汽油的使用要求和参数测定

本章主要内容：一、汽油机的工作原理二、汽油的使用要求三、汽油的物性参数测定汽油的一般性质：

汽油是无色或淡黄色、具有特殊臭味、易挥发液体，闪点是-50℃，馏程40～200℃，平均相对分子质量约70～170，主要由C5～C12的各类烃组成，相对密度一般为0.70～0.79，不溶于水，易溶于有机溶剂。

汽油用途：汽油主要用作汽油机的燃料，也可用于橡胶、制鞋、印刷、制革、颜料等行业，可以作为机械零件的去污剂等。一、汽油机的工作原理活塞在汽缸中上行所达到的最高位置称为上死(止)点；活塞下行达到的最低位置称为下死(止)点。活塞从上死点到下死点的距离称为行程。活塞在下死点时活塞上的汽缸容积V1与活塞在上死点时活塞上方的汽缸容积V2的比值，称为压缩比。

汽油机的压缩比一般是8～12，最高12.5。压缩比越大，汽油机经济性越好。1、几个概念：

上死（止）点、下死（止）点、行程、压缩比吸气冲程

(1)吸气冲程：当活塞从上死点向下运动时，出气阀关闭，进气阀打开；汽油与空气混合气进入汽缸。

80～130

℃2、四冲程汽油机的工作过程吸气冲程压缩冲程

(2)压缩冲程：当活塞到达下死点后转为向上运动时，进气阀关闭，混合气被压缩，温度和压力升高。250～300℃

2、四冲程汽油机的工作过程吸气冲程压缩冲程做功冲程

(3)作功冲程：活塞上行快到上死点时，火花塞发出电火花，点燃混合气。混合气体迅速燃烧，产生大量高温、高压气体，推动活塞下行，带动连杆，使曲轴转动对外作功。2000～2500

℃2、四冲程汽油机的工作过程吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程

(4)排气冲程：活塞至下死点后依靠惯性向上运动，此时排气阀打开，将燃烧废气排出，活塞到达上死点时，排气阀关闭。700～800

℃

2、四冲程汽油机的工作过程行程温度，℃压力(表)，×105Pa进气行程终了压缩行程终了燃烧时最高温度压力做功行程终了排气行程终了80～130250～3002000～25001100～1500700～8000.7～0.96～1530～503～61.1～1.2不同行程气缸内温度和压力的变化情况

四行程的汽油机，在每个工作循环中，曲轴旋转2周，活塞上行和下行共4次，完成4个行程。其中只有一个行程作功因此，汽油机都是用4或6个汽缸组合排列，以便对外连续作功。

(1)汽油的燃料性能

(2)汽油的储存性能；

(4)对发动机没有腐蚀作用。

(5)排出的污染物少。

二、汽油的使用要求（一）汽油的燃烧性能

1、蒸发性能2、抗爆性能燃烧性能蒸发性能的意义：汽油的蒸发性能直接影响汽油的燃烧速度和燃烧完全程度，从而影响发动机的功率和经济性。

1、汽油的蒸发性能

汽化器发动机汽油空气汽化燃烧蒸发性能的意义：汽油的蒸发性能直接影响汽油的燃烧速度和燃烧完全程度，从而影响发动机的功率和经济性。

合适的蒸发性能：可保障发动机在启动，高中低速和高中低负荷等工作状态下正常工作。

蒸发性能太强，易开成气阻。当汽油汽化性能较强时，汽油在汽化器前的供油管路中蒸发，阻碍汽油顺利进入汽化器的现象叫气阻。气阻严重时会中断供油，使发动机停止工作。

蒸发性太差：汽油中含有不易蒸发的重质部分：（1）汽化器中汽油蒸发不完全，影响发动机正常工作；（2）末汽化的重组分进入发动机，会稀释润滑油，加剧发动机磨损，功率下降、燃料消耗增大。1、汽油的蒸发性能

（1）馏程：

馏程测定法(GB/T6536)又称恩氏蒸馏，要求测出汽油的初馏点、10％、50％、90％的馏出温度、终馏点。

初馏点、10％馏出温度：表明汽油中轻组分的含量，直接影响冬季发动机的冷启动和夏季在发动机中气阻的产生。若10％馏出温度过高，发动机因混合气中油气过少而启动困难，启动时间增长，增加了耗油量。若10%馏出温度过低易产生气阻。

