汽油的质量要求及性能指标(一)汽油的质量要求:汽油性能的优劣,对于汽油发动机的动力性、经济性、可靠性 及使用寿命等均有很大影响对汽油的质量要求是:1. 良好的蒸发性,保证发动机在冬季易于启动,在夏季不易产生 气阻,并能较充分燃烧2. 抗爆性好,辛烷值合乎要求,保证发动机工作稳定、运转正常, 不发生爆震,以充分发挥发动机功率3. 安定性好,即诱导期要长,实际胶质要小,使汽油在长期的储存 过程中不会发生辛烷值降低、酸度增大、颜色变深等质量变化, 也不致于生成过多的胶状及酸性物质4. 抗腐蚀性要好,在储存及使用过程中保证汽油不会腐蚀储油 容器及汽油机机件二)评价汽油性能的指标:l. 汽油的蒸发性及其评价指标汽油由液体状态转化为气体状态的性能,称为汽油的蒸发性我们知道在发动机内汽油经过化油器时被汽化同一定比例的空 气均匀混合后进入燃烧室被点燃燃烧因此,汽油良好的蒸发性, 可保证发动机在各种条件下易于启动、加速及正常运转汽油的 蒸发性越好,就越易汽化,在冷车或低温条件下就能使发动机顺利 起动和正常工作反之,若汽油的蒸发性差,会使汽油汽化不完全, 难以形成具有足够浓度的混合气,不但使发动机启动性变差,而且 混合气中有一些悬浮的油滴进入燃烧室中。
这就将导致发动机工 作不稳定、燃烧不完全,使油耗升高、排污增加此外,没有完全 燃烧的油滴,还会因活塞环密封不严而附于气缸壁上破坏润滑油 膜,甚至渗入曲轴箱内,稀释润滑油,增加机件的磨损需要指出的是,汽油的蒸发性过强也是不合适的,一方面,会使汽 油在储运过程中轻质馏分损耗过多再则是在温度较高时,汽油 在化油器以前的油道中,易于蒸发形成油气,使得油泵、输油管等 曲折处或在油管较热部位产生气泡,阻滞汽油流通,使供油不畅甚 至中断,造成发动机熄火,这种现象通常称之为〃气阻〃在炎热季 节、高原或是重载(如爬长坡、带拖挂车)条件下工作的汽车如使 用蒸发性过强的汽油,就易产生气阻,造成行车故障甚至发生事 故因此,所用汽油的蒸发性应适中通常,评价汽油蒸发性的指标有:馏程与饱和蒸气压l) 馏程馏程是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用来判定石油产品轻、重 馏分含量的多少汽油的馏程清楚地表明了它在使用时蒸发性能 的好坏初馏点与10%馏出温度表示汽油中含低沸点轻质馏分的多少当初馏点与10%馏出温度过低时,汽油蒸发性强,易产生气阻现象;过高时,汽油蒸发性差,冬季或冷车不易启动。
GB484 一 93要 求汽油10%馏出温度不高于70150%馏出温度是表示汽油的平均蒸发性它能影响发动机的加速 性50%馏出温度低,汽油的蒸发性就好,发动机的加速性也就好 且工作稳定GB484--93要求汽油50%馏出温度不高于120TO 90几馏出温度与终馏点表示汽油中不易蒸发和不能完全燃烧的 重质馏分的含量这两个温度低,表示其中不易蒸发的重质组分 少,能够燃烧完全反之,则表明汽油中重质组分多,汽油不能完全 蒸发与燃烧这样,就会增大油耗,排污增加且工作不稳定,甚至还 会使未充分燃烧的燃油流入曲轴箱稀释润滑油,加剧机件磨损 因此,对汽油的90%馏出温度与终馏点均作了严格限制,GB484 — 93中要求90%馏出温度不高于190终馏点不高于205’Co汽油的残留量指标表示汽油中最不易蒸发的重质成分与储存 过程中生成的氧化胶状物含量的多少残留量指标高,会使燃烧 室及气门组件积炭增加,进气系统与化油器喉管结胶严重从而影 响发动机的正常工作GB484 一 93中规定残留量不大于2%2) 饱和蒸气压在规定条件下,油品在适当的试验装置中,气液 两相达到平衡时,液面蒸气所显示的最大压力称为饱和蒸气压。
