汽油辛烷值基本知識認(rèn)知

任務(wù)2-6-1汽油辛烷值基本知識認(rèn)知【任務(wù)目標(biāo)】1.了解汽油辛烷值的基本概念及其測定意義；2.理解汽油辛烷值的測定方法和原理；3.掌握測定汽油辛烷值的方法和步驟；4.熟悉國標(biāo)GB/T503《汽油辛烷值測定法(馬達(dá)法)》；5.加強(qiáng)安全環(huán)保意識和責(zé)任感，增強(qiáng)團(tuán)隊合作能力?！救蝿?wù)描述】1．任務(wù)：采取“教學(xué)做”一體化學(xué)習(xí)方式，先了解汽油辛烷值基本概念、測定原理、測定方法和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)識汽油辛烷值測定儀器，為汽油辛烷值的測定做好準(zhǔn)備。2．教學(xué)場所：分析實訓(xùn)室任務(wù)2-6-1汽油辛烷值基本知識認(rèn)知一、爆震和汽油的抗爆性

公路上行駛的各種汽車，汽油機(jī)或者柴油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，有時汽缸中可能發(fā)出一種尖銳的金屬敲擊聲，這就是爆震。汽油中含自燃點(diǎn)低、容易氧化形成不穩(wěn)定過氧化物的烴類，容易產(chǎn)生爆震。汽油在發(fā)動機(jī)中燃燒時抵抗爆震的能力稱為抗爆性。汽油在汽油機(jī)的燃燒分正常燃燒和不正常燃燒。正常燃燒的特征為可燃混合氣被電火花點(diǎn)燃后，在火花塞附近形成火焰中心，火焰逐漸向未燃混合氣擴(kuò)散(傳播速度約為20～50m/s)，氣缸內(nèi)壓力和溫度上升均勻。不正常燃燒的特征為形成多個火焰中心，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，氣缸?nèi)壓力和溫度上升急劇。其中爆燃是常見的不正常燃燒之一。影響爆燃的因素很多，汽油本身的抗爆性能是最根本的。任務(wù)2-6-1汽油辛烷值基本知識認(rèn)知【儲備知識】二、汽油機(jī)爆震現(xiàn)象的產(chǎn)生1．汽油機(jī)工作原理

汽油機(jī)又稱點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)，它是用電火花點(diǎn)燃油氣混合氣而膨脹做功的機(jī)械。按燃料供給方式不同，汽油機(jī)又分為化油器式(汽油在汽缸外與空氣形成可燃混合氣)發(fā)動機(jī)和電噴式(由電子系統(tǒng)控制將燃料由噴油器噴人發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中)發(fā)動機(jī)兩種，目前新車多采用后一種。兩種發(fā)動機(jī)除進(jìn)氣系統(tǒng)不同外，其工作過程相同，現(xiàn)僅以化油器式汽油機(jī)(如圖1所示)為例說明其工作過程。其工作過程包括以下四個步驟，簡稱四行程。任務(wù)2-6-1汽油辛烷值基本知識認(rèn)知圖1點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)原理構(gòu)造1，8-節(jié)氣閥；2-導(dǎo)管；3-浮子；4-浮子室；5-針閥；6-噴嘴；7-喉管；9-混合室；10-進(jìn)氣閥；ll-彈簧；12-排氣塞；13-火花塞；14-活塞任務(wù)2-6-1汽油辛烷值基本知識認(rèn)知（1）吸氣。進(jìn)氣閥打開，活塞自汽缸頂部的上止點(diǎn)向下運(yùn)動,汽缸壓力逐漸降至70～90kPa，使空氣由喉管以70～120m/s的高速吸人混合室，同時被吸入的汽油經(jīng)過導(dǎo)管、噴嘴在喉管處與空氣混合，進(jìn)入混合室。在混合室中汽油開始?xì)饣?，進(jìn)入汽缸后吸收余熱進(jìn)一步氣化。當(dāng)活塞運(yùn)行至下止點(diǎn)時，進(jìn)氣閥關(guān)閉。此時混合氣溫度為80～130℃。（2）壓縮?；钊韵轮裹c(diǎn)向上運(yùn)動，混合氣被壓縮，壓力和溫度隨之升高。通常壓縮終溫可達(dá)300～450℃，壓力可達(dá)0.7～1.5MPa。任務(wù)2-6-1汽油辛烷值基本知識認(rèn)知（3）膨脹做功。當(dāng)活塞運(yùn)動接近上止點(diǎn)時，電火花塞開始打火，點(diǎn)燃油氣與空氣的混合氣。火焰?zhèn)鞑ニ俣葹?0～50m/s，壓力可達(dá)2.4～4.0MPa，最高溫度為2000～2500℃。高溫高壓燃?xì)馔苿踊钊蛳逻\(yùn)動，通過連桿帶動曲軸旋轉(zhuǎn)對外做功。（4）排氣。活塞運(yùn)行到下止點(diǎn)，燃燒膨脹做功行程結(jié)束，活塞依靠慣性又向上運(yùn)行,排氣閥打開，排出燃燒廢氣。以上四個行程構(gòu)成汽油機(jī)的一個工作循環(huán)，如此周而復(fù)始，循環(huán)不止，工作不止。一般汽油機(jī)都有四個或六個汽缸，并按一定順序組合進(jìn)行連續(xù)工作。任務(wù)2-6-1汽油辛烷值基本知識認(rèn)知

