第六章 高辛烷值汽油研究

1本節(jié)學(xué)習(xí)重點1.汽油機的工作原理；2.汽油的抗爆性能；3.抗爆性與汽油之間的關(guān)系；4.提高汽油辛烷值的方法.2第六章汽油機與辛烷值36.1汽油機的工作原理1．進氣過程活塞從上止點向下止點運動，活塞上方的體積增大，壓力降低，進氣閥打開，空氣吸入汽缸進氣終了溫度可達85～130℃

42．壓縮過程活塞由下止點向上止點運動，進氣閥和排氣閥關(guān)閉壓力可達0.7～1.5MPa，溫度可達300～450℃

53．作功過程(點火燃燒)

進氣閥和排氣閥仍關(guān)閉，火花塞發(fā)出電火花而引燃混合氣體火焰以20～30m/s的速度迅速向四周傳播燃燒

最高溫度可達2000～2500℃，最高壓力達3.0～4.0MPa

終了溫度約為900～1200℃，壓力為0.4～0.5MPa

64．排氣過程排氣閥開啟，活塞由下止點向上運動廢氣排出溫度700～800℃

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一般汽油機有四個或六個氣缸，按一定順序排列，使不連續(xù)的點火燃燒和膨脹作功過程變成連續(xù)的經(jīng)連桿帶動曲軸旋轉(zhuǎn)的過程。86.2壓縮比壓縮比是汽油機的最重要技術(shù)指標(biāo)，它是混合氣被壓縮前后的體積比，即活塞在下死點時氣缸體積V1與活塞在上死點時氣缸體積V2之比V1/V2。壓縮比越大的汽油機，其功率、熱效率越高，油耗量和單位馬力金屬重量均有所下降，也就是越經(jīng)濟。但壓縮比越大，對汽油機的材質(zhì)要求和汽油的ON要求也越高。提高汽油機壓縮比的同時，必須提高所用汽油的辛烷值，否則發(fā)動機會產(chǎn)生爆震現(xiàn)象而無法正常工作。

9根據(jù)汽油機的工作條件，對汽油的使用要求主要有：在所有的工況下，具有足夠的揮發(fā)性以形成可燃混合氣；燃燒平穩(wěn)，不產(chǎn)生爆震燃燒現(xiàn)象；儲存安定性好，生成膠質(zhì)的傾向小；對發(fā)動機沒有腐蝕作用；

排出的污染物少106.3汽油的抗爆性汽油在發(fā)動機中的抗爆震能力稱為抗爆性，是汽油最重要的質(zhì)量指標(biāo)之一。用辛烷值、抗爆指數(shù)、品度等的大小來表示抗爆性的優(yōu)劣。一定壓縮比的發(fā)動機必須使用與其相匹配的辛烷值的汽油，方能保證在不發(fā)生爆震的情況下，產(chǎn)生最大功率，我國車用汽油以辛烷值作為其牌號。11

6.3.1爆震現(xiàn)象爆震是汽油在汽油機中的一中不正常燃燒。

正常情況下，發(fā)動機壓縮終了時的混合氣溫度達300～450℃和壓力0.7～1.5MPa，此時氣體中的烴類被氧化并生成一些過氧化物，經(jīng)火花塞點燃后，火焰呈球面狀以30～70m/s速度向四周擴散，此時火焰經(jīng)過的區(qū)域，溫度、壓力均衡上升，活塞工作正常。12在不正常情況下，當(dāng)火花塞點燃混合氣后，在火焰尚未傳播到的混合氣中，因受高溫高壓影響已形成大量自燃點較低的過氧化合物，在多個部位猛烈自燃，出現(xiàn)許多燃燒中心，同時燃燒是以爆炸方式進行，使火焰速度高達1500～2500m/s，溫度、壓力劇增，形成沖擊波，如同重錘敲擊活塞和氣缸各部件，發(fā)出金屬撞擊聲，此時由于火焰瞬間經(jīng)過，使得某些部位的燃料燃燒不完全，排出帶黑煙廢氣，此即爆震現(xiàn)象。爆震會損壞氣缸部件，縮短發(fā)動機壽命，增加油耗量。136.3.2爆震產(chǎn)生的原因？主要原因是與汽油化學(xué)組成和餾分有關(guān)，如果汽油中含有過多容易氧化的組分，形成的過氧化物又不易分解，自燃點低，就很容易產(chǎn)生爆震現(xiàn)象。14與發(fā)動機的工作條件和機械結(jié)構(gòu)（主要是壓縮比）、駕駛操作和氣候條件等。汽油機的壓縮比越大，壓縮過程終了時混合氣的溫度和壓力就越高，這就大大加速了未燃混合氣中過氧化物的生成和積聚，使其更容易自燃。一定壓縮比的發(fā)動機必須使用與其相匹配的辛烷值的汽油，方能保證在不發(fā)生爆震的情況下，產(chǎn)生最大功率。15指標(biāo)正常爆震火焰?zhèn)鞑ニ俣?/p>

