出品:科普中国

制作:雪杨

监制:中国科学院计算机网络信息中心

俗话说的好:“人靠衣服马靠鞍,没点好油车不窜。”有车一族不断壮大,想要体验速度与激情,就需要定时给爱车补充油量,否则车子就成了一团废铜烂铁,想动也动不了。

到了加油站,89#、92#、95#、98#,面对不同标号的汽油,选择困难症表示不知所措。上网求助攻略,“高标号汽油更清洁”,“车辆加油标号越高越好”,“95比92更耐跑”。又发现,高标号汽油比低标号汽油要贵,贵的东西肯定要好一些,很多新司机默默选择了高标号汽油。

汽油标号到底是什么含义?不同种类的油有什么区别?该选择哪个?下面,我们一起来探索与发现。

92、95、98,不同标号汽油,除了价格还有什么差别?

过去我们去加油站加油,常见的汽油主要有90、93、97号汽油。

(图片来源:https://www.google.com/)

随着环保理念的深入和车型的不断提高,现在在加油站普遍见到的是国五标准的89、92、95、98号汽油。

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要问不同标号汽油差异在哪儿,毫无疑问,大家都会回答肯定是价格不一样啊。这个回答是正确的,标号越高,价格越高。那么汽油的标号到底是依据什么划分的呢?为什么标号越高,价格越高呢?其实标号代表的就是辛烷值,是汽油的抗爆性指数,辛烷值越高,抗爆性越好。汽油内有多种碳氢化合物,辛烷值则直接取决于汽油内各种碳氢化合物的成分比例。

那为什么需要汽油具有一定的抗爆性呢?

汽车在行驶的过程中,汽车的心脏——发动机在不停的运作,其原理就是活塞在气缸里往复运动,以“进气、压缩、做功、排气”四个冲程循环进行。

(动图来源:作者制作)

当汽油与空气的混合物注入汽缸后,活塞向上运动压缩油气混合物,随着油气混合气体积不断被压缩,气体压力和温度随之升高。当压缩到最高点时达到汽油的燃点,火花塞点火,点燃汽油蒸气,产生高温高压的气体,推动活塞向下做功。如果此时汽油的抗爆性过低,在火花塞点火前汽油就开始燃烧,就会形成爆燃,也就是俗称的爆震。爆震的发生通常会引起发动机抖动,对发动机造成损伤,也会使车身发生明显的震动,导致行车舒适性降低。并且,爆震相较于正常点火做功而言,燃油没有得到充分燃烧,影响发动机的输出功率。

怎么衡量不同燃油的抗爆性指数呢?

将燃油与由抗爆性很高的异辛烷(人为规定其辛烷值为100)和易爆燃的抗爆性很低的正庚烷(人为规定其辛烷值为0)混合组成的标准燃油进行对比[1,2]。逐渐改变异辛烷和正庚烷的比例,直到标准燃油所产生的爆燃强度与被测燃油相同,这时标准燃油中所含异辛烷的体积百分数就是被测燃油的辛烷值。所以92号汽油的抗爆性就与92%的异辛烷和8%的正庚烷的混合液相当。

如何为爱车选择合适标号的汽油呢?

按照发动机的压缩比,一般压缩比越大的车所需要的汽油标号越高。通常92号汽油——适用于发动机压缩比在8.6-9.9之间的汽车;95号汽油——适用于发动机压缩比在10.0-11.5之间的汽车;98号汽油——适用于发动机压缩比在11.6以上的汽车。一个简单粗暴的方式就是直接看汽车使用说明书,或者是油箱盖儿上面的要求加油,就能经济又充分发挥发动机的效率。

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加油站里还可以见到另一个重量级成员—柴油,那柴油和汽油又有那些区别呢?