饱和蒸气压用来评定汽油的蒸发强度饱和蒸气压指标值高说明 汽油中轻质馏分含量高,其蒸发性好,使用时,发动机产生气阻的可 能性就大,储运时轻质馏分损失的趋向也就大但发动机起动性 好因此,大气压力与环境温度不同时,对汽油的饱和蒸气压的要 求也不同GB484 一 93规定汽油蒸气压从9月l日至次年2月29日不大于88kPa,从3月l日至8月31日不大于74kPa饱和蒸气压的测定是按GB/T8017 一 87(车用汽油)或 GB/T257 一 64(90)(汽油)的规定进行的2. 汽油的抗爆性及其评价指标(l)汽油的抗爆性是指汽油在发动机中燃烧时不发生爆震的能 力爆震也称〃火头响’’,是发动机工作时的一种不正常现象汽油在发动机中正常燃烧时,火焰的传播速度大致在50m/s左 右,气缸内温度与压力都呈均匀上升但当使用抗爆性差的汽油 时燃烧情况就不同了,当混合气被点燃后,火焰前锋以一定速率扩 散传播,但火焰前锋尚未到达的那部分混合气,在气缸内高温、高 压的作用下,生成大量的过氧化物过氧化物是一种极不稳定的 化合物,积聚量达一定值时,不等火焰前锋传播到,它就会自行分 解,导致爆炸燃烧,形成压力冲击波,使气缸内产生清脆的金属敲 击声,这种不正常燃烧现象就称之为爆震。
产生爆震的因素较 多,除汽油牌号过低、发动机负荷过重及发动机过热外,发动机的 压缩比也和爆震的产生关系极大高压缩比发动机经济性好,但 产生爆震的趋向明显增大所以,应根据汽油机压缩比合理选用 汽油,压缩比高,要求汽油的牌号也就高另外,驾驶操作水平及发 动机结构设计也对爆震产生影响因此,爆震限制了发动机压缩 比的提高,使发动机的经济性下降,长时间爆震还会使发动机过热, 甚至使零件损坏2)汽油抗爆性的评价指标汽油抗爆性可用汽油的辛烷值来评 价辛烷值是代表点燃式发动机燃料抗爆性的一个约定数值在 规定条件下的标准发动机试验中,通过和标准燃料进行比较来测 定采用和被测定燃料具有相同抗爆性的标准燃料中异辛烷的体 积百分数来表示测定辛烷值的方法不同,所得值也不同,因此,引 用辛烷值时,应指明所采取的方法马达法辛烷是按GB/T503 一 85(91)的规定进行测定研究法辛 烷值是按GB/T5487 一 88(91)的规定进行测定马达法辛烷 值与研究法辛烷值(辛烷值在100或100以下时)测定时,都是在标 准条件下,把试样与巳知辛烷值的参比燃料的爆震倾向进行比 较参比燃料是由异辛烷(辛烷值为100)和正庚烷(辛烷值为零)混 合而成的与试样中爆震强度相当的参比燃料中所含的异辛烷的 体积百分数,就是该试样的辛烷值。
研究法辛烷值与马达法辛烷值测定方法与设备基本相同,不同 的只是测定时的标准条件不同最主要的不同在于马达法辛烷值 以较高的混合气温度(一般加热至149'C)和较高的发动机转速 (9OOr/min 土 10r/min)的苛刻条件为其持征所测得一般用以测 定在发动机节气门全开和发动机高速运转时汽油的抗爆性而研 究法辛烷值则以较低的混合气温度(一般不加热)和较低的发动机 转速(600r/min±6r/min)的中等苛刻条件为其特征所测得一般 用以评定发动机由低速过渡到中速运行时汽油的抗爆性同一种 汽油的研究法辛烷值一般要比马达法辛烷值高可用下列关系式 来近似换算两者的数值,即:马达法辛烷怪研究法辛烷值0.8十10研究法辛烷值与马达法辛烷值之差称为汽油的敏感 性马达法辛烷值与研究法辛烷值都是在专门的单缸发动 机上在标准试验条件下测定而得的它们都不能全面反映 车辆运行条件下燃料的抗爆性能因此,提出了计算车辆 实际运行条件下的抗爆性能经验关系式I:抗爆指数=(RON十MON)/2式中:RON---研究法辛烷值;MON---马达法辛烷值显然,抗爆指数所反映的是一般运行条件下汽油的平均抗爆性能由上述可知,汽油的辛烷值越高,它的抗爆性就越好,发动机的动 力性与经济性就越能得以体现。
