01.汽油机及对燃料的质量要求
汽油机又称点燃式发动机,主要用于轻型汽车、摩托 车、小型飞机和快艇等,汽油机分为为化油器式和喷射式(电喷式)两大类,化油器常见于老型的发动机上,现在大部分发动机使用喷射式燃料供给方式。
汽油机对燃料的要求主要体现在以下几个方面:
◼蒸发性:所有工况下,具有足够挥发性以形成可燃混合气。
◼抗爆性:燃烧平稳,不产生爆震燃烧现象。
◼安定性:储存安定性好,生成胶质的倾向小。
◼腐蚀性:对发动机没有腐蚀作用。
◼清洁性:排出的污染物少。

02.汽油的蒸发性
汽油在发动机气缸内,必须要迅速气化并与空气形成均匀的可燃混合气,这主要是由汽油的本身蒸发性所决定。若汽油具有良好的蒸发性,就容易与空气形成均匀的可燃混合气,进入气缸后燃烧也较完全,使发动机能正常运转。若汽油的蒸发性太差,就不能在气缸中完全气化,使汽油机功率降低,还会造成启动和加速的困难。若汽油的蒸发性太强,则汽油易在导油管中因气化而形成气阻,最终造成供油不足,在夏季尤其容易发生。反映蒸发性的主要指标是馏程和饱和蒸气压。
(一)馏程
馏程能大体上表示汽油的沸点范围和蒸发性能,一般用馏程的10%、50%、90%点馏出温度和终馏点来反映不同工作条件下汽油的汽化性能。
(1)10%馏出温度
表示汽油中所含低沸点馏分的多少,决定汽油机的启动性能,与产生气阻的倾向有密切的关系。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启动。若10%馏出温度过低,则易于产生气阻 。我国车用汽油质量标准要求不大于70℃。
(2)50%馏出温度
表示汽油的平均蒸发性能,与汽油机启动后升温时间的 长短,以及汽油机启动后加速是否及时有密切关系。50%馏出温度低,在正常温度下便能较好蒸发,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、运转柔和。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要求≯120℃(国VI降低到110℃)。
(3)90%馏出温度和终馏点
90%馏出温度和终馏点表示汽油中所含重馏分的多少。如该温度过高,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。还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。我国要求90%馏出温度不大于190℃,终馏点不大于205℃。

(二)饱和蒸气压
汽油的饱和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38℃的条件下测定的, 称为雷德蒸气压,RVP。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。蒸气压越大,蒸发性越强,易于冷启动;同时产生气阻倾向增大,蒸发损失增大。对于国六车用汽油来说,秋冬季(11.1~4.30)-RVP 45-85 kPa,春夏季(5.1-10.31) -RVP 42-65 kPa。
03.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。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,影响发动机运转。影响安定性的主要成分是不饱和烃、含硫化合物以及含氮化合物。一般直馏汽油馏分不含不饱和烃,安定性好。二次加工汽油馏分(如焦化汽油等)含有大量不饱和烃以及非烃化合物,安定性较差。
(一)外界环境对汽油安定性产生的影响
外界环境影响安定性的因素有很大,主要可以分为四个方面。一是温度,当温度上升时,汽油的氧化速度加快,生成胶质倾向上升。储存温度升高10 ℃,胶质生成速度加快2.4-2.6倍。二是金属表面的作用,汽油在金属表面作用下,颜色易变深,胶质增长加快在各种金属中,铜的影响最大,它可使汽油试样的诱导期降75%,其它的金属如铁、锌、铝和锡等也都能使汽油的安定性降低。三是与空气的接触面积,汽油的氧化变质开始于其与空气接触的表面,汽油与空气接触面积越大,生成胶质倾向也越大。四是储存措施,温度、光照以及与空气的接触状况均对汽油的安定性有明显的影响,因此在储存汽油时应采取避光、降温及减小与空气的接触面积等措施。
(二)评定汽油安定性的指标
1.碘值:利用碘与汽油中不饱和烃分子中的双键进行加成反应, 测定汽油中的不饱和烃含量。碘值越大说明其中不饱和烃含量越多,汽油的安定性也就越差。我国航空汽油规定碘值不大于12g(I)/100g(油)
2.实际胶质:指在150 ℃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。一般是用来说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5 mg/100ml(油)。
3.诱导期:从油样放入100 ℃的水中开始到氧压明显下降所经历的时间,诱导期较长的汽油在储存中胶质增长速度较慢,比较适宜于长期储存。我国车用汽油的诱导期要求不小于480 min。
(三)改善汽油安定性的方法
改善汽油安定性的方法主要有两种,一种是精致,以除去不饱和烃(主要是二烯烃和非烃类化合物)。另一种是加入抗氧剂和金属钝化剂,抗氧剂也称为防胶剂,其作用是抑制燃料氧化变质进而生成胶质,主要有2,6-二叔丁基对甲酚(T501),金属钝化剂可以抑制金属对氧化反应的催化作用,主要由N,N-二亚水杨丙二胺(T1201),通常两者复合使用。

