汽油的安定性和爆震性

2024年3月14日发(作者：民主生活会表态发言)

汽油的安定性和爆震性

1 汽油的安定性

汽油在常温和液相条件下抵抗氧化的能力称为汽油的氧化安定性，简称安定性。安定性不好的汽油，在储

存和输送过程中容易发生氧化反应，生成胶质，使汽油的颜色变深，甚至会产生沉淀。例如：使用过程中

在油箱、滤网、汽化器中形成粘稠的胶状物，严重时会影响供油；胶质沉积在火花塞上在高温下会形成积

炭而引起短路；沉积在进气门、排气门上会结焦，导致阀门关闭不严；沉积在气缸盖和活塞上将形成积炭，

造成气缸散热不良、温度升高，导致发动机的压缩比增加，以致爆震燃烧的倾向增强。由此可见，汽油的

安定性不好会严重影响发动机的正常工作。

1.1 汽油的化学组成与其安定性的关系

影响汽油安定性的最根本原因是其化学组成，汽油中的烷烃、环烷烃和芳香烃在常温下均不易发生氧化反

应，而其中的各种不饱和烃则容易发生氧化和叠合等反应，从而生成胶质。所以，汽油中所含有的不饱和

烃是导致其性质不安定的主要原因。在不饱和烃中，由于化学结构的不同，氧化的难易也有差异。其产生

胶质的倾向依下列次序递增：链烯烃＜环烯烃＜二烯烃。在链烯烃中，直链的α一烯烃比双键位于中心附

近的异构烯烃更不稳定。在二烯烃中，尤以共扼二烯烃、环二烯烃（如环戊二烯）最不安定，燃料中如含

有此类二烯烃，除它们本身很容易生成胶质外，还会促使其他烃类氧化。此外，带有不饱和侧链的芳香烃

也较易氧化。

除不饱和烃外，汽油中的含硫化合物，特别是硫酚和硫醇，也能促进胶质的生成。含氮化合物的存在也会

导致胶质的生成，使汽油在与空气接触时颜色变红变深，甚至产生胶状沉淀物。直馏汽油馏分不含不饱和

烃，所以它的安定性很好；而二次加工生成的汽油馏分（如裂化汽油等）由于含有大量不饱和烃以及其他

非烃化合物，其安定性就较差。

1.2 外界条件对汽油安定性的影响

汽油的变质除与其本身的化学组成密切相关外，还和许多外界条件有关，例如温度、金属表面的作用、与

空气接触面积的大小等。

（l）温度。温度对汽油的氧化变质有显著的影响。在较高的温度下，汽油的氧化速度加快，诱导期缩短，

生成胶质的倾向增大。许多实验表明，当储存温度增高10℃时，汽油中胶质生成的速度加快2.4～2.6倍。

（2）金属表面的作用。汽油在储存、运输和使用过程中不可避免地要和不同的金属表面接触。实验证明，

汽油在金属表面的作用下，不仅颜色易变深，而且胶质的增长也加快。在各种金属中，铜的影响最大，它

可使汽油试样的诱导期降低75%，其他金属如铁、锌、铝和锡等也都能使汽油的安定性降低。

（3）与空气的接触面积。汽油的氧化变质开始于其与空气接触的表面。燃料与空气的接触面积越大，其

氧化的倾向自然也越大。鉴于温度、光照以及与空气的接触状况均对汽油的安定性有明显的影响，因此在

储存汽油时应采取避光、降温及减小与空气的接触面积等措施。

1.3 评定汽油安定性的指标

（l）实际胶质（按照GB/T8019一2008测定）

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这是指在一定的温度条件下，用一定流速的热空气吹过汽油表面使它蒸发至干，所留下的棕色或黄色残渣

经正庚烷抽提后的残余物。实际胶质是以100mL油品中所得残余物的毫克数来表示的。它一般用来说明汽

油在进气管道及进气阀上可能生成沉积物的倾向。我国车用汽油的实际胶质要求不大于5mg/100mL。

（2）诱导期（按照GB/T8018一1987测定）

把一定量的油品放入标准的钢筒中，充入氧气至压力为689～703kPa，然后放入100℃的沸水中。氧化初期，

由于反应速度很慢，耗氧较少，氧压基本不变。经过一定时间后，氧化反应加速，耗氧量显著增大，氧压

也就明显下降。从油品放入100℃的沸水中开始到氧压明显下降所经历的时间称为诱导期，以min表示。

我国车用汽油的诱导期要求不小于480min。诱导期较长的汽油在储存中胶质增长速度较慢，比较适宜于长

期储存。

（3）碘值［按照SH/T0234一1992(2003）测定］

利用碘与不饱和烃分子中的双键进行加成反应，以测定汽油中不饱和烃的含量。它是以100g油品中消耗

的碘的克数来表示。碘值越大说明其中不饱和烃含量越多，汽油的安定性也就越差。我国的航空汽油要求

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，一方面可以采取适当的方法加以精制，以除去其中某些不饱和烃（主要是二烯烃）

和非烃化合物等不安定组分；另一方面可以加入适量的抗氧剂和金属钝化剂。抗氧剂的作用是抑制燃料氧

化变质进而生成胶质，金属钝化剂是用来抑制金属对氧化反应的催化作用，通常两者复合使用。抗氧剂又

称防胶剂，在燃料中常用的是受阻酚型的添加剂，主要是2,6－二叔丁基对甲酚（T501）。我国目前使用最

多的金属钝化剂是N,N一二亚水杨基丙二胺（T1201），这种金属钝化剂能与铜反应生成稳定的鳌合物，从

而抑制铜对生成胶质的催化作用。

2 汽油的抗爆性

汽油在发动机中燃烧不正常时，会出现机身强烈震动的情况，并发出金属敲击声，同时，发动机功率下降，

排气管冒黑烟，严重时导致机件的损坏。这种现象便是爆震燃烧，也叫敲缸。究其发生的原因有两个方面，

一是与发动机的结构和工作条件有关，二则取决于所用燃料的质量。衡量燃料是否易于发生爆震的性质称

为抗爆性。

2.1 汽油机的爆震燃烧

在汽油机的压缩过程中，可燃混合气的温度和压力都很快上升，汽油便开始发生氧化反应并生成一些过氧

化物，即所谓焰前反应。当火花塞点火后，火花附近的混合气温度急剧升高，氧化加剧，进而出现最初的

火焰中心。在正常燃烧的情况下，火焰中心形成后，随即发生火焰传播现象，火焰的前锋逐层向未燃混合

气推进［如图1-(a)所示］。未燃混合气和已燃混合气的接触部分因受热而温度升高，同时由于已燃混合气

的膨胀而使其压力升高，这样便大体以球面形状逐层发火燃烧，向前推进，直至绝大部分燃料燃尽为止。

研究表明，在正常的情况下，汽油机燃烧室中火焰的传播速度为30～70m/s，压力变化的速度比较平缓[如

图1-(c)所示］，发动机的工作比较平稳，动力性能和经济性能均较好。

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