燃料油类型馏出温度，℃初馏点10%50%90%终馏点车用汽油---<70<120<190<205航空汽油<40<80<105<145<180喷气燃气<150<165<195<230<250(98%)<300部分油品的馏程启动汽油：

发动机所用汽油的蒸发性愈好，愈易启动，但在气温高时愈易产生气阻。为了解决高寒地区用油的这一矛盾，可使用启动汽油。启动汽油是一种沸程为26～85℃的高蒸发性轻质汽油，可保证在-43℃气温下，冷发动机顺利启动，启动后再换用车用汽油。

（1）影响发动机的预热时间：冷发动机启动后经预热，方能转入正常运转。在预热阶段因进气管温度低，汽油大部分以液膜状进入汽缸，导致燃烧不完全，并且稀释润滑油。汽油的50％馏出温度低，其轻组分较多，则发动机预热时间短，燃料耗量、润滑油的稀释程度和发动机磨损就愈低。

50％馏出温度：

（2）影响加速性能和变速性能：发动机加速时需开大油门，增加混合气浓度和进气量，如果50％馏出温度过高，汽油来不及完全汽化，导致燃烧不完全，甚至熄火。

50％馏出温度：因此，航空汽油规定50％馏出温度不得大于105℃，车用无铅汽油要求不大于120℃。燃料油类型馏出温度，℃初馏点10%50%90%终馏点车用汽油---<70<120<190<205航空汽油<40<80<105<145<180喷气燃气<150<165<195<230<250(98%)<300部分油品的馏程

90％、终馏点：

表明汽油蒸发的完全程度。这2个温度过高，发动机的功率和经济性下降。因此，汽油质量指标中对90％馏出温度≤190℃

，终馏点≤205℃

。燃料油类型馏出温度，℃初馏点10%50%90%终馏点车用汽油---<70<120<190<205航空汽油<40<80<105<145<180喷气燃气<150<165<195<230<250(98%)<300部分油品的馏程

（2）蒸汽压：

蒸汽压是汽油形成气阻的倾向的指标。汽油的蒸气压越大，产生气阻的起始温度越低。

提问：1、什么叫自燃点？2、油品化学组成对油品自燃点的影响？（1）烷烃自燃点最低；芳烃最高；烷烃的异构化程度越大，自燃点越高。（2）油品的分子量越大，自燃点越低。（1）压缩比与功率和耗油率的关系压缩比大，发动机的功率和经济性好2、汽油的抗爆性（2）爆震：

高压缩比的汽油机需要高抗爆性的汽油。否则要发生爆震现象。抗爆性差的汽油在压缩比高的发动机中燃烧，则出现汽缸壁温度猛烈升高，发出金属敲击声，排出大量黑烟，发动机功率下降，耗油增加，严重时汽缸零件烧坏，轴承震裂等问题，这一现象称为爆震。

汽油在汽油机中正常燃烧：汽油先在汽化器中形成可燃混合气，进入汽缸后，被炽热的汽缸壁和活塞头加热，温度达到200℃以上，混合气中的烃类被氧化，形成过氧化合物；当火花塞发出电火花后，火花塞周围的烃类，因受热使得过氧化物积累速度加快；当过氧化物含量达到一定程度时，开始迅速燃烧，出现火焰，火焰呈球面并以20～40m/s的正常速度向前推进；燃烧产物向前膨胀时，未燃气体受压缩，并受到火焰辐射，温度迅速上升，过氧化物积累速度也加快，当焰峰到达时开始燃烧。正常燃烧时，火焰传播速度大致不变，燃烧平稳，汽缸内温度、压力均衡上升。汽油机发生爆震时，燃料的燃烧过程

汽油在汽缸中的不正常燃烧：在燃烧过程中，如果在火焰尚未到达的区域中过氧化物含量过高，温度已超过烃类的自燃点时，未燃气体中出现多个燃烧中心，开始自燃，此时，燃烧以爆炸形式进行，温度和压力急剧上升，汽缸中瞬间压力为正常压力的2～4倍，瞬间局部温度有时可达3000℃。燃烧膨胀的气体撞击活塞头和汽缸壁，如同锤子猛烈敲击而发出金属撞击声，严重时会毁坏发动机的零件，同时由于火焰传播速度太快，有些部位的燃料来不及完全燃烧就被排出，以致排气管冒黑烟，这就是爆震现象。爆震产生的原因有两个：