04.汽油的腐蚀性
(一)硫及含硫化合物
硫及各类含硫化合物在燃烧后均生成SOX,对金属有腐蚀作用。元素硫在常温下对铜等有色金属有强烈的腐蚀作用,当温度较高时对铁也有腐蚀性。汽油中的含硫化合物中相当一部分是硫醇,有较强的腐蚀性。当汽油中不含硫醇时,元素硫的含量达到0.005%才会引起铜片的腐蚀;而当汽油中含有0.001%的硫醇时,只要有0.001%的元素硫就会在铜片上出现腐蚀。
(二)有机酸
一般情况下,汽油中的有机酸主要是原油中原来就含有的环烷酸,在储存过程中也可能由于氧化而生成少量的有机酸。这些有机酸对金属有腐蚀作用,其中相对分子量较小的有机酸腐蚀性更强。
(三)水溶性酸或碱
正常生产出的汽油本不应该含有水溶性酸或碱 ,但如果生产中控制不严,或在储存运输过程中容器不清洁,均有可能混入少量水溶性酸或碱,溶性酸对钢铁有强腐蚀作用,水溶性碱则强烈地腐蚀铝及铝合金。
05.汽油的抗爆性
当汽油在发动机中非正常燃烧时,会产生爆震燃烧,也叫敲缸。爆震燃烧会导致机身强烈震动,发出金属敲击声,同时发动机功率下降,燃料有效燃烧热值降低,燃料消耗量增加,排气管冒黑烟,严重时导致机件的损坏。
衡量燃料是否易于发生爆震的性质称为抗爆性。表示方法:辛烷值(Octane number,简称ON),即在标准单缸发动机中,将待测油品与标准燃料进行对比实验,用电子爆震表测爆震强度而得到。
(一)压缩比与爆震燃烧的关系
汽油机的压缩比越大,所需汽油辛烷值越高。汽油机的压缩比越大,效率越高,油耗越低。上世纪20年代,压缩比只有4~5,现已达8~10,相应的辛烷值也从80提高到90甚至97。
(二)抗爆性与燃料组成的关系
一是,化学组成。对同族烃类,碳数小,抗爆性好,辛烷值高,碳数相同的各族烃,辛烷值由大到小的顺序为:芳香烃>异构烷烃和异构烯烃>正构烯烃及环烷烃> 正构烷烃。二是,馏分组成。同一原油的不同直馏馏分,馏分越轻,辛烷值越高不同原油沸程相同的馏分,化学组成不同,辛烷值不同。三是调和性能,一般来说辛烷值并不具有简单的可加性,烃类互相调合时,调合辛烷值并不一定与其调合比例呈线性关系。烷烃与烷烃或烷烃与环烷烃调合,辛烷值与组成呈线性关系。烷烃与芳烃或烷烃与烯烃的调合,辛烷值与组成不呈线性关系,且多数情况下有增值的效应。
(三)改善汽油抗爆性的方法
改善汽油抗爆性的方法主要有以下几种。一是调和高辛烷值组分,如催化重整汽油、烷基化汽油、 MTBE、TAME等;二是对低辛烷值馏分进行改质处理-直馏轻石脑油异构化;三是加入抗爆剂,如四乙基铅(TEL)-剧毒;2-甲基环戊二烯三羰基锰(MMT),因环境问题,该方法已被禁止。
06.车用汽油的牌号与质量标准

表1:我国车用无铅汽油质量标准

表2:车用汽油(国V)的质量指标

表3:车用汽油(国VIA)的质量指标

表4:车用汽油(国VIB)的质量指标
(来源:浙江国际油气交易中心;作者:胡紫阳)