3) 提高汽油辛烷值的方法目前,提高汽油辛烷值的途径主要 有以下三种,① 采用先进的炼制工艺,以生产出含有高辛烷值成分多的汽油组成汽油的化合物一般为烷烃、环烷烃、芳香烃与烯烃,烷 烃、环烷烃的体积含量一般在50%以上,芳香烃不高于35% 烯 烃一般低于15%芳香烃与异构烷烃的热氧化安定性好,相对应 的辛烷值可达100左右;环烷烃的辛烷值次之;烯烃又次之;正构烷 烃辛烷值最低不同的炼制工艺,所获汽油组分的辛烷值也不同, 一般而言用常压蒸馏法获的直馏汽油组分含正构烷与环烷烃较 多,异构烷、芳香烃和烯烃含量较少,所以辛烷值只有40 一 55;用 热裂化和焦化法制取的汽油部分,因含有较多烯烃,辛烷值达 50-60 ;催化裂化、催化重整和加氢裂化是较先进的二次加工方 法,炼出的汽油著称组分含异构烷烃和芳香烃较多,其辛烷值高 达70-85以上由此可见,采用先进的生产工艺是提高既有辛烷 值的有效途径之一② 在汽油中调入改善辛烷值的组分,如加入烷基化油、异构 化油、苯、甲苯及工业异辛烷等都能提高汽油的辛烷值70年 代国外出现了新的高辛烷值汽油调和组分,如甲基叔丁基醚和叔 丁醇甲基叔丁基醚在汽油中的加入量一般为10% ,可以大大改 善汽油的抗暴性,是生产优质汽油上好的调和组分。
③ 加入抗爆添加剂使用最多的抗爆剂是四乙基铅,在汽油 中添加少量的四乙基铅便可极显著地提高汽油的辛烷值四乙基铅是一种带水果香味,具有剧毒的油状液体,它能通 过呼吸道、食道以及无伤口的皮肤进入人体,而且很难排泄出 来,当进入人体体内的铅积累到一定程度时(通常以血中浓度超 过80ug/100L为标志),便会使人中毒为防止中毒,含铅汽油 往往带有一定的颜色,使人们接触它时便于识别,以引起注意, 防止中毒四乙基铅提高汽油辛烷值的幅度随原油及炼制工艺的不同而异, 对应于不同的汽油有它最佳添加量,超过此量,辛烷值的提高幅 度随四乙基铅的增多而减少,甚至没有效果汽油中四乙基铅含 量一般不超过0.13% (可提高辛烷值20-28个单位),GB484-93 中规定90号汽油铅含量不大于0.35g/LO,93号,97号汽油中铅 的含量不大于0.45g/L四乙基铅提高汽油抗爆性机理十分复杂,通常认为四乙基铅 在200‘C以上温度时即开始分解,铅与未燃混合物中的过氧化物 进行反应,其结果破坏了过氧化物,生成了活性不强的氧化物, 中断了氧化物生成的连锁反应,使过氧化物不致积聚与分解,这 就避免了爆震但是,汽油中加入了四乙基铅也有其不利的一 面,四乙基铅与过氧化物反应后生成的氧化铅,它的沸点高达 1470’C,氧化铅微粒不易随废气排出而是沉积在发动机的气缸 壁、缸盖及火花塞与气门组件上,从而破坏了发动机的正常工 作,并增大了机械磨损。