1、与燃料性质有关:如果燃料很容易氧化，形成的过氧化物不易分解，自燃点低，就很容易产生爆震现象。

2、与发动机工作条件有关。如果发动机的压缩比过大导致汽缸壁温度过高,易引起爆震现象。（3）汽油抗爆性的表示方法①辛烷值：表达汽油在贫混合气状态下运行时的抗爆性。辛烷值越高，汽油的抗爆性越好。

所谓辛烷值就是以异辛烷(2,2,4-三甲基戊烷)的辛烷值为100，正庚烷辛烷值为0。将两者按不同的体积比混合，配成标准燃料，将待测汽油与标准燃料置于同一辛烷值测定机中，在相同的实验条件下进行比较实验，当两者抗爆性相当时，标准燃料中异辛烷的体积分数就是待测燃料的辛烷值。

例如，测得某汽油辛烷值为85，即表明它与含85%异辛烷和15％正庚烷的标准燃料的抗爆性相同。

马达法辛烷值(MON)：900r/min;表示重负荷、高转速时汽油抗爆性；研究法辛烷值(RON)：600r/min;表示低转速时汽油的抗爆性。

一般：MON=RON×0.8+10

同一汽油的MON低于RON，差值7-12。②抗爆指数：ONI，平均实验辛烷值；辛烷值马达法辛烷值研究法辛烷值③品度：表达汽油在富混合气状态下运行时的抗爆性。一般，车用汽油用辛烷值和ONI表达抗爆性；航空汽油用辛烷值和口度表达抗爆性。所谓品度就是以纯异辛烷为标准燃料，规定其品度为100，在规定的发动机和指定的操作条件下，航空汽油在富混合气状态下无爆震燃烧时，所能发出的最大功率与纯异辛烷所能发出的最大功率之比再乘以100。

如，航空汽油的品度一般是130，其含义是该汽油在富混合气下无爆震工作时所能发出的最大功率是异辛烷发出的最大功率的1.3倍。（5）化学组成对辛烷值的影响：汽油主要是由5～12个碳原子的烷烃、环烷烃、芳香烃和烯烃组成的，一般烷烃和环烷烃含量约为50％(体积分数)，芳香烃含量小于35%，烯烃低于15％。

①正构烷烃<环烷烃、烯烃<高度分支的异构烷烃、芳香烃；②辛烷值随相对分子质量增大、沸点升高而减小。

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直馏汽油含芳香烃和异构烷烃量少，其辛烷值一般为45～60；含芳香烃和异构烷烃数量较多的催化裂化汽油，辛烷值较高，约为90。汽油中的非烃类化合物对辛烷值也有影响:硫化物和氧化物都会使汽油辛烷值降低，硫化物还会影响汽油对提高辛烷值的添加剂(四乙基铅)的感受性。（6）提高汽油辛烷值的途径：

①改变汽油的化学组成，增加异构烷烃和芳香烃的含量。这是提高汽油辛烷值的根本方法，可以采用催化裂化、催化重整、异构化等加工过程来实现。②加入少量提高辛烷值的添加剂，即抗爆剂，最常用的抗爆剂是四乙基铅。③调入其他的高辛烷值组分，如含氧有机化合物醚类及醇类等。这类化合物常用的有甲醇、乙醇、叔丁醇、甲基叔丁基醚(MTBE：RON为117，MON为101)。四乙基铅

它是一种具有特殊芳香昧的，无色透明的油状液体，不溶于水而溶于汽油和有机溶剂。汽油中加入0.3％(质量分数)的四乙基铅，辛烷值可提高15～20个单位。在发动机汽缸中，四乙基铅在200～300℃下分解，随即氧化生成PbO2。PbO2

与过氧化物反应生成有机氧化物和PbO。这个反应减少了过氧化物的含量，使混合气中过氧化物达不到自燃所必需的含量，从而消除了因混合气自燃而引起的爆震。由于PbO与混合气中的氧作用生成PbO2

，PbO2

又与新的过氧化物作用，因而很少量的四乙基铅就可以抑制爆震。添加过多的四乙基铅是无意义的，当汽油中四乙基铅含量超过一定量以后，辛烷值几乎不再提高。四乙基铅有剧毒，能通过呼吸道、食道和无伤口的皮肤进入人体，而且很难排出，累积到一定程度后使人中毒，甚至死亡。为引起注意，加铅汽油通常呈红、黄或蓝色，以示有毒。阅读资料1甲基叔丁基醚

