克车上，降低烯烃含量，ＨＣ排放升高１４．９％一２１．３％，ｃＯ书｝放升高０～２８．６％，Ｎ０戈｛｛｝放升高５．７％一６．３％。
０．０７
目
芝０．０５
Ｚ
ｏ
烯烃：３５％
滏伽
２０
４０
芳烃含量，％
图６别克鞫喇耐涮融排溯蝴
Ｏ．０７
目
芝Ｏ．０６
ｏＺ
在桑塔纳车上，降低烯烃含量，Ｈｃ排放减少
５．１％，ＣＯ排放减少１．８％～１１．４％，Ｎｍ排放减
撕．１％一１３．２％。
（２）芳烃对尾气污染物排放的影响
汽油中芳烃主要来源于重整汽油组分，芳烃含量对汽车尾气的影响较大，特别是废气中苯的影响。因此，考察了芳烃对尾气排放的影响，试验结果见图８～图１３。
图８一图１３绘出了汽油中芳烃含量从４０％降到２０％时对排放的影响趋势。从中可以看出，降低芳烃含量对别克车的污染物排放影响较大。
在别克车上，降低芳烃含量，ＨＣ排放降低２１．６％一２５．７％，ＣＯ排放降低２８．６％～４４．５％，
Ｎｍ排放升高８０．０％～８１．１％。
第５期刘泉山等．汽油烃组成与排放的研究
０．０７
１７
在桑塔纳车上，降低芳烃含量，对Ｈｃ排放没有显著影响，ｃＯ排放减少０—９．７％。当烯烃含量为２０％时，降低芳烃含量，ＮＯｘ排放减少４．８％；当烯烃含量为３５％时，降低芳烃含量，ＮＯｘ排放增吕
掣０．０４５
加３．Ｏ％。
０．１２
一
要
●
鼍Ｏ．０９呈
图８别克车降低芳烃对Ｈｃ排放的影响
图９桑塔纳车降低芳烃对Ｈｃ排放的影响
０．８０
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芒０．５５
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目
掣０．８２
ｏ
ｏ
０．７０
烯烃含最，％
图１１猁羽喇岛鼢Ｃ０排放删
ｏ
烯烃含量，％
图１２别克车降低芳烃对Ｎｍ排放的影响
烯烃含量，％
图１３桑塔纳车降低芳烃对Ｎ虢排放的影响
２．２汽油烃组成对蒸发排放的影响
汽车的燃油蒸发排放物主要从燃油箱产生，其成分主要是碳氢化合物口］。燃油蒸发排放物对环境的主要危害在于一些可挥发性有机化合物与
ＮＯ戈经过光化学反应可以形成臭氧。空气中含有１００斗ｇ／ｍ３的臭氧就会使人明显感觉呼吸困难。此外，臭氧也影响植物的光合作用，是导致森林病害的主要因素之一。
蒸发排放主要包括燃油箱呼吸损失和热浸损失两部分。本试验蒸发排放测试在桑塔纳２０００Ａ
车上进行，试验结果见表４。其中总蒸发排放（ｇ）
＝燃油箱呼吸损失（ｇ）＋热浸损失（ｇ）。
表４蒸发排放试验结果
油品编号燃鎏篓要吸婴丕：§
热浸损失／总蒸发损失／排放嚣值／§
§ｇ．
１Ｏ．１８０．１４Ｏ．３２２．０２Ｏ．３８Ｏ．１４Ｏ．５２２．Ｏ３０．０９０．０８
０．１７２．０４
０．１６
０．１２
０．２８
２．Ｏ
主
Ｑ：！垒Ｑ：！主
Ｑ：三！兰：Ｑ
注：１）试验方法为ＧＢ
１８３５２．２。
从表４可以看出：随着烯烃含量降低、芳烃含量增高，蒸发损失呈现出明显降低的趋势。这主
要是由于在高烯烃含量的汽油中，Ｃ，以下的烯烃、
烷烃含量较高引起的，因为ｃ，以下的烷烃、烯烃的蒸气压较高。
１８
石油商技２００４年第２２卷
２．３汽油烃组成对燃料经济性的影响
汽油组成对燃油经济性也会产生影响，具体试验结果见表５。
表５
油品编号
低烯烃含量，对桑塔纳车来说，燃料经济性降低０．５％左右；对别克车来说，在不同的芳烃含量下，对燃料经济性的影响不同。２．４与国外研究结果进行对比