因此,往汽油中添加的不是纯四乙基铅, 而是混合有一种叫做导出剂的物质这种导出剂在燃烧时能与四 乙基铅燃烧后生成的氧化铅起作用而生成较易气化的漠化铅与氯 化铅(沸点分别为916'C和950'C儿而气缸内燃烧后温度达1200~1300'C, 所以漠化铅与氯化铅均能呈气体状态随废气排出缸外,这就减少 了氧化铅在气缸内的积聚,保证发动机能正常工作四乙基铅与 导出剂的混合液叫做乙基液,俗称铅水我国乙基液中四乙基铅 合量一般为54%左右随着车辆保有量的不断增多,汽车排放的废气给人类的生存环 境带来越来越大的危害为了保护环境、控制污染,许多国家制 订了汽车废气排放控制标准与环保法规为了达到规定的废气排 放标准,采取简便有效的措施是在汽车的废气排出前经过催化转 换器,使有害的CO、NO'和HC转化为二氧化碳、水、氮和氧但 加铅汽油废气中有使催化转换中催化剂中毒失效的成分所以, 为满足环保方面的要求以及随着汽油生产工艺水平的不断提高 严格限制汽油中的铅加入量逐步向低铅及无铅汽油过渡是必然 的美国80年代,无铅汽油的比例巳达75%以上我国巳颁布了无 铅车用汽油的行业标准(SH0041 — 93),无铅汽油产品的使用也将 逐渐增多。
3. 汽油的安定性及其评价指标(l) 汽油的安定性及其对发动机工作的影响汽油在其正常的储 存与使用过程中,保持其性质不发生永久变化的能力,称为汽油的 安定性安全性差的汽油,在储存及运输过程中易发生氧化反应, 生成胶状与酸性物质,使辛烷值降低,酸值增加汽油中生成的胶 质过多时,会使发动机工作时,油路易被阻塞,供油不畅,混合气变稀 气门被粘着而关闭不严;还会使积炭增加,导致散热不良而引起 爆震和早燃;沉积于火花塞上的积炭,还可能造成点火不良,甚至不能产生电火花以上所述,都会造成发动机工作不正常,油耗增加所以,GB484 — 93对汽油的安定性提出了严格要求2) 评定汽油安定性的指标评定汽油安定性的指标主要有实际 胶质与诱导期① 实际胶质在规定条件下测得的汽油蒸发残渣中的正庚烷不 溶部分可按GB/T8019 一 87的规定进行测定,方法概要为:将已 知量的燃料在控制温度和控制空气的条件下蒸发将正庚烷抽提 前和抽提后的残渣分别称重,所得结果以mg/100mL报告,便可测 得汽油实际胶质另外,实际胶质允许用GB/T509 一 88进行测定, 但仲裁试验应以GB/T8019 — 87为准GB/T484 — 93中规定汽 油的实际胶质不大于5mg/100mL,但经过运输与储存,使用时往往 要大于此值,一般允许不大于25mg/100mL。
② 诱导期在规定的加速氧化条件下,油品处于稳定状态所经历 的时间周期可按GB/T 8018 — 87的规定进行测定(SH0112 — 92中规定以GB/T256 — 64(90)进行测定)方法概要为: 试样在氧弹中氧化,此氧弹先在15C — 25'’C下充氧至68gkPa,然 后加热至98'C — 102'C之间按规定的时问间隔读取压力,或连 续记录压力,直至到达转折点试样到达转折点所需要的时问即 为试验温度下的实测诱导期由此实测诱导期就可以计算100'C 时的诱导期汽油的诱导期以分钟计,显然,汽油的诱导期长其氧 化和形成胶质的倾向就小GB484 — 93规定汽油的诱导期不小 于 480min3) 提高汽油安定性的措施一是通过采用新的炼制工艺,使易 氧化的活泼的烃类及非烃类尽量减少;再则是可在汽油中添加抗 氧防胶剂和金属钝化剂4. 汽油的防腐性及其评价指标汽油成分中的各种烃类,都是没有腐蚀性的,而引起腐蚀的物质 是硫、硫化物、有机酸、水溶性酸、碱等由于汽油要与各种金 属器件接触,如有腐蚀性,就会对储油容器及发动机机件产生腐 蚀所以,在汽油的国家标准中,对汽油的腐蚀性有严格的要求 汽油防腐性一般用硫含量、铜片腐蚀试验、水溶性酸或碱、酸 度、博士试验等指标未评定。
