关于汽油品质、以及93#97#的简略分析

日期:2013年6月4日 16:25

一部分  汽油发展史

四乙基铅

  辛烷值是车用汽油最重要的质量指标,采用抗爆震剂是提高车用汽油辛烷值的重要手段。四乙基铅〔Pb(C2H5)4〕是最常用的汽油抗爆震剂,只要少量的四乙基铅就能大大提高汽油的辛烷值。从1921年起,四乙基铅作为有效而又经济的汽油抗爆震剂被广泛使用。四乙基铅是一种带有水果味、具有毒性的油状液体,它的毒性是铅及铅的化合物的100倍。由于汽油中添加了四乙基铅,导致铅随汽车尾气被排放到大气中。当人长期通过呼吸或食物摄入有机铅时,就会在体内蓄积,铅是唯一的人体不需要的微量元素,它几乎对人体的所有器官都能造成损害。此外,铅的存在还可使汽车尾气净化装置中的催化剂“中毒”而失去净化效果。因此,早在1972年12月,美国宣布逐步淘汰含铅汽油,到1996年1月1日,美国已实现全面禁止含铅汽油。日本1985年也实现了普通汽油无铅化。我国从1990年起,在北京、上海、广州等少数大城市首先使用无铅汽油,并于2000年1月1日开始执行实施新的汽车排放污染物控制标准(GB14761—1999),规定2000年7月1日起全国范围内停止生产、使用和销售含铅汽油。

无铅汽油


  所谓无铅汽油,是指提炼过程中没有添加含铅抗爆震剂的汽油,而是添加甲基叔丁基醚(MTBE)作为高辛烷值组分。这种组分沸点低,可以改善汽油的蒸发性能,对汽车的启动、加速以及提高发动机的功率有利。无铅汽油还可以减少汽车废气中的一氧化碳和氮氧化物的含量,大大减轻了对环境的污染。无铅汽油在燃烧时仍可能排放有害气体、颗粒物和冷凝物三大物质,对环境、人体健康的危害依然存在。其中,有害气体以一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物为主。颗粒物以聚合的碳粒为核心,可长期悬浮于空气中,易被人体吸入。冷凝物指尾气中的一些有机物,包括未燃油、醛类、苯、多环芳烃、苯并[α]芘等多种污染物,在高温尾气中呈气态,遇外界冷空气可凝结,通常吸附在颗粒物上,可随颗粒物吸入到人体肺脏深处长期滞留,具有一定的致癌性。其次,为了保持去铅后汽油辛烷值的稳定,需对原油进行催化裂化、烷基化等精炼,由此又不可避免地造成烯烃、芳烃类物质含量的增加,从而增加了尾气中烯烃、甲醛、苯及苯环类物质的排放。芳烃燃烧时产生较高的温度,不仅增加了尾气中的氮氧化物,还可使汽油燃烧不完全。

MTBE:

  甲基叔丁基醚,溶点-109℃,沸点55.2℃,是一种无色、透明、高辛烷值的液体,具有醚样气味,是生产无铅、高辛烷值、含氧汽油的理想调合组份,作为汽油添加剂已经在全世界范围内普遍使用。它不仅能有效提高汽油辛烷值,而且还能改善汽车性能,降低排气中CO含量,同时降低汽油生产成本。另外,MTBE还是一种重要化工原料,如通过裂解可制备高纯异丁烯。MTBE是含氧量为18.2%的有机醚类,它的蒸汽比空气重,可沿地面扩散,与强氧化剂共存时可燃烧。 MTBE的纯度约为97%~99.5%;甲基叔丁基醚是一种高辛烷值(研究法辛烷值115)汽油添加剂,化学含氧量较甲醇低得多,利于暖车和节约燃料,蒸发潜热低,对冷启动有利,常用于无铅汽油和低铅油的调合。20世纪70年代,MTBE作为提高汽油辛烷值的汽油调和成分开始被人们注意。MTBE可以增加汽油的辛烷值,而且化学性质稳定。添加MTBE的汽油还能改善汽车的行车性能,降低尾气中一氧化碳的含量。而且燃烧效率高,可以抑制臭氧的生成。它可以替代四乙基铅作为抗暴剂,生产无铅汽油。现在约有95%的MTBE用作辛烷值提高剂和汽油中含氧剂。MTBE极易溶解于水。主要由于地下和地上汽油贮罐的泄漏,美国在地下饮用水体中越来越多地发现了MTBE。MTBE即使在很低浓度也会造成水质恶臭。美国环保局已将MTBE列为人类可能的致癌物质。目前美国和日本已经禁止使用MTBE,国家也规定MTBE的含量不得超过7%。

