第六章 高辛烷值汽油研究

1本节学习重点1.汽油机的工作原理；2.汽油的抗爆性能；3.抗爆性与汽油之间的关系；4.提高汽油辛烷值的方法.2第六章汽油机与辛烷值36.1汽油机的工作原理1．进气过程活塞从上止点向下止点运动，活塞上方的体积增大，压力降低，进气阀打开，空气吸入汽缸进气终了温度可达85～130℃

42．压缩过程活塞由下止点向上止点运动，进气阀和排气阀关闭压力可达0.7～1.5MPa，温度可达300～450℃

53．作功过程(点火燃烧)

进气阀和排气阀仍关闭，火花塞发出电火花而引燃混合气体火焰以20～30m/s的速度迅速向四周传播燃烧

最高温度可达2000～2500℃，最高压力达3.0～4.0MPa

终了温度约为900～1200℃，压力为0.4～0.5MPa

64．排气过程排气阀开启，活塞由下止点向上运动废气排出温度700～800℃

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一般汽油机有四个或六个气缸，按一定顺序排列，使不连续的点火燃烧和膨胀作功过程变成连续的经连杆带动曲轴旋转的过程。86.2压缩比压缩比是汽油机的最重要技术指标，它是混合气被压缩前后的体积比，即活塞在下死点时气缸体积V1与活塞在上死点时气缸体积V2之比V1/V2。压缩比越大的汽油机，其功率、热效率越高，油耗量和单位马力金属重量均有所下降，也就是越经济。但压缩比越大，对汽油机的材质要求和汽油的ON要求也越高。提高汽油机压缩比的同时，必须提高所用汽油的辛烷值，否则发动机会产生爆震现象而无法正常工作。

9根据汽油机的工作条件，对汽油的使用要求主要有：在所有的工况下，具有足够的挥发性以形成可燃混合气；燃烧平稳，不产生爆震燃烧现象；储存安定性好，生成胶质的倾向小；对发动机没有腐蚀作用；

排出的污染物少106.3汽油的抗爆性汽油在发动机中的抗爆震能力称为抗爆性，是汽油最重要的质量指标之一。用辛烷值、抗爆指数、品度等的大小来表示抗爆性的优劣。一定压缩比的发动机必须使用与其相匹配的辛烷值的汽油，方能保证在不发生爆震的情况下，产生最大功率，我国车用汽油以辛烷值作为其牌号。11

6.3.1爆震现象爆震是汽油在汽油机中的一中不正常燃烧。

正常情况下，发动机压缩终了时的混合气温度达300～450℃和压力0.7～1.5MPa，此时气体中的烃类被氧化并生成一些过氧化物，经火花塞点燃后，火焰呈球面状以30～70m/s速度向四周扩散，此时火焰经过的区域，温度、压力均衡上升，活塞工作正常。12在不正常情况下，当火花塞点燃混合气后，在火焰尚未传播到的混合气中，因受高温高压影响已形成大量自燃点较低的过氧化合物，在多个部位猛烈自燃，出现许多燃烧中心，同时燃烧是以爆炸方式进行，使火焰速度高达1500～2500m/s，温度、压力剧增，形成冲击波，如同重锤敲击活塞和气缸各部件，发出金属撞击声，此时由于火焰瞬间经过，使得某些部位的燃料燃烧不完全，排出带黑烟废气，此即爆震现象。爆震会损坏气缸部件，缩短发动机寿命，增加油耗量。136.3.2爆震产生的原因？主要原因是与汽油化学组成和馏分有关，如果汽油中含有过多容易氧化的组分，形成的过氧化物又不易分解，自燃点低，就很容易产生爆震现象。14与发动机的工作条件和机械结构（主要是压缩比）、驾驶操作和气候条件等。汽油机的压缩比越大，压缩过程终了时混合气的温度和压力就越高，这就大大加速了未燃混合气中过氧化物的生成和积聚，使其更容易自燃。一定压缩比的发动机必须使用与其相匹配的辛烷值的汽油，方能保证在不发生爆震的情况下，产生最大功率。15指标正常爆震火焰传播速度

