车用汽油抗爆剂综述

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1、车用汽油抗爆剂综述2013年冬雾霾席卷全国，一时间谈“霾”色变。国家环保部进行了大气污染溯源研究，结果表明：雾霾的肆虐与汽车保有量的迅猛增长密不可分。汽油作为汽车的主要燃料，其品质优劣对汽车尾气排放有决定性影响。环境保护部与国家质量监督检验检疫总局联合发布了《中国第五阶段轻型汽车污染物排放限值及测量方法》，提升车用汽柴油质量要求，完成了与国际现行燃油标准的接轨。最新车用汽油标准(国V标准)中，对汽油牌号进行了调整，分别以92#和95#代替了原来的93#和97#车用汽油，意味着国V车用汽油的抗爆震性能有所下降。本文拟对车用汽油抗爆震性能及抗爆剂做系统性介绍，并对非法、非常规抗爆剂的最新检

2、测方法进行综述。1爆震及抗爆剂作用机理1.1爆震当汽油辛烷值与发动机压缩比相匹配时，汽油蒸汽与空气的混合物在气缸中被压缩，其温度上升,一经电火花点燃，便以火花塞为中心逐层发火燃烧，平稳地向未燃区传播，此时气缸内温度与压力变化均匀，发动机正常工作。当使用低辛烷值的汽油时，在火焰前锋尚未传播到的地方，混合气中已形成大量不稳定的过氧化物，自发燃烧形成多个燃烧中心，产生的冲击波相互碰撞，猛烈撞击活塞头和气缸，发出金属敲击声，即为爆震现象。为了提高发动机的功率密度和效率，设计者会尽力增加气缸进气量、增大压缩比并降低气缸温度，例如涡轮增压技术的应用大幅提升了燃烧效率，但与此同时爆震也随之增强。爆震

3、是限制发动机效率提高的主要原因之一，轻度爆震对燃烧有利，而严重爆震会破坏缸体，引起发动机过热、烧蚀气门和活塞、烧坏活塞杯、损坏轴承、发动机功率下降、油耗增加，并伴随有黑烟。1.2汽油辛烷值辛烷值是表示抗爆震性能(简称抗爆性)的约定数值,规定抗爆性差的正庚烷的辛烷值为0，抗爆性好的异辛烷的辛烷值为100，以二者按照不同体积比例混合得到辛烷值从0到100的标准燃料。在辛烷值试验机中测定油样的辛烷值时，提高压缩比直至出现标准爆震强度为止，然后保持压缩比不变，改变标准燃料比例，直至使发动机产生与上述相同的爆震强度，此时标准燃料中异辛烷含量即为待测油样的辛烷值。辛烷值又分为马达法辛烷值(MON)

4、和研究法辛烷值(RON)，二者均在单缸ASTM-CFR引擎上进行测定。MON测定条件较为苛刻，发动机转速为900r/min，进气温度为149℃，反映汽车在高速行驶、重负荷下行驶的汽油抗爆性。RON测定条件较为缓和，发动机转速为600r/min，进气温度为52℃，反应汽车在市区慢速行驶时的汽油抗爆性。同种汽油的RON比MON高约0~15个单位，两者之差称为敏感度，二者平均值称为抗爆指数(AKI)。汽油的辛烷值除了用上述方法检测外，还可通过汽油组分分析进行理论计算。随着引擎技术的不断进步，汽油辛烷值已逐渐不能满足高性能引擎用油的规范要求，采用正庚烷和甲苯作为标准燃料以相同步骤确定的“甲苯值

5、”可解决这一问题。正庚烷-甲苯标准燃料更接近于汽油真实组分，且对乙醇汽油等辛烷值大于100的油样也可进行定量描述。汽油辛烷值与其组分及炼制方法密切相关，降低汽油中的直馏和热裂化组分比例，提高催化裂化和催化重整烷基化成分可以提高辛烷值，但是辛烷值越高，工艺越复杂，资金投入越大，产率越低。因此通过炼油工艺的改进提升辛烷值成本太高，而添加抗爆剂是目前最经济最行之有效的方法。1.3抗爆剂作用机理发动机气缸内燃料燃烧速度的急剧增加是爆震产生的基础，主要是由燃料自燃导致的。燃料自燃有明显的阶段性，在-173℃时烃类燃料主要由热分解产生着火，而在227~527℃时则以链式反应为主。抗爆剂所起的作用是

6、和焰前反应的活性物质反应，破坏过氧化物、改变反应路径、延长反应诱导期，使抗爆剂起到反催化作用，将燃料燃烧限制在正常的燃烧范围内，即在火焰前锋到达前，抑制燃料自燃，此外还可以通过增加火焰传播速度达到抗爆目的。不同抗爆剂的作用机理不同，有机金属抗爆剂作用机理研究较为充分，例如四乙基铅的雾化固体氧化铅机理；铁和镍的羰基化合物显著降低冷焰温度，提高热焰极限；锰基抗爆剂燃烧分解为氧化锰颗粒，破坏焰前的链分支反应并延长诱导期等。有机无灰抗爆剂的作用主要是阻断链式反应，减少过氧化物浓度，通常满足以下要求：热力学相对稳定，自身分解时不会引发链式反应；具有比烷基自由基更高的反应活性，可优先引起氢转移反应

7、并得到低活性自由基；可将活性自由基转化为非活性自由基，,降低其反应概率。2抗爆剂分类抗爆剂按其主要成分可分为金属有灰、有机无灰两种常规类型，此外还有物理型、纳米型等新型产品。2.1金属有灰型抗爆剂金属有灰型抗爆剂是应用最早的一类抗爆剂，其抗爆性能优异，应用广泛。但由于污染环境、危害发动机等问题，其发展受到了限制。该类抗爆剂按照活性中心可分为铅基、锰基、铁基、锂基、稀土金属基等不同种类。2.1.1铅基四乙基铅(TEL)于1921年被发现具有优异的