l) 硫含量是指存在于油品中的硫及其衍生物(硫化氢、硫醇、 二硫化物等)的含量,以质量百分比表示汽油中含有的硫及硫的 衍生物,遇到水或水汽时,会生成亚硫酸和硫酸等在汽油燃烧的条 件下,这种趋向更强烈亚硫酸与硫酸对金属有强的腐蚀作用 同时,硫还能降低汽油的辛烷值及汽油对四乙基铅的感受性(即减 弱加入四乙基铅对于汽油辛烷值的提高幅度)因此GB/T484 一 93中规定硫含量不得大于0.15几硫含量的测定可按 GB/T380 一 77(88)进行方法概要为:将一定量的试样在灯中燃烧, 用碳酸钠水溶液吸收生成的二氧化硫,并用容量分析法测定而 得2) 铜片腐蚀试验在规定条件下测试油品对于铜的腐蚀趋向的 试验,它是检查汽油中是否含有游离硫和活性硫化物的测定时, 按GB/T5096 一 85(91 )规定进行(等效采用美国试验与材料协会标 准ASTMD130 一 I 983八方法概要为:把一块已磨光的铜.片浸没 在一定的试样中,并按产品标准要求加热到指定的温度保持一定 的时问待试验周期结束时,取出铜片,经洗涤后与腐蚀标准色板 进行比较,确定腐蚀级别腐蚀标准色板分为4级,1级为轻度变 色;2级为中度变色;3级为深度变色;4极为腐蚀。
各级变色及腐蚀 标准中均有详细说明GB/T484 一 93中规定汽油的铜片腐蚀 (50C,3h)不大于l级SHO I12 一 92中规定铜片腐蚀试验采用 GB/T378 一 64(90)3) 水溶性酸或碱水溶性酸是指无机酸和低分子有机酸,水溶 性碱是指氢氧化钠等它们一般是在石油炼制过程中残留下来 的,对金属有强烈的腐蚀作用,汽油中不允许存在测定时可按 GB/T259 一 88规定进行方法概要为:用蒸馏水或乙醇水溶液抽 提试样中的水溶性酸或碱,然后,分别用甲基橙或酚酞指示剂检查 抽出液颜色的变化情况,或用酸度计测定抽提物的pH值,以判断有 无水溶性酸或碱的存在4) 酸度中和100mL石油产品所需氢氧化钾的毫克数称为酸 度,以mgKOH/100mL表示未加乙基液的汽油可按GB/T258 一 77(88)的规定进行酸度测定方法概要为;用沸腾的乙醇抽出试样 中的有机酸•然后用氢氧化钾乙醇溶液进行滴定含乙基液的车 用汽油按SH/T0116 一 92的规定进行酸度测定GB/T484 一 93 中规定汽油的酸度不大于3mgKOH/100mL5) 博士试验在升华硫存在的条件下,用亚铅酸钠和轻质石油 产品的作用,以检查油中硫醇或硫化氢的试验。
汽油中,不但存在 有硫,还存在有硫的衍生物,故仅测硫含量,往往不能准确反映实际 情况,因此,需通过博士试验进一步确定硫的衍生物存在情况测 定时可按SH/T0174 一 92规定进行,方法概要为:摇动加有亚铅酸 钠溶液的试样,观察混合溶液外观的变化,判断混合溶液中是否存 在硫醇、硫化氢、过氧化物或元素硫再通过添加硫磺粉,摇动 并观察溶液的最后外观变化,进一步确认硫醇的存在5. 汽油的清洁性及其判定指标汽油的清洁性主要指汽油中是否含有机械杂质及水分炼油 厂炼制出的成品汽油中是不含机械杂质与水分的,但在储运及使 用过程中,汽油不可避免地受到外界污染使得机械杂质及水分进 入汽油中汽油中的机械杂质有可能堵塞化油器量孔及汽油滤清 器;同时也会加剧化油器量孔、气缸活塞组件的磨损汽油中的 水分在冬季则可能冻结,严重时会堵塞滤清器或油路,甚至造成供 油中断;另外,水分还有加速机件腐蚀,溶解抗氧剂,加速汽油氧化生 胶月I起四乙基铅分解,使导出剂等添加剂失效等不良作用检 查汽油中是否含有机械杂质及水分一般是将试样注人100mL的 玻璃量筒中静置8 一 12h后观察应当透明,没有悬浮和沉降的机械 杂质及水分在有异议时,机械杂质可按GB/T511 一88进行测定; 水分可按GB/T260 一 77(88)进行测定。
