汽柴油基础知识

汽柴油基础知识车用汽油车用汽油是一种重要的发动机燃料，消耗量巨大，我国2008年汽油总产量达6348万吨。车用汽油均按辛烷值划分牌号，我国车用汽油按研究法辛烷值(RON)分为90号、93号及97号三个牌号，它们分别适用于压缩比不同的各种型号汽油机。车用汽油特性：具有较高的辛烷值和优良的抗爆性；具有良好的蒸发性和燃烧性，能保证发动机运转平稳、燃烧完全、积炭少；具有较好的安定性，在贮运和使用过程中不易出现早期氧化变质，对发动机部件及储油容器无腐蚀性。检测项目:辛烷值、抗爆指数、铅含量、馏程、蒸气压、实际胶质、诱导期、硫含量、博士试验或硫醇硫含量、铜片腐蚀、水溶性酸或碱、机械杂质及水分、苯含量、芳烃含量、烯烃含量、氧含量、甲醇含量、锰含量、铁含量。几种标准的差异比较汽油使用中常见问题敲缸：辛烷值过低熄火：供油不畅或含有大量水分进气管、汽化器和进气阀产生沉积物：实际胶质高金属部件腐蚀：活性硫、酸性物质多气阻：轻组分多，饱和蒸气压高生成油泥、颜色变深：烯烃等不饱和烃及非烃类物质等不稳定组分多。汽油的标号（研究法辛烷值）汽油机在运转过程中，有时气缸中可能发出一种尖锐的金属敲击声，这就是爆震。汽油在发动机中燃烧时抵抗爆震的能力称为抗爆性。研究法辛烷值是表示汽油抗爆性的指标，它是汽油最重要的质量指标。我国车用汽油的标号采用研究法测定的数值，93号汽油表示它的辛烷值不低于93，依此类推。汽油标号低是汽油机在运转过程中出现敲缸的主要原因。汽油标号的高低只表示汽油的抗爆性能，不等同汽油的质量。标号的选择并非越高越好，应根据发动机压缩比的不同来选择不同标号的汽油。每辆车的使用手册上都会标明所使用汽油的标号。压缩比在8.5－9.5之间的中档轿车一般应使用93号汽油；压缩比大于9.5的轿车应使用97号汽油。目前国产轿车的压缩比一般都在9以上，最好使用93号或97号汽油。高压缩比的发动机如果选用低标号汽油，会使汽缸温度剧升，汽油燃烧不完全，机车强烈震动，从而使输出功率下降，机件受损。低压缩比的发动机用高标号油，就会出现“滞燃”现象，即压到了头它还不到自燃点，一样会出现燃烧不完全现象，对发动机也没什么好处。高档车辆不仅压缩比高，对燃油质量的要求也高。例如30万元以上的中高档车，就只能加97号汽油，而这里说的97号代表的只是汽油中的辛烷值的大小，并不能说明97号汽油就比93号汽油清洁。高档汽车对汽油的清洁度要求极高，如果汽油的标号不够，对车辆的影响很快就能表现出来，如加完油后马上出现加速无力的现象；如果汽油杂质过多，对汽车的影响就要一段时间后才能反应出来，因为积炭或胶质增多到一定程度才会影响汽车行驶。好车用好油！品质好的车辆对油品的要求更高一些，故高档车对低清洁的汽油更敏感。汽油的抗爆性车用汽油辛烷值的测定方法主要有两种，即马达法与研究法，所测得辛烷值的英文略语相应为MON/RON马达法的试验工况规定为：转速900r／min，冷却水温度100℃，混合气温度150℃。马达法的测定条件与汽车在公路上高速行驶情况相似。研究法的试验工况规定为：转速600r／min，冷却水温度100℃，混合气温度不控制。研究法的测定条件与汽车在城市低速行驶情况相似。研究法测定时，由于其发动机的转速较低，混合气温度也较低，条件不如马达法苛刻，所以比较不容易发生爆震，所得到的RON通常就比MON高5～10个单位；RON与MON两者的差值称为燃料的敏感度，它反映汽油的抗爆性能随发动机工况改变而变化的程度；MON和RON的平均值称为抗爆指数(ONI)，它可以近似地表示汽油的道路辛烷值，现也列为衡量车用汽油抗爆性的指标之一。汽油机压缩比与爆震燃烧的关系汽油机是否发生爆震燃烧，除取决于汽油抗爆性外，同时也与汽油机的压缩比有密切关系。汽油机的压缩比越大，压缩过程终了时气缸内混合气的温度和压力就越高，这就大大加速了未燃混合气中过氧化物的生成和聚积，使其更容易自燃，因而爆震的倾向增强。