第一章 汽车燃料

§1-1 汽油

◆ 了解车用汽油的使用性能及评价指标。

2012年5月31日,北京市的汽油改为国V 标准,同时汽油牌号由90号、93号、97号对应调整为89号、92号、95号。这是为了进一步改善北京市的空气质量采取的又一重要措施,同时,也是为了日后在全国推广新的国V 标准燃油进行试点。那么，汽油牌号90号、93号、97号的含义是什么? 汽油牌号的降低又带来哪些影响呢? 

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 一、了解汽油

汽油是从石油中提炼得到的，由碳、氢元素组成的烃类化合物。它是一种密度小而易于蒸发的液体燃料。汽油主要分为航空汽油、工业汽油和车用汽油。汽车所使用的为车用汽油。

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二、车用汽油的主要使用性能

汽油作为点燃式发动机的燃料，其使用性能的好坏对发动机的动力性、可靠性、经济性以及使用寿命有很大的影响。因此，对汽油的性能要求是：具有适宜的蒸发性、良好的抗爆性和氧化安定性，无腐蚀，不含机械杂质和水等。

1.蒸发性

汽油的蒸发性是指汽油由液体状态转化为气体状态的能力。汽油发动机在工作时，汽油先由液体汽化，并与一定比例的空气混合成为可燃混合气后，才能在气缸中燃烧。由于现代汽车发动机的转速高，形成可燃混合气的时间只有百分之几秒甚至更短，因此，汽油蒸发性对形成的混合气品质有很大影响。

（1）汽油蒸发性对发动机工作的影响

汽油蒸发性越好，就越容易汽化，与空气混合越均匀，燃烧速度越快，并且燃烧彻底，能保证发动机迅速启动、加速和正常运转，反之将导致汽油不能完全燃烧，造成油耗增加，功率下降，同时，未燃烧尽的油滴还会附在气缸壁上破坏润滑油膜，加剧磨损。但是，蒸发性也不宜太好，否则易使汽油在储存、运输中大量蒸发。尤其是在夏季或高原低气压地区，汽油在油路中就蒸发为气体，在汽油泵、油管等处形成气泡，阻碍汽油流通，使供油不畅甚至中断，造成发动机熄火，即产生“气阻”现象。因此，要求汽油具有适宜的蒸发性。

（2）汽油蒸发性的评定指标

汽油蒸发性的评定指标主要有馏程和饱和蒸气压。 

1）馏程。馏程是指油品在规定条件下蒸馏所得到的、以初馏点和终馏点表示其蒸发特征的温度范围。

馏程是汽油的一个重要指标。根据汽油的馏分范围可衡量汽油蒸发性的好坏。常用 10%馏出温度、50%馏出温度、90%馏出温度和终馏点来表示。

馏程的测定方法如下图所示，取100mL汽油，倒入带有支管的蒸馏烧瓶中。然后按一定的条件加热烧瓶中的汽油，使其蒸发成气体，通过支管进入冷凝器，冷却后又变成液体汽油经冷凝管流入量杯中。蒸馏出第一滴汽油时的温度称为初馏点，馏出 10mL、50mL、90mL时的温度分别称为 10%、50%、90%馏出温度，蒸馏完毕时的温度称为终馏点，烧瓶中最后剩下的少量不蒸发物称为残留物。

① 10%馏出温度。 10%馏出温度表示汽油中轻质馏分的含量。它对汽油发动机冬季启动性能和夏季是否产生气阻有很大影响。该温度低，表明汽油中所含轻质馏分多，蒸发性好，汽油发动机在低温时容易启动。但温度过低，则易在夏季或高原地区产生气阻。国家标准要求该温度不高于 70 ℃，一般以 60～ 65 ℃为宜。 

② 50%馏出温度。 50%馏出温度表示汽油的平均蒸发性。它对发动机启动后到正常工作温度的预热时间、加速性能和工作稳定性有很大影响。该温度低，则汽油在常温下也有较多的蒸发，使混合气中汽油蒸气多，燃烧后产生的热量大，可缩短预热时间，减少油耗。还可使发动机加速灵敏，运转柔和平稳。国家标准要求该温度不高于 120 ℃。 

③ 90%馏出温度和终馏点。 90%馏出温度和终馏点表示汽油中重质馏分的含量。它们对汽油能否完全燃烧和发动机的磨损有影响。两者的温度高，表明汽油中含重质馏分多，蒸发性差，会使汽油燃烧不完全，且耗油量增大。同时，残留的重质馏分还会破坏缸壁上的油膜，加剧气缸磨损。因此，国家标准要求汽油 90%馏出温度不高于 190 ℃，终馏点不高于 205 ℃。

另外，汽油蒸发完毕后仍有一些胶状残留物，它表示汽油在储存中生成氧化胶状物的含量。这些胶状物会沉淀在进气门、电喷汽油发动机的喷嘴上，破坏发动机正常工作。因此，国家标准严格控制其残留量。 

