摘要：缸内直喷（GDI）发动机因燃油直接喷入气缸，喷油嘴及燃烧室易形成积碳沉积物，导致雾化效率下降、油耗升高与动力衰减。本研究基于无规聚醚胺（PEA）的分子结构设计，开发了一款以含无规则环氧丁烷链段的聚醚胺为主剂的汽油清洗添加剂F9323。
实验表明，该产品清洗力较传统产品提升30%，对高度焦化沉积物具备更优溶解力；产品为100%有效浓度原液，不含稀释溶剂；破乳性指标具备性能冗余，可有效应对国标抽检中破乳性不合格的高发风险。按0.5%体积比添加至汽油中，可有效溶解油路沉积物，恢复发动机理想工况。本研究为GDI发动机积碳治理提供了基于分子工程的技术路径。
关键词：无规聚醚胺；缸内直喷；积碳溶解；破乳性；免拆清洗
缸内直喷（GDI）技术通过将燃油直接喷入气缸内与进气混合，实现了油耗量低、升功率大的技术优势。与同排量的一般发动机相比，GDI发动机功率与扭矩提高10%～15%，油耗降低8%～15%，压缩比可达12。然而，燃油直接喷入气缸的技术特征也带来了结构性缺陷——喷油嘴等处易形成积碳。当积碳过多时，会导致发动机抖动、功率下降、油耗上升，高压喷油嘴容易堵塞。缸内直喷发动机对燃油清洁度要求更高，否则可能导致火花塞、喷油嘴等部件的积碳，进一步影响燃烧效果和排放性能-。
在此背景下，燃油添加剂市场持续扩大。据行业研究机构统计，2025年汽油清洁剂行业正处于从“功能满足”向“价值创造”的转型关键期-。清除积碳对发动机维保的理念已日渐深入人心，电商平台的持续热销证明了庞大的市场需求。
1.2 问题复杂性现有汽油清洗添加剂产品存在三类典型缺陷：
第一，有效成分浓度不足。部分产品以稀释溶剂充填，实际有效成分含量远低于标示值，导致清洗效果不达预期。
第二，破乳性不合格风险高。依据GB 19592-2019《车用汽油清净剂》国家标准，破乳性是关键质量指标之一。标准要求界面状况≤1b级、相分离程度≤2级。2024年上海市监督抽查10批次产品中不合格3批次，其中2批次破乳性不合格；2025年佛山市抽检发现10%批次破乳性不达标-。若破乳性不符合要求，易引发汽油产生乳化层，严重时会堵塞滤芯，影响行车安全。
第三，清洗力不足。传统清净剂对已高度焦化的沉积物溶解能力有限，尤其在GDI发动机高温工况下，积碳层致密化程度高，常规配方难以有效剥离。
针对上述问题，灵智燎原节能环保技术研究院开发了F9323汽油清洗添加剂。本研究从分子设计层面出发，采用含无规则环氧丁烷链段的聚醚胺（PEA）作为主剂，通过极性基团与聚醚链段的协同效应实现高效积碳溶解；产品为100%有效浓度原液；并通过破乳性性能冗余设计提升产品合规通过率。
二、技术原理与方法2.1 分子/组分设计F9323的核心功能组分是无规聚醚胺（Polyether Amine, PEA），其分子结构由聚醚主链和末端氨基极性基团构成-。与传统聚醚胺不同，本研究采用含无规则环氧丁烷链段的聚醚胺——聚醚链中引入了环氧丁烷单元，形成无规共聚结构。这一设计的关键在于：环氧丁烷链段提供了更强的空间位阻和柔顺性，使分子链能够更深入地渗透至积碳层的微孔隙中-。分子链一端的氨基极性基团对金属表面具有强吸附作用，可将分子锚定在积碳-金属界面上；另一端的聚醚链段则对碳质沉积物具有良好的亲和性与溶解能力。
2.2 作用机理拆解F9323的积碳清洗作用可分为以下四个步骤：
第一步：渗透。无规聚醚胺分子凭借其柔顺的聚醚链段，渗透至积碳层与金属基底之间的界面微隙。环氧丁烷链段的无规结构赋予分子链更大的构象自由度，使其能够适应不同孔径的微孔隙-。
第二步：吸附。分子链末端的氨基极性基团对金属表面产生强化学吸附，将聚醚胺分子锚定在积碳-金属界面处。这一吸附作用降低了积碳附着面的表面张力，为后续剥离创造条件-。
