通過本章的論述,希望讀者可以理解市場上汽油的分類及其它代替燃料的概念。
二、 汽油标号的含義
1. 汽油分為含鉛汽油和無鉛汽油兩大類
無鉛汽油的含義是指含鉛量在0.013g/L以下的汽油 ,在提煉過程中沒有添加作為抗爆震添加劑,一般會添加甲基叔丁基醚(MTBE)作為高辛烷值組分;
同理,有鉛汽油是指在提煉過程中添加了四乙基鉛作為抗爆震添加劑,其鉛含量肯定會大于0.013g/L。
2. 汽油的主要指标
a) 壓縮比:
汽車選擇汽油标号的首要标準是發動機的壓縮比,也是汽車發動機的核心指标。引擎的運行由吸氣、壓縮、燃燒、排氣、吸氣這樣周而複始的運動所組成,壓縮比即為活塞在行程的最遠點和最近點時的汽缸體積之比。(最大容積和最小容積的比值)
降低油耗的有效經濟方法就是提高發動機的壓縮比,可通過改變活塞行程,增大混合油氣的壓縮比實現,使燃燒更充分。但是壓縮比不是輕易可以改變的,需要汽油的另一個指标:汽油的抗爆性指标,亦稱辛烷值,或稱汽油标号。
一般情況,活塞在行程的上止點後10度左右,此時燃燒産生最大壓力,推動活塞的力度最大(如蕩秋千,到達最高點後的某一點秋千速度最快)。在1000轉時,燃燒過程相當于曲軸轉角的20度,也就是提前了10度點火,此時引擎最有力。而到了4000轉,活塞運動得快了,燃燒過程就相當于曲軸轉角的60度,就需要提前50度點火。随着轉速的提高,點火越來越提前,最終會達到一個轉速,還沒點火油氣就燒起來了,這就是爆震。
一般來說,在發動機的同等條件下,壓縮比越高的車功率越大,效率越高,燃油經濟性方面也會更好。但是壓縮比過高會造成穩定性下降,發動機壽命縮短。壓縮比也不可能無限制地提高,因為可燃混合汽在壓縮過程中溫度會急劇提高,如果在沒有到活塞的上止點處溫度就已經超過可燃混合汽的燃點,則可燃混合汽就會爆燃,這就是俗稱的敲缸,可以聽到明顯的金屬撞擊聲,嚴重的爆燃甚至會使發動機倒轉,給發動機造成緻命的傷害。汽油發動機在運轉時,吸進來的是汽油與空氣混合而成的混合氣,在壓縮過程中活塞上行,除了擠壓混合氣使其體積縮小之外,同時還會發生渦流和紊流現象。當密閉容器中的氣體受到壓縮時,壓力随着溫度增高而升高。若發動機的壓縮比比較高,壓縮時所産生的氣缸壓力與溫度相應提高,混合氣的汽油汽化将會更完全,加上高壓縮比的作用,當火花塞跳出火花時,就能使混合氣在瞬間完成燃燒,釋放出能量,轉化為發動機的動力輸出。反之,燃燒的時間會延長,能量會耗費并增加發動機的溫度,而消耗發動機的動力輸出。所以,高壓縮比的發動機就意味着具有較大的動力輸出。
b) 辛烷值:标号:
汽油的标号決定了爆震點的早晚,及引擎的功率的大小。燃油的抗爆震性越高,發動機的壓縮比也就高些,發動機的經濟性和動力性都會得到相應的提高。
目前加油站銷售汽油牌号一般分為92号、95号汽油。其标号代表了汽油中辛烷值的含量。
标準汽油是由異辛烷和正庚烷組成,辛烷值是汽油燃燒性指标,辛烷值越高,其抗爆性越好,汽油發動機發生爆震的可能性就越小。
燃油的抗爆震性還随發動機的型式、空燃比、冷卻水溫、進氣溫度、點火提前角、氣門定時等而變化,所以确定燃油的抗爆震性是很困難的。
評定燃油的抗爆震性能,一般采用兩種方法:馬達法和研究法。評定會在一台專門設計的可變壓縮比的單缸發動機上進行,具體測量過程,本文不做讨論。
由于馬達法規定的條件比研究法苛刻,因此所測出的辛烷值比較低。同一種燃油用馬達法測出的辛烷值為85時,相當于研究法辛烷值為92,現在加油站用的是研究法辛烷值。
3. 提高汽油辛烷值的方法
一般來說,提高汽油辛烷值的途徑有三個:①選擇良好的原料和改進加工工藝,如采用催化裂化、重整等二次加工工藝;②向産品中調入抗爆性優良的高辛烷值成分,如異辛烷、異丙苯、烷基苯等;③加入抗爆劑。