对于压缩比越大的汽油机就应该选用抗爆性越好的汽油，才不致产生爆震燃烧。也就是说，在压缩比较大的汽油机中需要用辛烷值较高的汽油。提高汽油机的压缩比可以提高气缸内可燃气的爆发压力，从而可提高汽油机的热效率和降低油耗。因此，汽油机是朝着提高压缩比的方向发展的。上世纪20年代，汽车刚出现时，其压缩比只有4～5，而现在已达到8～10，相应所需汽油的RON也从低于80提高至90，甚至97。反映汽油蒸发性能的指标：馏程、蒸汽压。初馏点和10%的馏出温度，与发动机的启动性能相关；50%馏出温度与发动机的加速性能相关；90%馏出温度和干点表明汽油汽化完成的程度。馏程油品沸点随气化率增加而不断增加，因此表示油品的沸点应是一个温度范围。按标准规定的设备和方法将汽油试样进行蒸馏，可得到试样的馏出温度和馏出体积分数之间的关系，即称为馏程，在某一温度范围内蒸馏出的馏出物称为馏分。馏分仍是一个混合物，只不过包含的组分数目少一些。温度范围窄的称为窄馏分，温度范围宽的称为宽馏分。10%馏出温度表示汽油中所含低沸点馏分的多少，对汽油机起动的难易有决定性影响，同时，也与产生气阻的倾向有密切关系。10%馏出温度越低，表明汽油中所含低沸点馏分越多、蒸发性越强，能使汽油机在低温下易于起动；但是，该馏出温度若过低，则易产生气阻。50%馏出温度它表示汽油的平均蒸发性能，与汽油机起动后升温时间的长短以及加速是否及时均有密切关系。汽油的50%馏出温度低，在正常温度下便能较多地蒸发，从而能缩短汽油机的升温时间，同时，还可使发动机加速灵敏、运转平稳。50%馏出温度过高，当发动机需要由低速转换为高速，供油量急剧增加时，汽油来不及完全气化，导致燃烧不完全，严重时甚至会突然熄火。我国车用汽油质量标准中要求50%馏出温度不高于120℃90%馏出温度和终馏点(或干点)这两个温度表示汽油中重馏分含量的多少。温度过高，说明汽油中含有重质馏分过多，不易保证汽油在使用条件下完全蒸发和完全燃烧。这将导致气缸积炭增多，耗油率上升；同时蒸发不完全的汽油重质部分还会沿气缸壁流入曲轴箱，使润滑油稀释而加大磨损。我国车用汽油质量标准中要求90%馏出温度不高于190℃，终馏点不高于205℃。蒸气压汽油的蒸气压是用规定的仪器，在燃料蒸气与液体的体积比为4：1以及在37.8℃的条件下测定的。测量方法：GB/T8017。国外将此指标称为雷德蒸气压(RVP)，它是衡量汽油在汽油机燃料供给系统中是否易于产生气阻的指标，同时还可相对地衡量汽油在储存运输中的损耗倾向。我国现行车用汽油（Ⅲ）质量标准中规定从11月1日至4月30日使用的汽油饱和蒸气压不高于88kPa；从5月1日至10月31日使用的汽油，饱和蒸气压不高于72kPa。由于我省平均气温较高，蒸气压要求更为严格。蒸气压的高低表明了液体气化或蒸发的能力，蒸气压愈高，就说明液体愈容易汽化。汽油的蒸气压是衡量汽油挥发性的一个关键指标，它与汽油的蒸发排放和发动机的启动性能有着密切的关系。蒸气压太高，会增加汽油的蒸发量，导致空气中的VOCs的增加。夏季温度高，汽油易挥发，要求蒸气压低一些。蒸气压太低，汽车可能出现冷启动问题。故应有下线，以不低于40kPa为宜。汽油的安定性汽油在常温和液相条件下抵抗氧化的能力称为汽油的氧化安定性，简称安定性。汽油在贮存和使用过程中会出现颜色变深，生成粘稠状沉淀物的现象，这是汽油安定性不好的表现。安定性不好的汽油，在储存和输送过程中容易发生氧化反应，生成胶质，使汽油的颜色变深，甚至会产生沉淀。例如，在油箱、滤网、汽化器中形成粘稠的胶状物，严重时会影响供油；沉积在火花塞上的胶质在高温下会形成积炭而引起短路；沉积在进、排气阀门上会结焦，导致阀门关闭不严；沉积在气缸盖和活塞上将形成积炭，造成气缸散热不良、温度升高，以致增大爆震燃烧的倾向。汽油中的不安定组分是汽油变质的根本原因。汽油中的不安定组分主要有：烯烃，特别是共轭二烯烃和带芳环的烯烃以及元素硫、硫化氢、硫醇系化合物和苯硫酚、吡咯及其同系化合物等非烃类化合物。