第三步：剥离与分散。聚醚胺分子通过极性基团实现分散、溶解、洗涤、增溶的综合效应。聚醚链段对碳质沉积物具有增溶作用，使积碳层从金属表面逐层剥离，同时将剥离的碳颗粒包裹形成“微粒油溶胶”。
第四步：悬浮与排出。被包裹的碳颗粒以微米级分散状态悬浮于燃油和机油体系中，最终通过机油滤清器过滤或随燃烧废气排出。
2.3 协同效应无规聚醚胺的清洗效果并非单一基团作用的结果，而是极性基团与聚醚链段的协同效应。极性基团提供金属表面吸附锚点，聚醚链段提供对碳质沉积物的亲和溶解能力，二者缺一不可。研究表明，当聚醚胺的总胺值达到71 mg KOH/g时，复配的汽油清净剂可使发动机进气阀沉积物降低88.5%。
F9323采用的无规则环氧丁烷链段相较于传统线性聚醚链段，在以下三方面表现出协同增强效应：（1）空间位阻增大，提升对致密积碳层的物理渗透能力；（2）聚醚链段极性分布更均匀，增强对极性沉积物的增溶效果；（3）分子链柔顺性提升，适应不同积碳形态的清洗需求。实验数据表明，该配方清洗力较传统产品提升30%。
三、结果与讨论3.1 理化性能F9323的理化性能指标如下（检测依据GB 19592-2019《车用汽油清净剂》）：
3.2 与传统技术对比
传统PIBA类产品主链热稳定性强但聚醚链段易断裂，在燃烧室内容易残留造成沉积物-。常规PEA产品虽有所改善，但线性聚醚链段对高度焦化沉积物的渗透能力有限。F9323通过无规则环氧丁烷链段的引入，在分子层面解决了上述问题。
3.3 现场应用验证F9323按0.5%体积比添加至汽油中后，可有效溶解油路沉积物，恢复发动机理想工况，随之带来油耗、动力性、加速性与排放的改善。在实际应用中，产品可直接分装，亦可按≥50%浓度与200#芳烃油（或D60脱芳烃油）稀释后使用。
3.4 讨论本技术的清洗效果受积碳厚度与焦化程度影响。对于厚度较大或长期高温焦化的积碳层，可能需要多次添加方能实现完全清洗。此外，产品的破乳性虽具备性能冗余，但在极端油品条件下（如含水率异常的汽油），仍需关注油水分离效果。建议用户严格按照0.5%的推荐添加比例使用，避免过量添加导致燃烧室沉积物增加。
4.1 核心结论
（1）基于无规聚醚胺的F9323汽油清洗添加剂，通过含环氧丁烷链段的分子结构设计，清洗力较传统产品提升30%，对高度焦化沉积物具备更优溶解力。
（2）产品为100%有效浓度原液，不含稀释溶剂，确保了清洗效果的真实性与稳定性。
（3）破乳性指标具备性能冗余，可有效应对国标GB 19592-2019抽检中破乳性不合格的高发风险。
（4）按0.5%体积比添加至汽油中，可在不拆解发动机的前提下实现油路沉积物的有效清除。
4.2 技术意义
本研究从分子工程角度为GDI发动机积碳治理提供了可行的技术路径，通过无规共聚聚醚胺的分子设计实现了渗透力、吸附力与溶解力的协同增强，为汽油清洗添加剂的技术升级提供了新的分子设计思路。
4.3 展望方向
后续研究可进一步探索无规聚醚胺与其他功能组分的复配协同效应，以及在更高压缩比、更严苛排放标准下的适应性优化。同时，针对不同燃油品质的适配性研究亦值得深入。
参考文献[1] GB 19592-2019《车用汽油清净剂》
[2] 上海市市场监督管理局. 2024年上海市汽油清净剂（燃油宝）产品质量监督抽查结果公告
[3] 聚醚胺燃油清净剂的合成及构效关系[J]. 石油炼制与化工, 2023(07)
[4] 聚醚胺的制备及其在汽油清净剂中的应用研究[J]. 山东化工, 2023(07)
[5] F9323汽油清洗添加剂产品技术说明书（灵智燎原节能环保技术研究院）