2）饱和蒸气压。饱和蒸气压又称蒸气压，是指在一定试验条件下汽油在规定的密封容器中蒸发时所产生的最大蒸气压力，单位用 kPa表示。饱和蒸气压是控制汽油产生气阻倾向的指标。饱和蒸气压越高，蒸发性越好，发动机越容易启动，但产生气阻的倾向和蒸发损失也越大。所以，国家标准规定一年中从 11月 1日至 4月 30日饱和蒸气压不大于 88 kPa，从 5月 1日至 10月 31日饱和蒸气压不大于 72 kPa。

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2.抗爆性

（1）汽油的燃烧过程

汽油发动机工作时，汽油先与空气混合，形成可燃的混合气体进入气缸，经压缩后，由电火花点燃进行燃烧。汽油在燃烧时会出现两种燃烧方式，即正常燃烧和爆震燃烧。汽油发动机两种燃烧的特点见下表。

爆震燃烧是一种不正常的燃烧，它对汽油发动机的危害极大，会使发动机过热，功率下降，甚至造成机件损坏。产生爆震燃烧的因素很多，主要有燃料的质量、发动机的压缩比以及燃烧室的结构形式等。

（2）抗爆性指标汽油在发动机气缸内燃烧时，抵抗爆震燃烧的能力称为抗爆性。抗爆性好的汽油不易产生爆震燃烧，可用于压缩比高的发动机，以提高其动力性和经济性。评定汽油抗爆性的指标用“辛烷值”表示。车用汽油的牌号也是根据汽油的辛烷值来划分的。 

1）汽油辛烷值。在规定的条件下，通过和标准燃料进行比较来测定，采用与待测定燃料具有相同抗爆性的标准燃料的辛烷值来表示。标准燃料由异辛烷和正庚烷的混合物组成，异辛烷的抗爆性优良，辛烷值定为 100；正庚烷的抗爆性差，辛烷值定为 0。将这两种燃料按不同体积比例混合，可制成辛烷值为 0～ 100的标准燃料，例如，某一汽油测试结果正好与 98%异辛烷及 2%正庚烷的混合液的爆震程度相同时，被测汽油的辛烷值即为 98。

2）辛烷值的分类。测定辛烷值的方法有马达法（ MON）和研究法（ RON）两种，分别称为马达法辛烷值和研究法辛烷值。马达法辛烷值表示汽车在接近长途公路上行驶或大功率重载情况下工作的汽油抗爆性，研究法辛烷值则表示汽车在城市道路上行驶时的汽油抗爆性。由于两者测试条件不同，通常研究法辛烷值比马达法辛烷值高 7～ 9个单位。我国用研究法辛烷值划分车用汽油的牌号。 

3）抗爆指数。为反映汽油的灵敏度，有的汽油规格标准采用了抗爆指数这一新指标。它表示在一般条件下汽油的平均抗爆性能，抗爆指数是同种汽油研究法辛烷值和马达法辛烷值的平均数，即：

抗爆指数 =（研究法辛烷值 +马达法辛烷值）/2

由于汽油抗爆性对发动机工作影响很大，所以人们一直致力于提高汽油辛烷值，目前主要有三种途径：改进加工工艺、加入高辛烷值成分和加入抗爆剂等。

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3. 氧化安定性

汽油的氧化安定性是指汽油在储存和使用过程中抵抗氧化生成胶状物的能力。由于受到空气中的氧气、光线和温度的影响，氧化安定性差的汽油易发生氧化反应，生成酸性物质和胶状物质，使汽油的颜色变深、酸值增加、辛烷值降低。使用这种汽油易造成燃油供给系统阻塞、积炭增加、气缸散热不良和引起爆震燃烧等。因此，汽油应具有良好的氧化安定性。

评定汽油氧化安定性的主要指标有实际胶质和诱导期，其含义和作用见下表。

为了提高汽油的氧化安定性，一般采用的方法有两种：一是在石油炼制时采用催化重整和加氢精制等工艺；二是在汽油中加入抗氧防胶剂和金属钝化剂。

4. 腐蚀性

汽油在储存、使用过程中不可避免地要与各种金属接触，这就要求汽油对金属不应有腐蚀性。汽油中的各种烃类物质本身并不腐蚀金属，引起金属腐蚀的物质主要是硫及硫化物、有机酸和水溶性酸或碱等物质。

此外，汽油还有清洁性要求，不允许汽油中含有机械杂质和水分，因为它们会加剧发动机机件的磨损，严重影响发动机的正常工作。

5.清洁性

汽油的清洁性是指汽油是否含有机械杂质和水分。车用汽油中应严格控制机械杂质和水分的混入。

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  三、想一想

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