简称MTBE，具的很高的辛烷值，Ron117，Mon101。目前MTBE是最常用的汽油辛烷值添加剂。MTBE能与烃类完全互溶，具有良好的化学稳定性，蒸气压也不高，加入汽油后并不改变汽油的基本性质，不需要改变汽车的结构。MTBE的沸点低（55℃），可以改善汽油的蒸发性能，特别是改善了50％的馏出温度，加入汽油中还有助于降低汽油机排放废气中的污染物的含量。是新配方汽油的关键组分。阅读资料2（7）汽油的分类：①航空汽油：按辛烷值/品度进行分类，RH-75、RH-955/130、RH-100/130；②车用无铅汽油：按研究法辛烷值进行分类：90号、93号、97号（二）汽油的储存性能1、汽油的安定性2、汽油的腐蚀性汽油储存性能

定义：常温下，汽油在储存或使用过程中，保持质量不变的性能称为汽油的安定性。

现象：汽油颜色变黄、变深，产生粘稠沉淀物(胶质)。

危害：严重破坏发动机的正常工作。氧化生成的粘稠胶状物，沉积在发动机的油箱、滤网、汽化器等部位，会堵塞油路，影响供油量，降低发动机功率和经济性；沉积在火花塞上的胶质在高温下形成积炭，引起短路，使发动机熄火；进气、排气阀上的胶质形成积炭后，使阀门关闭不严密，甚至粘住，或积炭着火烧坏阀门；汽缸盖上的胶质形成片状积炭，使传热恶化，引起表面着火，促使爆震产生。1、汽油的安定性

(1)碘值：100克油样消耗碘的质量称为碘值，即gI2/100g。碘值表示汽油中不饱和烃的含量，汽油的碘值大，表明不其饱和烃的含量多，抗氧化安定性差。航空汽油(包括喷气燃料)规定碘值不能大于12gI2/100g。碘值的测定方法见SH／T0234.

1、评定汽油安定性的方法和指标

(2)硫含量：

汽油中的硫化物易氧化，促使油品变质，并会引起设备腐蚀等问题，因此，必须限制汽油中的硫含量。燃灯法测定(GB／T380～77(88))：将油品在规定仪器的小灯中燃烧，用碳酸钠水溶液吸收燃烧生成的二氧化硫，并用容量分析法测定硫含量。

(3)酸度和酸值

成品汽油中所含有机酸极少，其酸度通常接近零。但在储存和使用中，由于汽油中不安定组分氧化而生成过氧化物，过氧化物分解，部分生成有机酸，因而，汽油储存中酸度的增长是汽油变质的一个重要标志。所以，酸度也是一个表示汽油安定性的重要质量标准。测定方法见GB／T258。酸度：指中和100mL油品中酸性物质所需的氢氧化钾(KOH)毫克数，单位为mgKOH/100mL。酸值：中和1g油品中酸性物质所需的氢氧化钾(KOH)毫克数，单位为mgKOH/g。

(4)实际胶质

实际胶质是液体燃料在储存过程中重要的质量控制指标之～。实际胶质是指100mL燃料在试验条件下所含胶质的质量，用mg／100mL表示。国产汽油要求实际胶质不超过5mg/100mL。

测定方法(GB／T8019)：模拟汽化器的条件，将经脱水和过滤的25mL试油放在150℃的油浴中，用150℃热空气吹扫油面，直至其全部蒸发，残留物质量不变为止。残留物即为汽油的实际胶质。

(5)诱导期诱导期是保证汽油在储存中不迅速生成胶质和酸性物质而变质的指标。诱导期的测定方法:

原始方法：(GB/T8018)是把一定量汽油置于100℃±1℃和686.5kPa±4.9kPa氧气流中，将汽油未被氧化所经历的时间(rain)规定为诱导期。新方法：(SH／T0237～92)：在93℃下，把汽油储存16h后，测定其吸氧量和生成的总胶质量，用不安定指数BZ16来表示，BZ16值越小，汽油的储存安定性越好。汽油中的二烯烃和非烃类化合物（如苯硫酚、吡咯等）是影响其诱导期的主要因素。