m/s30～70500～1000(轻)1500～2000(强)最高温度，℃2000～2500℃2000～2500最高压力，MPa3.0～4.0MPa10MPa166.3.3车用汽油辛烷值的测定方法主要有两种：马达法和研究法。马达法的试验工况规定为：转速900r/min，冷却水温度100℃，混合气温度150℃。研究法的试验工况规定为：转速600r/min，冷却水温度100℃，混合气温度不控制。由于研究法条件不如马达法苛刻，不容易发生爆震，因此研究法辛烷值（RON）比马达法辛烷值(MON)高5～10个单位，RON-MON称为汽油的敏感度，它反映汽油的抗爆性随发动机工况改变而变化的程度。17抗爆指数

ONI=（MON+RON）/2是衡量汽油抗爆性的指标。

MON=RON×0.8+10(经验关联式)道路辛烷值：在一定条件用多缸汽油机测定的辛烷值。道路辛烷值=28.5+0.431×RON+0.311×MON-0.040×烯烃含量调和辛烷值（BON）：汽油调和时表现出来的辛烷值。对于90号汽油：要求RON不小于90，抗爆指数不小于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两个指标来表示辛烷值表示发动机在贫混合气(过剩空气系数a=0.8～1.0)条件下工作时的抗爆性品度表示发动机在富混合气(a=0.6～0.65)下工作时的抗爆性品度=Nmax/N×100我国航空汽油的抗爆性的表示方法采用“辛烷值/品度”来表示，如95/130，100/130和75号196.4汽油的抗爆性与组成的关系汽油由烃类组成，对分子量大致相同的不同烃类正构烷烃<环烷烃<正构烯烃<异构烷烃和异构烯烃<芳烃

含芳香烃、异构烷烃多的轻质汽油辛烷值高

烷烃分子的碳链上分支越多，排列越紧凑，辛烷值越高。对于烯烃，双键位置越接近碳链中间位置，辛烷值越高。

同族烃类，分子量越小，沸点越低，辛烷值越大。20各种烃类调和时，其调和辛烷值不一定与其调和比例呈线性关系。烷烃与烷烃或与环烷烃的调和辛烷值与组分呈线性关系；而烷烃与芳香烃或与烯烃的调和辛烷值与组分没有线性关系，而且多数情况下有增值效应。同一种原油的直馏汽油馏分，终馏点降低，辛烷值升高；不同基属原油的直馏汽油馏分由于化学组成的差别，其辛烷值也有很大差别。如大庆，MON=37；胜利，MON=57。汽油的理想组分：

高度分支的异构烷烃216.5不同馏分的辛烷值比较馏分组成辛烷值大小MON数值直馏汽油正构烷烃多较低40～60催化裂化汽油异构烷烃、烯烃和芳烃较多较高～80催化重整汽油芳烃、异构烷烃高83～90烷基化汽油大量异构烷烃最高90～10022提高辛烷值的方法加少量能提高汽油辛烷值的添加剂----抗爆剂。以前最常用的是四乙基铅，但四乙基铅有剧毒，能通过呼吸道、食道、皮肤等毒害人体，为防止中毒，加铅汽油中通常加入红色、黄色或蓝色染色剂，以便识别，目前已经淘汰。现在主要是非铅抗爆剂。依靠生产工艺：如催化裂化、催化重整、烷基化、异构化和醚化等加工过程，使汽油改质，增加其中的芳烃、异构烷烃含量。

23高辛烷值调和组分（主要是含氧化合物）：醚类化合物（MTBE、TAME等）、醇类化合物（甲醇、乙醇等）。汽油中掺入甲基叔丁基醚或低分子醇类也可以提高辛烷值，并能降低废气中的CO含量，减少污染。调整工艺操作条件，如降低汽油干点、改变反应温度、反应时间、强化异构化、