汽油标号的含义是什么?汽油标号以辛烷值大小表示其抗爆性能的高低辛烷值 有两种测定方^去,MON-马达法;RON-研究法目前我国石 油商出售的汽油只有70号汽油以马达法(MON)辛烷值定 义;90号以上汽油全部用研究法(RON)辛烷值定义,对我国 的成品汽油,测得研究法(RON)辛烷值比马达法辛烷值高近 10个单位如某种汽油研究法(RON)辛烷值为93,那么它 的马达法辛烷值大约为85左右.换算经验公式:MON=0.8RON + 10汽油通常将沸程在30°C-220°C范围内,可以含有适当添加剂的精致石油馏分称之为汽油汽油据其 用途不同,主要分为航空汽油和车用汽油车用汽油主要供点燃式内燃机发动机(即汽油机)作燃 料,其中可以含添加剂,尤其是抗暴剂或抑制剂为叙述方便,以下将车用汽油简称为汽油汽油的牌号及规格我国汽油与车用汽油牌号划分及其演化过程见表2-1所示过去,我国采用马达法辛烷值确定汽油的牌号,近年来我国汽油牌号正在由 马达法辛烷值向研究法辛烷值过渡长期以来我国载货汽车使用马达法辛 烷值70号汽油,早些时候还使用过马达法辛烷值66号汽油因其辛烷值较 低,含四乙基铅量较高,其抗爆性能只适用于汽油发动机压缩比不大于或等于 7.0的车辆,如解放CA10B、跃进NJ130等旧型低压缩比汽油机的要求。
注:(1)生产厂须保证各号汽油出厂后四个月内检查封样时实际胶质不大于10mg/100mL石油站及 仓库交付用户的各号汽油,其实际胶质不大于25mg/100mL;10%馏出温度允许增高1C;各中间馏出温 度允许增高2‘C;干点允许增高3'C,残留量允许增高0.3%2) 另有铅型抗爆剂的汽油必须用明显的颜色标明含铅3) 由含硫0.5%以上的原油生产的汽油,在有酸碱精制设备时 硫含量允许不超过0.45%;在无精制 设备时,允许不超过0.6%① 帕(pa)是国际单位制压强单位,I kPa=7.50mmHg② 加铅汽油的酸度按SH/T0116方法测定③ 样注入100mL玻璃量筒中观察,应当透明没有悬浮和沉降的机械杂质及水分在有异议时,以 GB/T511和GB/T260方法测定研究法辛烷值90号汽油是右种换代产品,它以催化裂化汽油为主要组分, 调入少量直馏汽油和其它高辛烷值组分加入少量烷基铅抗爆殆j(铅含量不大 于0.35g/L)这种汽油可适合于解放CA141等新右代载货汽车和大部分轿 车的需要过去曾使用的马达法辛烷值85号汽油(GB489-86)作为压缩比较高汽油 机燃料,现按研究法辛烷值编号改为93号汽油(GB484-93),所以原先的85号 汽油与93号汽油实际上是一种汽油。
研究法辛烷值97号汽油抗爆性能更好,但目前我国这种汽油只有少量供出口, 实际市售汽油为90号与93号两种大多数国家根据本国汽车发动机结构的不断改进、环保要求及使用要求 的变化以及石油炼制技术的不断进步,不断修订本国的汽油规格大多数国 家汽油都分为两种,即优质汽油与普通汽油,英国、德国、美国还有一种超级 汽油,但其消耗量不多,英国的超级汽油、优质汽油及普通汽油的研究法辛烷 值分别为100.5、97.5和90.5;日本的l号和2号汽油,其研究法辛烷值分别为 95与85以上均为无铅或低铅汽油我国的行业标准SH0041 一 93《无铅车 用汽油〉〉规定将无铅车用汽油按研究法辛烷值分为90、93和95号三个牌。