汽油的抗爆性能
抗爆性能是汽油最重要的使用性能之一,表示汽油在各种工况下抵抗爆震燃烧的能力,汽油的牌号就是以表示抗爆性能的指标--研究法辛烷值来划分的。汽油的辛烷值越高,抗爆性能越好,越不容易发生爆震,发动机的压缩比就可以越高,热功效率也越高,可以节省燃料。因此,发动机的压缩比适当高有利于节能降耗和减少污染,但受发动机制造水平的限制,发动机的压缩比不可能无限大,同时,受燃料生产工艺的限制,汽油的辛烷值也不可能很高。这就要求在选择油品时,必须根据发动机压缩比的大小选择合适牌号的汽油。合理选择所用汽油的牌号,既有利于保护发动机,减少油耗,又有利于提高发动机的功率。一般汽车说明书上都标有所用发动机压缩比的大小,并写有建议使用的汽油牌号。
辛烷值只是根据发动机压缩比选择汽油抗爆性能的依据,而不是汽油质量优劣的唯一标志,发动机必须根据压缩比大小选择合适辛烷值的汽油使用,压缩比大的发动机使用高辛烷值汽油,有利于发动机的平稳工作和节油。例如,某发动机是按照92#汽油设计的,当使用89#汽油时,因为发动机的压缩比大,压缩终了时的温度高,(煤基型原料油1#)超过了89#汽油的爆燃温度,汽油在发动机汽缸中就会发生提前燃烧现象,进而产生瞬间的超高温和超高压,既有可能产生过多的无用功,导致汽车加速、爬坡无力,还有可能烧毁火花塞、汽缸等发动机部件。另外,爆震还会使汽油中的烯烃形成胶质、硫发生不完全燃烧而产生强腐蚀性物质,造成发动机部件锈蚀。但汽油的辛烷值也不宜过高,如果低压缩比的发动机使用了过高辛烷值的汽油,将会导致汽油在发动机中的燃烧时间滞后,燃烧不完全,发动机功率下降,进而引起发动机汽缸积炭和结焦等,带来一系列问题,也不利于发动机的正常工作。因此,汽车选择使用过高辛烷值的汽油,不一定是件好事。这就好比一个人,42码的脚就应该穿42码的鞋子才合适,如果非要穿41码或43码的鞋子,都不舒服,并不是说穿了43码的高档耐克鞋就比穿42码的普通鞋子更舒服。(煤基型原料油1#)
汽油中各种组分的辛烷值和抗爆性是不同的,一般来说,在分子大小相近的情况下,各种烃类的辛烷值大小顺序如下;芳烃异构烷烃和异构烯烃正构烯烃及环烷烃正构烷烃。由此可见,芳烃和烯烃都具有较高的辛烷值,单纯从抗爆性上来说,芳烃和烯烃是汽油中的良好组分,但事实上芳烃和烯烃并不是汽油的理想组分。芳烃本身有毒,且燃烧温度较高,在发动机中燃烧不完全,会增加汽车尾气中的芳香族化合物及氮氧化合物排放;烯烃的安定性较差,挥发性强,光化学反应活性高,在紫外线的作用下可与氮氧化合物形成有毒的光化学烟雾,破坏大气臭氧层。因此,各国现行的车用汽油质量标准中都对芳烃和烯烃的含量进行了限制。汽油的理想组分是各方面性能都比较优良、抗爆性能较好的高度分支的异构烷烃。(煤基型原料油1#)
随着中国石油产品质量的升级换代,汽油产品质量标准将国Ⅳ中的90#、93#和97#汽油调整为国V中的89#、92#和95#汽油,因此,有人认为中国的汽油产品质量标准降低了。事实并非如此,而是产品质量标准要求更严格了。目前,炼化企业中采取的主要降硫措施是加氢脱硫,但在加氢脱硫的同时,也会伴随着烯烃和芳烃的加氢饱和反应,使烯烃和芳烃的含量降低,虽然降低了汽油的辛烷值,但改善了汽油的清洁性能。因此,国V汽油的组成和性能要求要远远高于国Ⅳ汽油,体现了汽油清洁化发展的方向。由此也可以看出,汽油清洁化是以牺牲高辛烷值组分的含量为代价的,就目前炼油工艺所能达到的技术水平及环保要求的迫切性而言,只能降低对汽油辛烷值的要求,优先考虑清洁化。
还有人认为国V汽油降低牌号后,会引起油耗增加。据全国石油产品和润滑剂标准化技术委员会,对北京和上海部分用户的调查表明,汽油牌号降低后,油耗基本不变或略有增加,而增加的原因有可能是不同生产广家或不同批次汽油组成以及发动机工况的差异造成的。这种情况在日常生活中并不少见,例如,虽然某人每天中午同样是吃两个馒头,但每天下午的饥饿感可能并不一样。
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