汽油的安定性和爆震性

2024年3月14日發(fā)(作者：民主生活會(huì)表態(tài)發(fā)言)

汽油的安定性和爆震性

1 汽油的安定性

汽油在常溫和液相條件下抵抗氧化的能力稱為汽油的氧化安定性，簡稱安定性。安定性不好的汽油，在儲(chǔ)

存和輸送過程中容易發(fā)生氧化反應(yīng)，生成膠質(zhì)，使汽油的顏色變深，甚至?xí)a(chǎn)生沉淀。例如：使用過程中

在油箱、濾網(wǎng)、汽化器中形成粘稠的膠狀物，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響供油；膠質(zhì)沉積在火花塞上在高溫下會(huì)形成積

炭而引起短路；沉積在進(jìn)氣門、排氣門上會(huì)結(jié)焦，導(dǎo)致閥門關(guān)閉不嚴(yán)；沉積在氣缸蓋和活塞上將形成積炭，

造成氣缸散熱不良、溫度升高，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比增加，以致爆震燃燒的傾向增強(qiáng)。由此可見，汽油的

安定性不好會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作。

1.1 汽油的化學(xué)組成與其安定性的關(guān)系

影響汽油安定性的最根本原因是其化學(xué)組成，汽油中的烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴在常溫下均不易發(fā)生氧化反

應(yīng)，而其中的各種不飽和烴則容易發(fā)生氧化和疊合等反應(yīng)，從而生成膠質(zhì)。所以，汽油中所含有的不飽和

烴是導(dǎo)致其性質(zhì)不安定的主要原因。在不飽和烴中，由于化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，氧化的難易也有差異。其產(chǎn)生

膠質(zhì)的傾向依下列次序遞增：鏈烯烴＜環(huán)烯烴＜二烯烴。在鏈烯烴中，直鏈的α一烯烴比雙鍵位于中心附

近的異構(gòu)烯烴更不穩(wěn)定。在二烯烴中，尤以共扼二烯烴、環(huán)二烯烴（如環(huán)戊二烯）最不安定，燃料中如含

有此類二烯烴，除它們本身很容易生成膠質(zhì)外，還會(huì)促使其他烴類氧化。此外，帶有不飽和側(cè)鏈的芳香烴

也較易氧化。

除不飽和烴外，汽油中的含硫化合物，特別是硫酚和硫醇，也能促進(jìn)膠質(zhì)的生成。含氮化合物的存在也會(huì)

導(dǎo)致膠質(zhì)的生成，使汽油在與空氣接觸時(shí)顏色變紅變深，甚至產(chǎn)生膠狀沉淀物。直餾汽油餾分不含不飽和

烴，所以它的安定性很好；而二次加工生成的汽油餾分（如裂化汽油等）由于含有大量不飽和烴以及其他

非烴化合物，其安定性就較差。

1.2 外界條件對汽油安定性的影響

汽油的變質(zhì)除與其本身的化學(xué)組成密切相關(guān)外，還和許多外界條件有關(guān)，例如溫度、金屬表面的作用、與

空氣接觸面積的大小等。

（l）溫度。溫度對汽油的氧化變質(zhì)有顯著的影響。在較高的溫度下，汽油的氧化速度加快，誘導(dǎo)期縮短，

生成膠質(zhì)的傾向增大。許多實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)儲(chǔ)存溫度增高10℃時(shí)，汽油中膠質(zhì)生成的速度加快2.4～2.6倍。

（2）金屬表面的作用。汽油在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用過程中不可避免地要和不同的金屬表面接觸。實(shí)驗(yàn)證明，

汽油在金屬表面的作用下，不僅顏色易變深，而且膠質(zhì)的增長也加快。在各種金屬中，銅的影響最大，它

可使汽油試樣的誘導(dǎo)期降低75%，其他金屬如鐵、鋅、鋁和錫等也都能使汽油的安定性降低。

（3）與空氣的接觸面積。汽油的氧化變質(zhì)開始于其與空氣接觸的表面。燃料與空氣的接觸面積越大，其

氧化的傾向自然也越大。鑒于溫度、光照以及與空氣的接觸狀況均對汽油的安定性有明顯的影響，因此在

儲(chǔ)存汽油時(shí)應(yīng)采取避光、降溫及減小與空氣的接觸面積等措施。

1.3 評定汽油安定性的指標(biāo)

（l）實(shí)際膠質(zhì)（按照GB/T8019一2008測定）

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這是指在一定的溫度條件下，用一定流速的熱空氣吹過汽油表面使它蒸發(fā)至干，所留下的棕色或黃色殘?jiān)?/p>

