赵三生

路漫漫其修远兮 吾将上下而求索
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汽油标号及科学加油

(2020-12-06 15:03:37) 下一个

驾车驶进加油站,刷卡,拿起油枪, 你有点纳闷, 85 87 91,该按哪个号?随车 使用手册说要加87号或更高标号,已往都是选87号,这次 为了省钱或有点好奇加了价廉的85号。试试加速或者爬坡,若感觉马力不足,甚或听到“ 乒-乒-乒。。。”的噪音,情况就有些不妙,这种噪音称为“敲缸”(knock), 是油气自燃引爆 声,“敲缸” 使发动机受损极大。一个临时应急的补救办法是去加油站或Walmart买一小瓶(6 oz )辛烷助推剂 (octane booster),倒入油箱,85号就升级为90号了。若有兴趣,不妨再买一小瓶(6 oz )燃油清洁剂(fuel system cleaner)倒入油箱,这样一来你的燃油就变成90号顶级高洁汽油了(Top Tier Detergent Gasoline)。

1汽油标号

 在普通的奥托汽油发动机中,压缩的油气混合物被火花塞点燃做功。在此燃烧过程中,如果燃烧室中未燃烧的燃料部分因压缩而过热,则未燃烧的燃料有可能在主火焰前沿到达之前自动点燃引爆。爆震引起的冲击波会产生高于设计值的压力,并且可能会产生“砰-....”的“敲缸”声音。爆震严重会导致发动机损坏。汽油标号俞高,俞不易发生爆震 。

辛烷值(octane rating)是衡量汽油性能的标准方法。辛烷族(C8H18)是汽油的典型成分。它们是无色液体,沸点约为125°C(260°F)。选辛烷族中的一个成员异辛烷(iso-octane 或称2,2,4-三甲基戊烷)用作参考标准,其辛烷值定为100,将庚烷(heptane, C7H16)定为0,汽油中异辛烷的体积百分数即是燃料的辛烷值。例如,与90%异辛烷和10%庚烷的混合物具有相同爆震特性的汽油,辛烷值定为90,亦即90号汽油。再譬如,乙醇(ethanol)的辛烷值为100,83%异辛烷,7%庚烷与10%的乙醇相混合,其辛烷值为93,亦即93号汽油,余类推。辛烷值越高,燃料在引爆之前可以承受的压缩越大。广义上讲,辛烷值较高的燃料用于要求较高压缩比的高性能汽油发动机。使用高辛烷值的燃料还可以实现更高的压缩比,涡轮增压以及缩小引擎体积,所有这些都可以提高发动机效率和性能, 减少石油消耗,降低温室气体排放。但是认为高标号的汽油燃烧值也高是一种误解, 辛烷值不是燃料能量的指标,仅是燃料抵抗自燃能力的度量。

2 汽油添加剂

 汽油添加剂有两类,其一是辛烷值增剂,目的在于防止汽油自燃爆震;其二是燃油清洁剂(fuel system cleaner),目的是减少和清除发动机内的“积碳”(carbon deposit)。“自燃爆震”和“积碳”是内燃机的两个大敌。

20世纪初期,汽车制造商寻找一种可以减少发动机自燃爆震的化学物质。 1921年通用汽车公司(GM)的工程师发现给汽油中添加四乙基铅(俗称铅)可提高汽油的辛烷值,从而防止了发动机爆震。虽然芳香烃(如苯)和醇(如乙醇)在当时也是众所周知的辛烷值增剂,但铅由于其较低的生产成本而成为首选。在美国,含铅汽油一直作为主要的燃料使用,直到美国环境保护局(EPA)在1970年代中期开始立法,含铅汽油才逐步被淘汰,主要原因是铅污染损伤脑细胞,影响儿童智力发育,据说也是诱发老年痴呆症的一个因素。现在全世界范围内仅有北朝鲜,缅甸和也门仍在使用含铅汽油。

美国环境政策的基石是减少汽车和卡车的有害尾气排放。多年来,辛烷值来源采取了多种形式,它们包括铅,甲基叔丁基醚(MTBE),苯,甲苯,乙苯,二甲苯(BTEX)和酒精(甲醇或乙醇)。由于已经发现铅和石油基辛烷值增剂使 健康和环境受到不利影响,因此已将其从燃料供应中删除或减少了使用。如今,美国汽油供应中使用了两种主要的辛烷值来源:BTEX复合物(一种石油精制产品,通常称为汽油芳烃)和乙醇(ethanol)。乙醇的能源密度低于汽油,乙醇的燃烧值约为汽油的1/3。 添加10%乙醇 的燃油其经济性约低3%。

