汽油与柴油的差别
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汽油,主要成分是 C 4 ~C 12 烃类,为混合烃类物品之一。是一种无色或淡黄色、易挥发和易燃液体,具有特殊臭味。汽油不溶于水,易溶于苯、二硫化碳和醇,
汽油有一个重要的物理特性,即它非常容易气化,挥发性强。有时我们用肉眼也能看到汽
油液面有一层蒸腾着的雾气。1升汽油能挥发成100~400升蒸气,扩散到很大的空间。有时火源离开汽油似乎很远,但与汽油蒸气接触仍会引起燃烧。
汽油的成分比较复杂,主要是烷烃,从碳四到碳十二,其中以碳五到碳九为主。各种汽油
的组分有不同,所以它们的理化常数也不一样,有一定的幅度,比如:沸点为40~200℃,闪点为-58~10℃,比重为0.67~0.71,爆炸极限约为1.3~6%。
表征汽油内在质量的主要检验项目有:汽油的抗爆性(研究法辛烷值、马达法辛烷值、抗
爆指数)、硫含量、蒸汽压、烯烃、芳烃、苯含量、腐蚀、馏程等。辛烷值是衡量汽油抗
暴性大小的质量指标,包括马达法辛烷值和研究法辛烷值两种;并人为规定纯异辛烷
(2,2,4-三甲基戊烷)和正庚烷的辛烷值分别为100和0。分子量相近的不同烃类,其辛烷值以正构烷烃最低,高度分支的异构烷烃、异构烯烃和芳香烃的辛烷值最高,环烷烃和分
支少的异构烷烃、正构烯烃介于中间。对于同一族烃类,分子量越小,沸点越低,其抗暴
性越好。
汽油按照不同来源可分为直馏汽油、催化裂化汽油、热裂化汽油、重整汽油、焦化汽油、烷基化汽油、异构化汽油、芳构化汽油、醚化汽油和叠合汽油等。直馏汽油特别是石蜡基
原油的直馏汽油的辛烷值最低,一般为40~60;催化裂化汽油含有较多的芳香烃和烯烃,辛烷值一般较高;烷基化汽油的主要组分是高度分支的异构烷烃,其辛烷值非常高;醚化汽油的辛烷值非常高,一般用作汽油的调和组分。
汽油分为车用汽油与溶剂或洗涤汽油,车用汽油以前采用直馏汽油,即石油在常压条件下蒸馏出的汽油馏分,但直馏汽油辛烷值较低、抗爆震效果差,目前主要用来作为溶剂汽
油或洗涤汽油,还可以作为石脑油的主要成分用来生产乙烯。催化裂化汽油有较高的辛烷值,目前是车用汽油的主要原料,催化重整汽油也有较高的辛烷值,与催化裂化汽油一起
用来调制车用汽油。
汽油的爆震性与汽油的成分有密切的关系,以芳烃的抗震性最好(即爆震性
最小),环烷烃和异构烷烃次之,烯烃再次之,烷烃中正构(直链)烷烃的抗震性小。汽
油的抗震性能用辛烷值来表示。
提高汽油辛烷值的方法之一,是增加汽油中的芳烃的含量,减少正构烷烃的含量;另一种
方法是加入少量的四乙基铅〔 Pb(C 2 H 5 ) 4 〕。一般来说,只要在汽油中加
0.2%~0.5%(质量分数)的四乙基铅就可以显著地提高汽油的抗震性。但是,在汽油中
使用四乙基铅存在着许多的问题。一方面是四乙基铅有毒,只需少量就可以使人体中毒。
因此,加入四乙基铅的汽油通常被染成红色或蓝色。另一方面是四乙基铅在气缸中燃烧后,其中的铅会变成氧化铅沉积下来,增加积炭量,引起气缸过热,增大发动机零件的磨损。
为了克服这个缺点,通常在四乙基铅中加入一种导出剂,使铅成为挥发性物质从气缸中排出。可是,含铅化合物的排放,
造成了一定程度的环境污染。
汽油标号:是实际汽油抗爆性与标准汽油的抗爆性的比值。标准汽油是由异辛烷和正庚烷组成。异辛烷的抗爆性好,其辛烷值定为100;正庚烷的抗爆性差,在汽油机上容易发
生爆震,其辛烷值定为0。如果汽油的标号为90,则表示该标号的汽油与含异辛烷90%、正庚烷10%的标准汽油具有相同的抗爆性。标号越高,抗爆性能就越强。例如90号汽油,可以保证在压缩比不大于9的发动机上使用不产生爆燃现象,97号汽油就可以保证在压缩
比不大于9.7的发动机上使用不产生爆燃现象。
汽车选择汽油标号的首要标准就是发动机的压缩比,也是当代汽车的核心节能指标。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。
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(就象是荡秋千,在到达最高点后一点使劲秋千最快)。比如1000转的时候,燃烧过程相当于曲轴转角的20度,就是说提前10度点火,引擎最有力。而到了4000转,活塞
运动得快了,燃烧过程就相当于曲轴转角的60度了,就需要提前50度点火,就这样随转速的提高,点火是越来越提前。最终会达到一个转速,还没点火油气就烧起来了,这就是
爆震。
汽油的标号决定了爆震点的早晚,其实也就是决定了引擎的功率大小。燃油的抗爆震
性能随它的组成而异。燃油的抗爆震性越高,发动机的压缩比也可能高些,发动机的经济
性和动力性都会得到提高。
确定燃油的抗爆震性是很困难的,因为燃油的抗爆震性不仅取决于燃油的性质,还随
发动机的型式、空燃比、冷却水温、进气温度、点火提前角、气门定时等而变化。
辛烷值--标号
为评定燃油的抗爆震性能,一般采用两种方法:马达法和研究法。评定工作一般在一
台专门设计的可变压缩比的单缸发动机上进行。
马达法规定试验工况为:进气温度149℃,冷却水温度100℃,发动机转速900 r/min,点火提前角为上止点前14°~26°。试验时,先用被测定燃油工作,逐渐改变压缩比,直到
爆震仪上指出标准爆震强度为止。然后,保持压缩比等条件不变,换用标准燃油工作。标
准燃油是由抗爆性很高的异辛烷C8H18(定其辛烷值为100)和易爆燃的正庚烷(定其辛烷值为0)的混合液。逐渐改变异辛烷和正庚烷的比例,直到标准燃油所产生的爆燃强度与上述
被测燃油相同时为止。这时标准燃油中所含异辛烷的体积百分数就是被测燃油的辛烷值。
辛烷值高,燃油的抗爆震性就好,反之抗暴性就差。
例如:某燃油辛烷值为80,这就是说该燃油与含异辛烷80%和正庚烷20%的混合液
的抗爆性相同。这就是对燃油抗爆性的评价标准。
研究法与马达法的试验方法相同,只是规定的试验条件不同而已。研究法规定的工况为:进气温度为51.7℃,冷却水温度为100℃,发动机转速600 r/min,点火提前角为13°。
由于马达法规定的条件比研究法苛刻,因此所测出的辛烷值比较低。同一种燃油用马
达法测出的辛烷值为85时,相当于研究法辛烷值为92;马达法为90时,研究法为97。现在加油站用的是研究法辛烷值。