主要的区别是汽油的组成成分是含碳原子数在7-12个左右的烃基化合物分子,而柴油则是主要由碳原子数为10-22的烃类构成的混合物。碳原子数含量越高,油品密度越大,黏性越高,越不容易挥发。因此,汽油易挥发,柴油不易挥发,我们去加油站,闻到的很大味道就是汽油味儿,而不是柴油味儿。同时,汽油比柴油的燃点高(柴油约260℃,汽油约427℃),这决定了汽油车、柴油车两种发动机的工作原理的不同[3,4]。

汽油机是靠火花塞来点燃已经充分混合好的汽油蒸气与空气的混合气体,而柴油机是靠将高压柴油喷入已超过起燃点的热空气中来压燃的。柴油的热值比汽油高,这意味着燃烧相同体积的汽油和柴油,柴油放出的能量更多。同时,压燃式的柴油机比点燃式的汽油机具有更高的能量转换比,所以在热效率相近的情况下,柴油发动机更节油就是必然的了,这也就是越大型的车辆越倾向使用柴油的缘故。大功率机械的拖拉机、卡车、起重机、坦克、轮船等大部分都采用柴油机。而汽油发动机具有小巧轻便,运行稳定,噪音低等优点,所以小功率的小轿车、摩托车、轻便三轮车都采用的是汽油发动机。

在气体排放方面,汽油机中的汽油燃烧剧烈,温度高,未充分燃烧的化合物会部分高温离解,主要排放物是一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物。柴油发动机内空气多,排放的一氧化碳和碳氢化合物反而不多,由于柴油与空气混合不如汽油充分,缺氧的区域不能得到充分燃烧,容易产生碳烟,排放的颗粒物更多。这就是我们看到的,老旧的柴油大车急加速、冷启动时会排放浓烟滚滚的原因。

值的一提的是,现在去加油站加油,除了前文提到的90、93、97号汽油以及正大行其道的国五标准的汽油之外,还可以见到另一种标号的汽油,比如E1092、E1095等等。这些又是什么油呢?

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其实,这是由燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的新型替代能源——乙醇汽油。按照我国标准,乙醇汽油是用90% 的普通汽油与 10% 的燃料乙醇调和而成。目前我国有21个省份在试点推广乙醇汽油,到2020年,乙醇汽油将在全国范围内推广使用。

推行乙醇汽油最大的意义在于环保。有数据显示,与普通国五 92号汽油相比,乙醇汽油排放的尾气中,一氧化碳降低了1.8%,碳氢化合物降低了12.9%,二氧化碳降低了2.4%[5]。

乙醇汽油“没劲儿”,“损害车”?科学家说,并不

对于坊间流传的乙醇汽油“没劲儿”、“油耗高”、“损害车”等问题,美国业内的权威机构西南研究院研究人员曾说:“如果车主个人能判断出乙醇汽油和普通汽油间的动力和油耗的差异,那只能是神仙!”在西南研究院所做同工况十六万公里八、八分组测试中,乙醇汽油和普通汽油的动力性能、油耗状况并没有明显不同。对于耗油量的研究,清华大学在过去这两年已经做了 10 辆车、上百组试验,在国三、国四、国五的车里都没有发现能耗因为用了乙醇汽油而增加的情况。对于乙醇汽油是否损害车,专家学者也表示,乙醇虽然具有一定腐蚀性,会腐蚀掉某些金属零件,但浓度为 10% 的乙醇汽油,当下的燃油车型完全可以适应,不需要任何改造[6]。  

参考资料:

[1]http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/1organic/coal.html

[2]http://publications.iupac.org/pac/1983/pdf/5502x0199.pdf

[3] 钟绍华. 内燃机均质压燃(HCCI)的建模和试验研究[D].华中科技大学,2006.

[4]王直.汽油为何不能充当柴油防凝剂[J].石油知识,2016(05):54.

[5]https://baijiahao.baidu.com/s?id=1622613467789424550&wfr=spider&for=pc

[6] 本刊综合.2020年,乙醇汽油时代到来[J].发明与创新(大科技),2017(10):16-17.