不同加工工艺生产的汽油组分差异较大，其安定性也不同。直馏汽油、加氢精制汽油、重整汽油几乎不含烯烃，非烃类化合物也很少，故安定性较好。而催化裂化汽油、热裂化汽油和焦化汽油中含有较多烯烃和少量二烯烃，也含有较多非烃类化合物，故安定性较差。烯烃和芳烃烯烃和芳烃是汽油中辛烷值的主要贡献者，但是由于烯烃的化学活性高，会通过蒸发排放造成光化学污染；同时，烯烃易在发动机进气系统和燃烧室形成沉积物。芳烃也可增加发动机进气系统和燃烧室沉积物的形成，并促使CO、HC排放增加，尤其是增加苯的排放。因此，在汽油标准中对芳烃和烯烃都有严格限值。除不饱和烃外，汽油中的含硫化合物，特别是硫酚和硫醇，也能促进胶质的生成，含氮化合物的存在也会导致胶质的生成，使汽油在与空气接触中颜色变红变深，甚至产生胶状沉淀物。直馏汽油馏分不含不饱和烃，所以它的安定性很好；而二次加工生成的汽油馏分(如裂化汽油等)由于含有大量不饱和烃以及其他非烃化合物，其安定性就较差。外界条件对汽油安定性的影响汽油的变质除与其本身的化学组成密切相关外，还和许多外界条件有关，例如温度、金属表面的作用、与空气接触面积的大小等。(1)温度温度对汽油的氧化变质有显著的影响。在较高的温度下，汽油的氧化速度加快，诱导期缩短，生成胶质的倾向增大。实验表明，储存温度每增高10℃，汽油中胶质生成的速度约加快2.4～2.6倍。(2)金属表面的作用汽油在储存、运输和使用过程中不可避免地要和不同的金属表面接触。实验证明，汽油在金属表面的作用下，不仅颜色易变深，而且胶质的增长也加快。在各种金属中，铜的影响最大，它可该汽油试样的诱导期降低75%，其他的金属如铁、锌、铝和锡等也都能使汽油的安定性降低。评定汽油安定性的指标评定汽油安定性的指标有：实际胶质和诱导期。实际胶质，按照GB／T8019测定。指在150℃温度下，用热空气吹过汽油表面使它蒸发至干，所留下的棕色或黄色的残余物。实际胶质是以100mL试油中所得残余物的质量(mg)来表示的。它一般是用来表明汽油在进气管道及进气阀上可能生成沉积物的倾向。我国车用汽油的实际胶质要求不大于5mg／100mL。诱导期，按照GB／T8018测定把一定量油样放入标准的钢筒中，充入氧气至0.7MPa压力，然后放入100℃水中。氧化初期，由于反应速度很慢，耗氧较少，氧压基本不变。经过一定时间后，氧化反应加速，耗氧量显著增大，氧压也就明显下降。从油样放入100℃的水中开始到氧压明显下降所经历的时间称为诱导期，以分钟表示。实际胶质实际胶质是用于评定汽油安定性，判断汽油在发动机中生成胶质的倾向，判断汽油能否使用和能否继续储存的重要指标。当加入的汽油实际胶质过高时，会在燃烧过程中产生胶质、积炭。在油箱、滤网、化油器中形成粘稠的胶状物，严重时会堵塞喷油嘴，中断供油。沉积在火花塞上的胶质沉渣，在高温下形成积炭引起短路。在进气、排气门上结焦，会导致气门关闭不严，甚至卡住气门使之完全失灵。沉积在汽缸盖、汽缸壁和活塞上的积炭，会导致发动机散热不良，产生表面燃烧或爆震现象，降低发动机功率，增加耗油量。严重时冷热车均出现发动机异响，怠速抖动，动力严重不足，甚至发动机无法启动。今年5月发生在海南的问题汽油损坏丰田、别克等品牌汽车的事件就是一个典型例证，经检验发现导致车辆损坏的主要原因正是汽油的实际胶质严重超标。高温、阳光暴晒、金属催化、空气氧化都会加速汽油的氧化，促进胶质的生成。因此，汽油在贮存和使用过程中应采取避光、降温、降低贮罐中氧浓度和采用非金属涂层等措施。诱导期诱导期是在加速氧化条件下评定汽油安定性的指标之一。它表示车用汽油在贮存时氧化并生成胶质的倾向。通常认为，汽油的诱导期越长，其生成胶质的倾向越小，抗氧化安定性越好。但并非所有汽油都这样，不同化学组成的汽油发生氧化形成胶质的过程差别很大。有的汽油形成胶质的过程以吸氧的氧化反应为主，其诱导期可反映油品的贮存安定性。但有的汽油形成胶质的过程以缩合和聚合反应为主，其诱导期就不能真实地反映油品的贮存安定