經(jīng)正庚烷抽提后的殘余物。實(shí)際膠質(zhì)是以100mL油品中所得殘余物的毫克數(shù)來表示的。它一般用來說明汽

油在進(jìn)氣管道及進(jìn)氣閥上可能生成沉積物的傾向。我國車用汽油的實(shí)際膠質(zhì)要求不大于5mg/100mL。

（2）誘導(dǎo)期（按照GB/T8018一1987測定）

把一定量的油品放入標(biāo)準(zhǔn)的鋼筒中，充入氧氣至壓力為689～703kPa，然后放入100℃的沸水中。氧化初期，

由于反應(yīng)速度很慢，耗氧較少，氧壓基本不變。經(jīng)過一定時(shí)間后，氧化反應(yīng)加速，耗氧量顯著增大，氧壓

也就明顯下降。從油品放入100℃的沸水中開始到氧壓明顯下降所經(jīng)歷的時(shí)間稱為誘導(dǎo)期，以min表示。

我國車用汽油的誘導(dǎo)期要求不小于480min。誘導(dǎo)期較長的汽油在儲(chǔ)存中膠質(zhì)增長速度較慢，比較適宜于長

期儲(chǔ)存。

（3）碘值［按照SH/T0234一1992(2003）測定］

利用碘與不飽和烴分子中的雙鍵進(jìn)行加成反應(yīng)，以測定汽油中不飽和烴的含量。它是以100g油品中消耗

的碘的克數(shù)來表示。碘值越大說明其中不飽和烴含量越多，汽油的安定性也就越差。我國的航空汽油要求

碘值不大于12gI/100g。

1.4 改善汽油安定性的方法

要提高汽油的安定性，一方面可以采取適當(dāng)?shù)姆椒右跃?，以除去其中某些不飽和烴（主要是二烯烴）

和非烴化合物等不安定組分；另一方面可以加入適量的抗氧劑和金屬鈍化劑?？寡鮿┑淖饔檬且种迫剂涎?/p>

化變質(zhì)進(jìn)而生成膠質(zhì)，金屬鈍化劑是用來抑制金屬對氧化反應(yīng)的催化作用，通常兩者復(fù)合使用?？寡鮿┯?/p>

稱防膠劑，在燃料中常用的是受阻酚型的添加劑，主要是2,6－二叔丁基對甲酚（T501）。我國目前使用最

多的金屬鈍化劑是N,N一二亞水楊基丙二胺（T1201），這種金屬鈍化劑能與銅反應(yīng)生成穩(wěn)定的鰲合物，從

而抑制銅對生成膠質(zhì)的催化作用。

2 汽油的抗爆性

汽油在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒不正常時(shí)，會(huì)出現(xiàn)機(jī)身強(qiáng)烈震動(dòng)的情況，并發(fā)出金屬敲擊聲，同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，

排氣管冒黑煙，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致機(jī)件的損壞。這種現(xiàn)象便是爆震燃燒，也叫敲缸。究其發(fā)生的原因有兩個(gè)方面，

一是與發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作條件有關(guān)，二則取決于所用燃料的質(zhì)量。衡量燃料是否易于發(fā)生爆震的性質(zhì)稱

為抗爆性。

2.1 汽油機(jī)的爆震燃燒

在汽油機(jī)的壓縮過程中，可燃混合氣的溫度和壓力都很快上升，汽油便開始發(fā)生氧化反應(yīng)并生成一些過氧

化物，即所謂焰前反應(yīng)。當(dāng)火花塞點(diǎn)火后，火花附近的混合氣溫度急劇升高，氧化加劇，進(jìn)而出現(xiàn)最初的

火焰中心。在正常燃燒的情況下，火焰中心形成后，隨即發(fā)生火焰?zhèn)鞑ガF(xiàn)象，火焰的前鋒逐層向未燃混合

氣推進(jìn)［如圖1-(a)所示］。未燃混合氣和已燃混合氣的接觸部分因受熱而溫度升高，同時(shí)由于已燃混合氣

的膨脹而使其壓力升高，這樣便大體以球面形狀逐層發(fā)火燃燒，向前推進(jìn)，直至絕大部分燃料燃盡為止。

研究表明，在正常的情況下，汽油機(jī)燃燒室中火焰的傳播速度為30～70m/s，壓力變化的速度比較平緩[如

圖1-(c)所示］，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作比較平穩(wěn)，動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能均較好。

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