汽油的腐蚀性说明汽油对金属的腐蚀能力。（1）汽油中的腐蚀介质：

非烃杂质：硫及含硫化合物；水溶性碱：水洗操作残留水溶性酸：小分子有机酸、无机酸（水洗操作残留）有机酸：气化生成，已经环烷酸为主。

2、汽油的腐蚀性①硫醇性硫含量:就是燃料中硫醇硫的质量与燃料总质量之比，以质量百分数表示。GB/T1792。②博士实验:是定性检验汽油中是否含有硫醇硫的方法。SH/T0174:原理是根据铅酸钠与硫醇反应生成硫化物，再与元素硫反应生成黑色硫化铅，根据硫磺粉变色情况，定性判断油品中是否含有硫醇。博士实验对轻质油品的定性检验，实验结论分为“通过”或“不通过”两种结论。（2）评定汽油腐蚀性指标：酸度、硫含量、铜片腐蚀、水溶性酸碱等。铜片腐蚀：

定性检验汽油个是否存在活性硫的指标

。

GB/T5096：把一定规格的磨光铜片置于50℃的汽油中，3小时后，取出铜片，洗涤后与腐蚀标准色板进行比较，确定腐蚀级别。

（2）评定汽油腐蚀性指标：酸度、硫含量、铜片腐蚀、水溶性酸碱等。水溶性酸碱：用蒸馏水或乙醇水溶液抽提试样中的水溶性酸或碱，然后，分别用甲基橙或酚酞指示剂检查抽出液颜色的变化情况，或用酸度计测定抽提物的pH值，来判断有无水溶性酸或碱的存在。合格的汽油水溶性酸或碱的评定结论是“无”。

一、饱和蒸气压的测定1、测定依据：GB/T8017-2010《石油产品蒸气压测定法（雷德法）》2、适用范围：适于测定汽油、易挥发性原油及其它易挥发性石油产品的蒸气压，但不适于测定液化石油气的蒸气压。3、方法要点：将冷却的试样充入蒸气压测定器的汽油室，并将汽油室与37.8℃的空气室相连接。将该测定器浸入恒温浴（37.8℃）并定期振荡，直至安装在测定器上的压力表读数恒定。1-搅拌机；2-试验弹入口；3-控温表；4-试验弹；5-电源开关；6-搅拌开关蒸气压的测定具体作法：1、蒸气压测定器浸入水浴5min后，观察读数。2、测定器从水浴中取出，倒转剧烈地摇荡,重新放回水浴。每2min重复一次,直至连续两个读数相同；一般，至少重复5次。二、馏程的测定1、依据：GB/T6536-2010《石油产品常压蒸馏特性测定法》。2、适用范围：适用于馏分燃料如天然汽油（稳定轻烃）、轻质和中间馏分、车用火花点燃式发动机燃料、航空汽油、喷气燃料、煤油和柴油，以及石脑油和石油溶剂油产品。本方法不适合含有较多残留物的产品。3、方法要点：将100mL试样在其相应组别所规定的条件下，用实验室间歇蒸馏仪器进行蒸馏。测出从初馏点至终馏点的蒸馏数据。油品组别分类：油品特性0组1组2组3组4组馏分类型蒸气压（37.8℃）,kPa蒸馏特性，℃初馏点终馏点天然汽油≥65.5--≤250≥65.5--≤250＜65.5≤100＞250＜65.5＞100＞250表4-15不同组别的仪器准备项目0组1组2组3组4组蒸馏烧瓶,ml100125125125125蒸馏用温度计范围低低低低高支板孔径，mm3238385050试验开始时温度，℃蒸馏烧瓶支板和防护罩，不高于接收量筒和试样0～5环境温度0～513～18环境温度13～1813～18环境温度13～1813～518环境温度13～18不高于环境温度----13～环境温度项目0组1组2组3组4组冷凝浴温度,℃0～10～10～50～50～60接收量筒周围冷却浴温度,℃0～413～1813～1813～18装样温度±3从初馏点到5%回收体积的时间,s10%回收体积的时间,min—3～460～100—60～100—————从5%回收体积到5ml残留物的均匀平均冷凝速率,ml/min—4～54～54～54～5从10%回收体积到5ml残留物的均匀平均冷凝速率,ml/min4～5————从5ml残留物到终馏点的时间,min≤5≤5≤5≤5≤5表4-16石油产品蒸馏过程的数据记录表实验室温度：℃大气压力：Kpa