美国石油储量产量居世界第一,为什么要给汽油中添加10%的酒精(乙醇)?如上所述,酒精既是辛烷值增剂,又是清洁剂,污染少,实属一举数得;另一个原因是美国的玉米产量太高,美国用玉米等谷物发酵生产出世界62%的酒精,掺入汽油中自用的仅占其产量的7%,绝大部分以燃料出口,出口的一半买给了中国和巴西,商务部常为推销这些酒精发愁。2020年COVID-19病毒肆虐全球,消毒酒精,洗手液(酒精+泡沫剂)等竞成为紧俏商品,有些令人啼笑皆非。

在1980年代后期,随着更先进的燃油喷射技术(fuel injector)被广泛应用于新车中,汽车制造商开始关注燃油添加剂。喷油器经常堵塞,发现问题是某些汽油中的清洁剂含量不足。在汽车工业的支持下,联邦政府规定了特定含量的清洁添加剂。美国环境保护局(EPA)于1995年推出了最低汽油清洁剂标准。汽车制造商开始向客户推荐清洁剂含量足够多的特定汽油品牌。这有助于防止有害的发动机“积碳”,经常使用这种类型的汽油可以使引擎长期保持最佳状态并延长其寿命。  

顶级清洁剂汽油(TOP TIER Detergent Gasoline)是几家主要汽车制造商设计和支持的汽油品牌。宝马,通用汽车,菲亚特克莱斯勒,福特,本田,丰田,大众,奔驰,和奥迪均支持这一标准品牌 ,并建议其用户使用顶级清洁剂汽油。 与仅使用EPA要求的最低添加剂的其他零售商相比, 获得TOP TIER许可的零售商所有级别的汽油都必须使用经批准的TOP TIER™清洁添加剂,不含有机金属添加剂( MMT 或 Ferrocine.),加油处有TOP TIER™徽标显示。

3 加几号油

出售的通用汽油并不是仅含异辛烷和庚烷,而是许多烃和其他添加剂的混合物。在大多数零售加油站,提供了三种辛烷值等级:85(普通),87(中级)和91-93(高级),级别价差约为10-15% 。就能量密度或燃烧值而言,普通,中级和高级三种并无差别,但辛烷值高的汽油抗爆震性强,所以适用于较高压缩比的高性能汽油发动机。打个比方说,在加油站买油选择油号有点象在鞋店买鞋选择鞋号,选鞋得按照脚的大小,选择汽油等级得按照使用手册中关于燃油的标号(即辛烷值)要求来定。普通汽油适合城区行驶,中高级汽油能使发动机”开足马力”,适合在高速公路或山路行驶。高里程的车由于燃烧室的积碳增加使得压缩比升高,要加高标号汽油以防止引擎“敲缸”。

4 讨论

 A 油箱见底有什么坏处?

除了因燃油用尽而停驶外,还可能损坏燃油泵。电动燃油泵高约15cm,安装在油箱内底部,燃油泵在传输燃油的同时,其金属转子依靠液态燃油润滑和冷却,油面过低加上道路颠簸,会导致燃油泵因过热而损坏。在燃油稀少引擎息火的情况下,心存侥幸而反复启动则是错上加错,除油泵外还会损坏其它部件。

B 加满油箱有什么好处?

加满油再拧紧油箱盖封闭油箱,既防止了燃油挥发,也防止了水汽或其它有害气体的侵入。如果不加满,则滞留于油箱上部的水汽或其它有害气体会被汽油中的苯,酒精等吸收而形成酸性化合物,这些酸会腐蚀汽油燃料系统中使用的许多金属或塑料部件。水侵入燃油系统后腐蚀零件,天寒地冻时结冰堵塞油路,使得发动引擎十分困难。割草机,扫雪机,发电机以及长期存放的汽车等,加满油箱再加适量燃油储存剂(fuel storage),以保障燃油系统不受污染。

C 温度对加油的影响

有人说,最好是早上买汽油,不是因为醒来早,而是认为清晨凉爽时汽油浓,这意味着您每加仑的能量将比当天晚些时候多。这样说理论上 应当是正确的, 因为汽油像所有其它液体一样,热胀冷缩,汽油的热膨胀系数是0.00069/度(F),例如,当汽油从60华氏度升高到75华氏度时,其体积增加1%,同时能量含量保持不变。买油按体积计价,“冷油”当然比“热油”合算了。理论归理论,实践归实践,套一句俗话:“买家能有卖家精?” 加油站通常将汽油存储在地下的双壁储油罐 中, 储罐的温度变化远低于上方空气中的温度变化。结果是,在任何特定工位的任何24小时拉伸过程中,从油枪喷嘴喷出的汽油温度变化很小,甚至根本没有变化。

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评论
赵三生 回复 悄悄话 回复 'stillthere' 的评论 : 在加油站你也可以调配出介于普通和高级之间你想要的油号.例如用1:1 的比例分别加85号和91号,你就得到了88号油,用1:3的比例就得到了89.5号油。
stillthere 回复 悄悄话 油箱见底又一坏处是沉积物堵塞输油管使其报废。
stillthere 回复 悄悄话 非常实用;谢谢分享。
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