[科普中国]-高辛烷值燃料

辛烷值简介

标准燃料由异辛烷和正庚烷的混合物组成。异辛烷用作抗爆性优良的标准，辛烷值定为100；汽油内的正庚烷在高温和高压下较容易引发自燃，造成震爆现象，减低引擎效率，更可能引致汽缸壁过热甚至活塞损裂。因此正庚烷的辛烷值定为零。这两种标准燃料以不同的体积比混合起来，可得到抗震性等级的混合液，其辛烷值由0到100。其他的碳氢化合物也有不同的辛烷值，有可能小于0（如正辛烷），也有可能大于100（如甲苯）。 在发动机工作相同条件下，与待测燃料进行对比。抗震性与样品相等的混合液中所含异辛烷百分数，即为该样品的辛烷值。汽油辛烷值大，抗震性好，质量也好。1

测定方法辛烷值的测定方法各国不一，因此同一批次汽油在各国的标号也不一样，例如美国的93号汽油相当于中国的97号汽油，因此在阅读车辆说明书时需明确其使用的辛烷值测定标准。

汽油辛烷值的测定是以异辛烷和正庚烷为标准燃料，按标准条件，在实验室标准单缸汽油机上用对比法进行的。调节标准燃料组成的比例，使标准燃料产生的爆震强度与试样相同，此时标准燃料中异辛烷所占的体积百分数就是试样的辛烷值。依测定条件不同，主要有以下几种辛烷值2：

①马达法辛烷值测定条件较苛刻，发动机转速为900r/min，进气温度149°C。它反映汽车在高速、重负荷条件下行驶的汽油抗爆性。

②研究法辛烷值测定条件缓和，转速为600r/min，进气为室温。这种辛烷值反映汽车在市区慢速行驶时的汽油抗爆性。对同一种汽油，其研究法辛烷值比马达法辛烷值高约0～15个单位，两者之间差值称敏感性或敏感度。

③道路法辛烷值也称行车辛烷值，用汽车进行实测或在全功率试验台上模拟汽车在公路上行驶的条件进行测定。道路辛烷值也可用马达法和研究法辛烷值按经验公式计算求得。马达法辛烷值和研究法辛烷值的平均值称作抗爆指数，它可以近似地表示道路辛烷值。

高辛烷值汽油汽车用油主要成分是C5H12~C12H26之烃类混合物，当汽油蒸气在汽缸内燃烧时(活塞将汽油与空气混合压缩后，火星塞再点火燃烧)，常因燃烧急速而发生引擎不正常燃爆现象，称为爆震(震爆)。烃类的化学结构不同，抗震爆能力也有很大的不同。当某种汽油之震爆性与90%异辛烷和10%正庚烷之混合物之震爆性相当时，其辛烷值定为90。如环戊烷的辛烷值为85，表示燃烧环戊烷时与燃烧85%异辛烷和15%正庚烷之混合物之震爆性相当。

汽油发生震爆时，由于燃烧室内之压力突然增高此压力碰击四周机件而产生类如金属的敲击声，如果汽油一旦辛烷值过低，将使引擎内产生连续震爆现象，造成机件伤害，连续的震爆容易烧坏气门，活塞等机件。因此使用高辛烷值汽油就成为保护汽车发动机、提高汽车驾驶性能的重要手段。

目前常用的高辛烷值汽油有92、93、95、97、98号无铅汽油，此类汽油含有高支链成分及更多芳香族成分之烃类，如苯、芳香烃、硫合物等。若车辆“压缩比”在9.1以下者应以92无铅汽油为燃料；压缩比9.2至9.8使用95无铅汽油；压缩比9.8以上或者涡轮增压引擎车种才需要使用98无铅汽油。 3

提高方法辛烷值是表示汽化器式发动机燃料的抗爆性能好坏的一项重要指标，列于车用汽油规格的首项。汽油的辛烷值越高，抗爆性就越好，发动机就可以用更高的压缩比，这样既可提高发动机功率，又可节约燃料，对提高汽油机的燃油经济性能是有重要意义的。

提高汽油辛烷值的方法包括加入四乙基铅及甲基叔丁基醚、碳酸二甲酯、MMT等。由于铅是有毒物质，因此许多国家已经不再提供含铅汽油。（辛烷值 -改善方法 ：提高汽油辛烷值的方法包括加入四乙基铅及甲基叔丁基醚、碳酸二甲酯、MMT（甲基环戊二烯三羰基锰）等。由于铅是有毒物质，因此许多国家已经不再提供含铅汽油，仅航空用油仍含有铅。4

文献5构建了一种高辛烷值燃料与空气压缩自燃反应机理(89种组分,413个反应).用在快速压缩机上获得的试验数据对它进行了验证,考察了机理的有效性.然后将其嵌入内燃机模型,在CHEMKIN平台上对这种燃料的HCCI燃烧特性进行了变参数的数值模拟,研究了进气温度、进气压力、空燃比、压缩比、转速和EGR等因素对燃烧特性的影响,同时预测了缸内反应物、生成物、自由基浓度随曲轴转角变化的历程.计算结果对燃用高辛烷值燃料HCCI发动机燃烧过程的优化提供了依据。