2.汽油機(jī)爆震現(xiàn)象的產(chǎn)生

當(dāng)汽油的抗爆性不好，且自燃溫度又低時，汽油和空氣的混合物被壓縮點(diǎn)燃后，溫度和壓力均比正常燃燒時劇增，在火焰尚未傳播到的地方，就已經(jīng)生成了大量不穩(wěn)定的過氧化物，并形成了多個燃燒中心，同時自行猛烈爆炸燃燒，使火焰?zhèn)鞑ニ俣葎≡鲋?500～2500m/s。這樣高速的爆炸燃燒，產(chǎn)生強(qiáng)大沖擊波，猛烈撞擊活塞頭和汽缸，發(fā)出金屬敲擊聲。由于瞬間掠過，使得燃料來不及充分燃燒便被排出汽缸，形成黑煙，因而造成功率下降，油耗增大。同時受高溫高壓的強(qiáng)烈沖擊，發(fā)動機(jī)很容易損壞，可導(dǎo)致活塞頂或汽缸蓋撞裂、汽缸劇烈磨損及汽缸門變形，甚至連桿折斷，迫使發(fā)動機(jī)停止工作。產(chǎn)生的這種現(xiàn)象就是汽油機(jī)的爆震現(xiàn)象。任務(wù)2-6-1汽油辛烷值基本知識認(rèn)知任務(wù)2-6-1汽油辛烷值基本知識認(rèn)知三、汽油抗爆性的評價指標(biāo)

汽油抗爆性的評價指標(biāo)是辛烷值和抗爆指數(shù)。1．辛烷值辛烷值是在標(biāo)準(zhǔn)試驗條件下，將汽油試樣與已知辛烷值的標(biāo)準(zhǔn)燃料(或稱參比燃料)在爆震試驗機(jī)上進(jìn)行比較，如果爆震強(qiáng)度相當(dāng)，則標(biāo)準(zhǔn)燃料的辛烷值即為被測汽油的辛烷值。標(biāo)準(zhǔn)燃料是由抗爆性能很高的異辛烷(2，2，4一三甲基戊烷，其辛烷值規(guī)定為100）和抗爆性能很低的正庚烷(其辛烷值規(guī)定為0)按不同體積分?jǐn)?shù)配制而成的。標(biāo)準(zhǔn)燃料的辛烷值就是燃料中所含異辛烷的體積分?jǐn)?shù)。辛烷值通常用英文縮寫ON。

辛烷值的測定都是在標(biāo)準(zhǔn)單缸發(fā)動機(jī)中進(jìn)行的。在標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動機(jī)試驗中，由于規(guī)定條件不同，測得的辛烷值也不同。按照試驗條什，辛烷值分為馬達(dá)法辛烷值（MON）和研究法辛烷值（RON）兩種。

（1）馬達(dá)法辛烷值：馬達(dá)法辛烷值是在900r/min的發(fā)動機(jī)中測定的，用以表示載重大、車速快、野外行駛的大車用汽油的抗爆性能。

（2）研究法辛烷值：研究法辛烷值是發(fā)動機(jī)在600r/min條件下測定的，它表示負(fù)載小、車速低、發(fā)動機(jī)氣缸溫度低、在城市行駛的轎車用汽油的抗爆性能。測定研究法辛烷值時所用的辛烷值試驗機(jī)與馬達(dá)法辛烷值基本相同，只是進(jìn)入氣缸的混合氣未經(jīng)預(yù)熱，溫度較低。任務(wù)2-6-1汽油辛烷值基本知識認(rèn)知任務(wù)2-6-1汽油辛烷值基本知識認(rèn)知

我國車用汽油抗爆性能采用研究法辛烷值來表示，研究法測定車用汽油辛烷值已被確定為國際標(biāo)準(zhǔn)方法。研究法和馬達(dá)法測定的辛烷值可用式（1）來近似換算。

式（1）任務(wù)2-6-1汽油辛烷值基本知識認(rèn)知2.抗爆指數(shù)