汽油标号的高低隻是表示汽油辛烷值的大小,應根據發動機壓縮比的不同來選擇不同标号的汽油。
4. 選擇正确标号的汽油
高壓縮比的汽油發動機如果選用低标号汽油,會使汽缸溫度升高,汽油燃燒不完全現象,導緻機器出現強烈震動,從而造成輸出功率的下降及機件受損。
低壓縮比的發動機如果選用高标号汽油,會出現滞燃現象,同樣會出現汽油燃燒不完全現象。
越高檔的汽車對燃油質量的要求也會越高,如果汽油的标号不夠,車輛的影響會很快表現出來,如加完油馬上出現加速無力的現象。如果汽油雜質過多,對汽車的影響就要一段時間後才能反應出來,因為積碳或膠質增多達到一定程度才會影響汽車行駛性能。
國家對車用汽油有嚴格的标準。不僅要求汽油有一定的辛烷值,也對汽油各種化學成分的含量有嚴格的規定。如果汽油不能完全燃燒,會産生一種膠狀物質,聚積在進氣歧管及氣門導管部位。在發動機處于正常工作溫度時,無異常現象。當發動機熄火冷卻一段時間後,這些膠質會把氣門粘在氣門導管内,這時起動發動機,就會發生頂氣門現象。
所以,并不是選擇标号越高的汽油越好,要根據車輛發動機實際定義選擇合适的汽油标号。
三、 其它替代燃料a) 乙醇汽油:
車用乙醇燃料也稱乙醇汽油,是指在不含MTBE含氧添加劑的專用汽油組分油中,按體積比加入一定比例(我國定為10%)的燃料乙醇,按國标GB18351-2017的質量要求,通過特定工藝混配而成的新一代清潔環保型車用燃料。
燃料乙醇中的主要雜質是正丙醇,它是一種可再生能源,車用乙醇汽油有以下特性:
(1)增氧性強,助燃效果好:乙醇汽油可使氧含量達到3.5%,助燃效果更好,燃燒充分,汽車有害尾氣的排放總量會降低30%以上。
(2)溶解性好,可清潔油路:乙醇汽油中的燃料乙醇是一種性能優良的有機溶劑,它能有效地消除燃油箱及燃油管路系統中沉澱和凝結的雜質,起到油路疏通的作用。
(3)燃燒充分,可減少積炭:乙醇汽油燃燒充分,可有效地預防和消除火花塞、氣門、活塞頂部及排氣管、消聲器等部位的積炭,延長部件的使用壽命。
(4)親水性強,使用不當會分層:乙醇是親水性液體,易與水互溶,如果油箱中沉積有水分或在車用乙醇汽油中混入水分,會出現燃料乙醇與調和組分油分層現象,影響發動機正常工作。
b) 甲醇燃料
甲醇燃料是利用工業甲醇或燃料甲醇,加變性醇添加劑,與現有國标汽油按一定體積(重量比)經嚴格科學工藝調配制成的一種新型清潔燃料。
生産甲醇的原料主要是煤、天然氣、煤層氣、焦爐氣等。甲醇的燃燒特性有兩大特點:一是極佳的冷卻作用,可以降低發動機溫度;二是極高的抗爆能力,能夠在高于優質汽油所容許的壓力下燃燒而不會爆震。
甲醇的優點是燃燒徹底、揮發性低,所排放的碳氫化合物、氧化氮和一氧化碳等有害氣體少。當然,甲醇的缺點也很明顯:它的能量較低,行駛同一距離的燃料消耗量幾乎比汽油多一倍,因而需要更大的油箱。
甲醇燃料适合高壓縮比、高性能的發動機,可充分發揮其高辛烷值的作用,輸出更大的功率。
c) 液化石油氣(LPG)
LPG是石油和天然氣在适當的壓力下形成的混合物并以常溫液态的方式存在的燃料。
LPG單位體積重量比汽油的要高,所以理論上LPG驅動的車輛要比汽油驅動的車輛産生的效率更高,LPG車輛可以獲得更低的油耗同時提高運行裡程。
但是,如果将一台汽油機改成LPG驅動型機器,卻不能獲得效率的提高。主要因為LPG比汽油的密度低,對氧的需求高。而進氣時,更低密度的燃料将進入的空氣取代, 導緻進入缸體内的空氣變少,這就導緻單位體積的燃油效率降低,對比原汽油發動機所産生的動力,動力反問會降低。
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