２０世纪８０年代后期，国外对燃料成分、性能影响排放的规律进行了大量研究，主要有美国ＡＱＩＲＰ、日本ＪＣＡＰ、欧洲ＥＰＥＦＥ等项目。并且为了满足未来排放法规以及汽车技术进步的要求，许多国家仍在进行着更深一步的研究，比如欧洲正在进行的ＣＡＦＥ项目、日本ＪＣＡＰ第２阶段的研
燃料经济性试验结果
油耗／Ｌ・１００ｋｍ一
别克车
桑塔纳车
从表５可以看出，降低芳烃含量，对２种车型来说，油耗均有升高的趋势，即燃料经济性降低。对别克车来说，燃料经济性降低ｏ．５％一４．８％；对桑塔纳车来说，燃料经济性降低２．２％左右。而降
究等等。最全面、最系统的对此进行研究的要属美国ＡＱＩＲＰ项目。
美国ＡＱＩＲＰ项目以及日本ＪＣＡＰ项目研究的部分结果【ｌ’４１见图１４，本项目的研究结果见图１５。
图１４美国Ａ卿髓以及日本ＪｃＡＰ项目部锏刑排
低芳烃含量，ＣＯ排放降低，对Ｈｃ和Ｎｍ排放无
显著影响，这与国外研究结果基本一致。降低烯烃含量，污染物排放降低。３结论
（１）从目前的研究结果可以看出，对于拥有不同发动机技术以及排气后处理技术的车型来说，汽油烃组成对其影响趋势不同，汽油组成对排放的影响与汽车技术紧密相关。
（２）在别克和桑塔纳２种车型上，降低烯烃含量对排放的影响趋势不同。对别克车来说，降低
图１５本项目主要研究结果
．
烯烃含量，ＨＣ、ｃＯ、Ｎｍ排放均升高；而对桑塔纳车来说，降低烯烃含量，ＨＣ、ｃＯ、Ｎｍ排放均减少。
（３）对别克和桑塔纳２种车型来说，降低芳烃
含量对尾气污染物排放、燃油经济性的影响更大。降低芳烃含量，ＨＣ、ｃＯ排放均降低，这主要是由
从图１４、图１５对比可以看出：在别克车上，降低芳烃含量，Ｈｃ和ｃＯ排放降低，但ＮＯ菇升高。这一研究结果与日本ＪＣＡＰ和美国ＡＱＩＲＰ项目研究结果相同；降低烯烃含量，污染物排放升高，这一结果与日本研究结果相同。在桑塔纳车上，降
于芳烃含量低，碳氢比降低所致，但Ｎｍ排放升
高。降低芳烃含量，燃油经济性减少。
第５期
刘泉山等．汽油烃组成与排放的研究１９
（４）提高烯烃含量，蒸发损失有增大的趋势，国特色的汽油标准的可行性。
但只要合理控制汽油中ｃ，以下的低分子烯烃、烷参考文献
烃含量，就有利于控制蒸发排放。
ｌＡｌｂｅｒｔ４
建议
Ｈｏｃｈｈａｕｓｅ，Ｊ姗ｅｓ．Ａｕｔｏ／０ｉｌＡｉｒＱｕａｌｉｔｙＩｍｐｒｏｖｅ－
ｍｅｎｔ
Ｒｅｓｅａｒ℃ｈＰｍ目ｒ姗．Ｐｍ静ｒ柚Ｆｉｎａｌ
Ｒｅｐｏｒｔ．ＵＳＥＰＡ，
（１）继续深入进行汽油烃组成对排放的影响
Ｊａｎｕａｒｙ，１９９７：３—３１研究，建立汽油组分、性能与排放关系的数据模２
ＡＣＥＡ，Ａｎｉａｎｃｅ，ＥＭＡ，ＪＡＭＡ．Ｗｏｒｌｄ—ＷｉｄｅＦｕｅｌＣｈａｎｅｒ，
型，预测燃油排放水平。
Ｄｅｃｅｍｂｅｒ。２００２：７～１２
（２）建议国家综合评价汽油烃组成，尤其是烯３苏清祖，程勇，刘军．汽车污染与控制．吉林科学技术出版烃含量对排放的影响，包括对常规排放以及对环社，２００ｌ。６．４～６
境有害的其他组分的影响，综合考虑环保与效益４周慧娟．中国燃油标准与质量．中国汽车工程学会油料委最大化的问题。在此基础上，充分论证建立有中
员会第十届年会，２００２，１０：３２—３５
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（上接第１３页）
道进行清洗是很重要的。一般应将可拆洗的管道后，同样先加油至设备允许运行的最小量，然后运卸下，用溶剂油清洗，再用压缩空气吹干，对设备行３０～６０ｍｉｎ，取样分析。以后的处理方法与新设及油箱要认真擦拭。清洗过的设备及管道组装
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