m/s30～70500～1000(輕)1500～2000(強)最高溫度，℃2000～2500℃2000～2500最高壓力，MPa3.0～4.0MPa10MPa166.3.3車用汽油辛烷值的測定方法主要有兩種：馬達法和研究法。馬達法的試驗工況規(guī)定為：轉(zhuǎn)速900r/min，冷卻水溫度100℃，混合氣溫度150℃。研究法的試驗工況規(guī)定為：轉(zhuǎn)速600r/min，冷卻水溫度100℃，混合氣溫度不控制。由于研究法條件不如馬達法苛刻，不容易發(fā)生爆震，因此研究法辛烷值（RON）比馬達法辛烷值(MON)高5～10個單位，RON-MON稱為汽油的敏感度，它反映汽油的抗爆性隨發(fā)動機工況改變而變化的程度。17抗爆指數(shù)

ONI=（MON+RON）/2是衡量汽油抗爆性的指標(biāo)。

MON=RON×0.8+10(經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式)道路辛烷值：在一定條件用多缸汽油機測定的辛烷值。道路辛烷值=28.5+0.431×RON+0.311×MON-0.040×烯烴含量調(diào)和辛烷值（BON）：汽油調(diào)和時表現(xiàn)出來的辛烷值。對于90號汽油：要求RON不小于90，抗爆指數(shù)不小于85

18航空汽油抗爆性的表示法

航空汽油的抗爆性用辛烷值和品度兩個指標(biāo)來表示辛烷值表示發(fā)動機在貧混合氣(過?？諝庀禂?shù)a=0.8～1.0)條件下工作時的抗爆性品度表示發(fā)動機在富混合氣(a=0.6～0.65)下工作時的抗爆性品度=Nmax/N×100我國航空汽油的抗爆性的表示方法采用“辛烷值/品度”來表示，如95/130，100/130和75號196.4汽油的抗爆性與組成的關(guān)系汽油由烴類組成，對分子量大致相同的不同烴類正構(gòu)烷烴<環(huán)烷烴<正構(gòu)烯烴<異構(gòu)烷烴和異構(gòu)烯烴<芳烴

含芳香烴、異構(gòu)烷烴多的輕質(zhì)汽油辛烷值高

烷烴分子的碳鏈上分支越多，排列越緊湊，辛烷值越高。對于烯烴，雙鍵位置越接近碳鏈中間位置，辛烷值越高。

同族烴類，分子量越小，沸點越低，辛烷值越大。20各種烴類調(diào)和時，其調(diào)和辛烷值不一定與其調(diào)和比例呈線性關(guān)系。烷烴與烷烴或與環(huán)烷烴的調(diào)和辛烷值與組分呈線性關(guān)系；而烷烴與芳香烴或與烯烴的調(diào)和辛烷值與組分沒有線性關(guān)系，而且多數(shù)情況下有增值效應(yīng)。同一種原油的直餾汽油餾分，終餾點降低，辛烷值升高；不同基屬原油的直餾汽油餾分由于化學(xué)組成的差別，其辛烷值也有很大差別。如大慶，MON=37；勝利，MON=57。汽油的理想組分：

高度分支的異構(gòu)烷烴216.5不同餾分的辛烷值比較餾分組成辛烷值大小MON數(shù)值直餾汽油正構(gòu)烷烴多較低40～60催化裂化汽油異構(gòu)烷烴、烯烴和芳烴較多較高～80催化重整汽油芳烴、異構(gòu)烷烴高83～90烷基化汽油大量異構(gòu)烷烴最高90～10022提高辛烷值的方法加少量能提高汽油辛烷值的添加劑----抗爆劑。以前最常用的是四乙基鉛，但四乙基鉛有劇毒，能通過呼吸道、食道、皮膚等毒害人體，為防止中毒，加鉛汽油中通常加入紅色、黃色或藍(lán)色染色劑，以便識別，目前已經(jīng)淘汰?，F(xiàn)在主要是非鉛抗爆劑。依靠生產(chǎn)工藝：如催化裂化、催化重整、烷基化、異構(gòu)化和醚化等加工過程，使汽油改質(zhì)，增加其中的芳烴、異構(gòu)烷烴含量。

23高辛烷值調(diào)和組分（主要是含氧化合物）：醚類化合物（MTBE、TAME等）、醇類化合物（甲醇、乙醇等）。汽油中摻入甲基叔丁基醚或低分子醇類也可以提高辛烷值，并能降低廢氣中的CO含量，減少污染。調(diào)整工藝操作條件，如降低汽油干點、改變反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、強化異構(gòu)化、