由于常规汽油机采用预制混合气点燃燃烧模式,因此对燃料的蒸发性要求高。若汽油的蒸发性不好,容易使汽油气化不完全,难以形成理想浓度的均匀混合气,不仅会导致汽油机起动困难,而且混合气中有一些悬浮的油滴进入燃烧室后还会导致燃烧不完全,燃料消耗增大,输出功率降低,同时也会导致颗粒物排放升高。但汽油的蒸发性也不宜过高,否则汽油在存储、运输和加注时,由于挥发太快而损耗增大;此外,汽油在夏季使用时,容易在汽油泵、输油管转弯处或油管较热的部位形成气泡,造成供油不畅甚至中断,使得汽油机运行不稳定甚至熄火,这种现象称为“气阻”。评定燃料蒸发性的主要指标有馏程和蒸气压。
汽油蒸发性
汽油燃料由液态转化为气态的性能。
- 英文名称
- gasoline volatility
- 所属学科
- 工程热物理及动力工程
绝大部分液体燃料不是单组分,而是复杂的有机混合物,所以其沸点不是一个常数,而是有一定的范围,这个沸点的范围叫馏程。将100毫升燃料按规定的方法进行加热使其沸腾,然后将燃料蒸气通过冷凝装置冷却为液体,从冷凝管中流出第一滴液体燃料时的温度,到蒸馏结束时的最高温度,就是燃料的馏程。蒸出第一滴液体燃料时的温度称为馏出点,馏出10毫升、50毫升、90毫升时的温度分别称为10%馏出温度、50%馏出温度、90%馏出温度,分别用T10、T50、T90表示。蒸馏完毕时的最高温度,称为终馏点或干点(EP)。
对于汽油机,T10反映汽油中轻质组分的多少,与汽油机的冷起动有关。常规汽油机冷起动时,转速和空气流速都很低,而且进气管和气缸壁面温度也低,因此汽油雾化差,蒸发量少。T10越低,汽油机的冷起动性能越好。但是此温度过低,往往在管路中输送时受汽油机高温零部件的加热而变成蒸气,容易形成气阻,影响汽油机正常运转。汽油国标要求T10不高于70℃。
T50反映汽油的平均蒸发性,直接影响汽油机的暖车时间、加速性和工作稳定性。T50低说明汽油的平均蒸发性好,在较低温度下可以有大量的汽油燃料挥发并与空气混合,可以缩短暖机时间,而且从低负荷向高负荷过渡时,能够及时供给所需的可燃混合气量。汽油国标要求T50不高于110℃。
T90和干点反映汽油中重质组分的多少,对汽油能否完全燃烧和汽油机磨损大小有一定的影响。这两个温度过高,说明汽油含有较多的重质成分,在气缸中不易挥发而附在气缸壁上,燃烧时容易产生积炭。没有完全燃烧的重质汽油还会冲洗掉气缸壁的润滑油,加剧机械磨损。流入曲轴箱的重质汽油组分会稀释润滑油,稀释的润滑油易窜入燃烧室被烧掉,从而增加润滑油消耗。汽油国标要求T90不高于190℃,终馏点不高于205℃,残留量不大于2%。
液体燃料在雷德饱和蒸气压测定器中,按燃料蒸气与液体燃料的体积比为4∶1,水浴温度为37.8℃时所测出的最大燃料蒸气压力,称为雷德蒸气压(RVP)。汽油形成气阻的倾向用蒸气压表示较为直接。饱和蒸气压越高,说明汽油中轻质组分越多,其蒸发性越好,冷起动性能越好,但使用时汽油机燃油系统中产生气阻的可能性也越大。
如前所述,汽油标准中同时规定汽油的馏程,通过对馏程和蒸气压同时提要求,保证汽油在满足蒸发性的同时,具有所需的理想汽油组分。