  提到了以上三种汽油来说下另一个概念93#高清汽油。
 

  93号高清汽油,是以93号无铅汽油为基础,按照比例假如一种多效汽油清洁复合添加剂而构成的新品种汽油。与普通汽油或无铅汽油比,高清洁汽油在质量上更胜一筹,它除了能满足市售汽油的各项质量指标要求外,由于加入了多效复合添加剂,增强了清除各种沉积物的能力,提高了经济性,降低了排气污染。   
 

 

  高清洁汽油的主要功能可概括为六个方面。一是减少环境污染。尾气排放一氧化碳平均下降57.8%,碳氢化合物平均下降40.3%。二是保持清洁。保持新车发动机燃油供给系统的清洁,如喷嘴或化油器、油道、进气阀、火花塞、燃烧室等部件,在汽车运行中不生成油垢、胶状物和积碳,不需要再定期清洗,省时省力。三是清除积碳。可清除由于未使用高清洁汽油,发动机燃油供给系统各部位已经形成的油垢、胶状物和积碳。四是节省燃油。清洁的燃油供给系统,提高了燃油雾化能力,使发动机功率充分发挥,节省燃油达5%。五是改善驾驶性能。发动机起动容易,转速平稳,提速加快。六是延长发动机使用寿命。发动机的化油器、喷嘴的使用寿命延长,减少维修更换部件费用。

  对于汽油品质的概念 ,我们不应当只是说要求其辛烷值高,我们也应该要求其清洁性;这两方面来说才是汽油的品质所应具有的含义;我们常见的汽油标号并不是汽油的纯净度和质量。国内汽油目前的生产状况,基本上都是通过添加剂来提高汽油抗爆性,而且由于生产和运输水平的限制,汽油中杂质的含量极高,所以才会造成汽车形式中的积碳和油泥胶质物的附着,这不仅影响相关零部件的正常使用还会影响其效率和寿命。

二、部分关于93#和97#汽油的区别

  1)压缩比:引擎的运行是由汽缸的“吸气--压缩--燃烧--排气--吸气”这样周而复始的运动所组成,活塞在行程的最远点和最近点时的汽缸体积之比就是压缩比。降低油耗的成本最低效果最好的方法就是提高发动机的压缩比。提高压缩比只是改变活塞行程,混合油气压缩得越厉害,它燃烧的反作用也越大,燃烧越充分。但压缩比不是轻易能动的,因为得有另一个指标配合,即汽油的抗爆性指标,亦称辛烷值,即汽油标号。

  2)爆震与抗爆性:一般认为,活塞在行程的上止点后10度左右,燃烧产生最大压力时,推动活塞的力度最大;一般而言发动机转速越快所需要的点火提前角也就相应的越大,而达到某一转速时还没点火混合气就已经燃烧,这便是爆震。

  3)理论上最小点火提前角为0度,但为了防止在做功行程才点燃混合气(这样会造成动力的损失)往往设为5度以上,这也是启动转速所需要的角度。最大点火提前角也不能太大,一般不能超过60度,否则振动和温升问题将凸显,效率也将下降。实际上曲轴结构的转速是受限的。 点火过早,会造成爆震,活塞上行受阻,效率降低,热负荷、机械负荷、噪声和振动加剧,这是应该防止的。点火过迟,气体做功困难,油耗大,效率低,排气声大。不论点火过早或过迟,都会影响转速的提升。最佳点火角受很多因素影响:

  (1)缸温缸压。越高燃烧越快,点火提前角要越小。
  (2)汽油辛烷值。也就是汽油牌号,越高抗爆震能力越强,相应允许更大的点火提前角。
  (3)燃气混合比。过浓过稀燃烧速度皆慢,需增加点火提前角。