從上面辛烷值的測定條件看，馬達(dá)法辛烷值表示的是汽油在發(fā)動機(jī)重負(fù)荷條件下高速運(yùn)轉(zhuǎn)時的抗爆能力，研究法辛烷值表示的是汽油在發(fā)動機(jī)常有加速條件下低速運(yùn)轉(zhuǎn)時的抗爆能力，兩者都不能全面反映車輛運(yùn)行中汽油燃燒的抗爆性能。為能較全面地反映汽油在車輛運(yùn)行中的抗爆能力，引入了抗爆指數(shù)這一指標(biāo)?？贡笖?shù)是一個反映車輛在行駛時的汽油抗爆性能指標(biāo)，又稱為平均實驗辛烷值。

式（2）

式中ONI——抗爆指數(shù)。目前，我國車用汽油已對抗爆指標(biāo)提出了明確要求。任務(wù)2-6-1汽油辛烷值基本知識認(rèn)知四、測定汽油抗爆性的意義1.劃分車用汽油牌號

抗爆性能好的汽油，使用時不易發(fā)生爆震，其燃燒狀態(tài)好。汽油的抗爆性用辛烷值來評定，辛烷值越高，汽油的抗爆性越好，使用時可允許發(fā)動機(jī)在更高的壓縮比下工作，這樣可以大大提高發(fā)動機(jī)功率，降低燃料消耗。

我國車用汽油(GB17930)按研究法辛烷值劃分為3個牌號：90號、93號和97號。任務(wù)2-6-1汽油辛烷值基本知識認(rèn)知2.評價汽油質(zhì)量，指導(dǎo)油品生產(chǎn)

辛烷值是汽油最重要的質(zhì)量指標(biāo)。為了滿足汽油的使用要求，成品油必須嚴(yán)格按指標(biāo)控制生產(chǎn)。實際上，由原油直接蒸餾得到的汽油遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了使用要求，只能稱為半成品。例如，直餾汽油特別是石蠟基原油的直餾汽油其辛烷值最低，一般為40～60；催化裂化汽油的辛烷值較高，也僅為78左右。因此，要想達(dá)到成品油的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，必須了解應(yīng)該添加哪些理想組分。任務(wù)2-6-1汽油辛烷值基本知識認(rèn)知五、汽油辛烷值測定方法概述

辛烷值的測定按照GB/T503《汽油辛烷值測定法(馬達(dá)法)》和GB/T5487《汽油辛烷值測定法(研究法)》的規(guī)定進(jìn)行。（a）活塞至下止點(diǎn)

（b）活塞至上止點(diǎn)圖2進(jìn)氣和壓縮時汽缸的容積任務(wù)2-6-1汽油辛烷值基本知識認(rèn)知

試驗裝置包括一臺連續(xù)壓縮比（是指活塞在下止點(diǎn)時的汽缸容積V1與在上止點(diǎn)時的汽缸容積V2的比之，見圖2）可在4-10范圍內(nèi)變化的單缸發(fā)動機(jī)，附帶相應(yīng)的負(fù)載沒備、輔助設(shè)備和儀表，它們都裝在一個固定的底座上。測定某汽油辛烷值時，將被測汽油在試驗機(jī)上按規(guī)定試驗條件運(yùn)轉(zhuǎn)，逐漸調(diào)大壓縮比，使試驗機(jī)發(fā)生爆燃，直至達(dá)到規(guī)定的爆燃強(qiáng)度。

爆燃強(qiáng)度可用電子爆燃表測量。然后，在相同條件下選擇已知辛烷值的標(biāo)準(zhǔn)燃料進(jìn)行對比試驗。某標(biāo)準(zhǔn)燃料的爆燃強(qiáng)度恰好與試驗汽油的爆燃強(qiáng)度相同時，測定過程結(jié)束。該號標(biāo)準(zhǔn)燃料的辛烷值即為所測汽油的辛烷值。任務(wù)2-6-1汽油辛烷值基本知識認(rèn)知六、影響汽油辛烷值的因素

汽油的辛烷值和汽油的化學(xué)組成，特別是汽油中烴類的分子結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系。在碳原子數(shù)相同的烴類中，正構(gòu)烷烴的辛烷值最低，高度分支的烷烴和芳香烴辛烷值最高，環(huán)烷烴和烯烴介于它們之間。

同一原油加工出來的汽油其辛烷值按直餾汽油、催化裂化汽油、催化重整汽油、烷基化汽油的順序依次升高。這是由于催化汽油含較多的烯烴、異構(gòu)烷烴和芳烴，重整汽油含較多的芳烴，而烷基化汽油幾乎是100%的異構(gòu)烷烴所致。為了適應(yīng)發(fā)動機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的抗爆要求，優(yōu)質(zhì)汽油應(yīng)含有較多異構(gòu)烷烴。異構(gòu)烷烴不但辛烷值高，抗爆性能好，而且敏感性低．發(fā)動機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，因此是汽油中理想的高辛烷值組分?！就卣咕毩?xí)】1．什么是汽油機(jī)的四行程?為什么稱汽油機(jī)是點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)?