  注意:油气虽然需要靠火花塞点燃,但是过于高温、高压的环境也会使油气自燃。这就是靠汽油本身的抗爆性来解决的。

爆震的主要原因
  
  1点火提前角过于提前
  2发动机积炭过多:发动机由于燃烧室内过多积碳,除了会使压缩比增大(产生高压),也会在积碳表面产生高温热点,使发动机爆震。
  3发动机温度过高
  4汽油稍稀:不正常的空燃比引起的;过多的空气会使得燃烧温度提升
  5燃油辛烷值低;即所谓的汽油标号不达标

抗爆性:决定汽油爆震点的早晚

  所以当汽油标号过低时,压缩的混合油气将在点火前自燃,点火时,已开始自燃的油气又将产生强烈爆炸,使原先精确设计的燃烧程序失控,一部分汽油做了负功,一部分因为燃烧过程与活塞行程不同步不能完全燃烧,造成进气阀和缸内严重积碳,油耗增加,尾气恶劣。当汽车高速行驶时,混乱的燃烧过程将产生连续爆震,严重损伤发动机,造成火花塞绝缘破裂,电极过度燃烧,活塞敲缸,活塞环卡死,气门烧蚀等后果。

93#97#的区别

  用93号油的发动机硬要用97号油就会出现“滞燃”现象,即压到了头它还不到自燃点,会出现燃烧不完全现象;原因就是97#的抗爆性很高;所以也就是压缩比比较高的车适合高标号汽油但并不一定适合97#这种标号的汽油;一般来说,97比93提速要稍微慢一点,并不是提速不好,是有一点延迟,不象93那么爆,感觉一下就上来。

  现今主流量产轿车品牌中,德国高档轿车宝马和奥迪等在使用高压缩比发动机,并在使用说明书中推荐使用97号汽油。美国和日韩的高级轿车并不都是这样,多数品牌推荐使用93号汽油,例如凯迪拉克CTS和丰田皇冠。中国自主品牌奇瑞研发的发动机同样也推荐使用93号汽油,宝马汽车之所以采用高压缩比发动机97#油,是为了谋求更优秀的动力性和燃油经济性,那样更符合宝马的产品定位。所以,是追求动力性能使发动机需要燃用更高标号的汽油,而不是更高标号汽油可以带来更好的动力性。97#可以带来的是比93#更好的燃油经济性,而不是更好的燃油效果、加速性和动力性。从93#油换97#油没什么感觉。 加97的车比较轻、省油,但提速没力加速比较肉但转速拉上来就比较平顺。所以也就是说高压缩比的车93#已经足够用,并且使用97#号因为会造成不完全燃烧,加速滞燃;而标注97#的车不能使用93#的原因是,受其设计在点火等方面的制约,因为若是使用93#的号会提前燃烧,做负功进而增加油耗
 

 

  综上所述:在不考虑车身设计上的因素,93#汽油加速反映快的原因,在于它的反映速度和一个比较适当的抗爆性能让他能有一个比较好的燃烧速度,也保证了他的抗爆性,同时也需要一个较小的点火提前角。相应的也就是说97#汽油抗爆性比较好,燃烧反应相应的也就较慢需要一个比较大的点火提前角,但是燃烧起来也就相对的比较平稳,会比较慢热,在不考虑车本身特殊的设计因素外,同样的车,平时使用93油比使用97油加速时反映较快,尤其在提速比较快的车上比较明显,但是在过了加速开始的时间进入到匀加速时97油会比较稳,由于其有比较好的稳定性和比较好的燃烧效果,所以他会比较省油得到一个经济性,

  对于93#加添加剂后的加速感主要是因为两个:第一mtbe未达到让其产生滞燃的量,第二通过催化剂提高了燃烧速度。

  这主要是针对于97#于93#无铅汽油的, 93#清洁汽油和97#清洁汽油区别:

  目前国内的97#汽油其实是在90#的汽油中加入了异辛烷、异丙苯、烷基苯等添加剂以及MTBE抗爆剂而来的,并不是在生产过程中提高催化裂解、二次重整等加工工艺而来的。所以不能算是真正意义上的清洁汽油只是高添加剂汽油;也即是说相当一部分97#汽油容易造成发动机积碳,甚至机件被腐蚀的情况。可见97#号高清汽油和清洁汽油有一定的差距其含义并不完全相同

  90#和93#汽油的加工工艺是比较过关的也就是说杂质方面反倒可能93比97的小

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