請問有關汽油辛烷值的問題？ - 社會議題

By Lucy
at 2005-10-16T00:00

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小弟知道目前無鉛汽油的種類有92、95及98三種，是依其辛烷值的多寡來區分，但很好奇既然辛烷值愈高，代表抗爆震的能力愈好的話，為何不繼續推出辛烷值更高的油品呢？另外，若是辛烷值100以上的油，那正庚烷和異辛烷的比例該是如何呀？

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By Noah
at 2005-10-17T23:27

辛烷值
爆震(震爆Knocking)
汽車用油主要成分是C5H12~C12H26之烴類混合物，當汽油蒸氣在汽缸內燃燒時(活塞將汽油與空氣混合壓縮後，火星塞再點火燃燒)，常因燃燒急速而發生引擎不正常燃爆現象，稱為爆震(震爆) 。在燃燒過程中如果火焰傳播速度或火焰波之波形發生突變，如引起燃燒室其它地方自動著火(非火星塞點火漫延)，燃燒室內之壓力突然增高此壓力碰擊四周機件而產生類如金屬的敲擊聲，有如爆炸，故稱為爆震(震爆)。汽油一旦辛烷值過低，將使引擎內產生連續震爆現象，造成機件傷害連續的震爆容易燒壞氣門，活塞等機件。
爆震之原因：
(1) 汽油辛烷值太低。(2)壓縮比過高。(3)點火時間太早。(4)燃燒室局部過熱。 (5)混合汽溫度或壓力太高。(6)混合汽太稀。(7)預熱。(8)汽缸內部積碳。(9)其他如冷卻系或故障等。
減少爆震方法:
(1) 提高汽油辛烷值。(2)減低壓縮比。(3)校正點火正時。(4)降低進汽溫度.(5) 減少燃燒室尾部混合汽量。(6)增加進汽渦流。(7)縮短火焰路程。(8)保持冷卻系作用良好。
辛烷值
爆震時大大減低引擎動力，實驗顯示，烴類的化學結構在震爆上有極大的影響。燃燒的抗震程度以辛烷值表示，辛烷值越高表示抗震能力愈高。其中燃燒正庚烷 CH3(CH2)5CH3的震爆情形最嚴重，定義其辛烷值為0。異辛烷(2,2,4-三甲基戊烷) 的辛烷值定義為100。辛烷值可為負，也可以超過100。
當某種汽油之震爆性與90%異辛烷和10%正庚烷之混合物之震爆性相當時，其辛烷值定為90。如環戊烷之辛烷值為85，表示燃燒環戊烷時與燃燒85%異辛烷和15%正庚烷之混合物之震爆性相當。
此為無鉛汽油標示來源，目前有辛烷值為92，95，98等級之無鉛汽油，此類汽油含有高支鏈成分及更多芳香族成分之烴類，如苯，芳香烴，硫合物等。
例如95無鉛汽油的抗震爆強度相當於標準油中含有百分之九十五的異辛烷及百分之五的正庚烷的抗震爆強度。
汽油亦可藉再加入其它添加物而提升辛烷值。如普通汽油辛烷值不高(約為50)，若再加入四乙基鉛(C2H5)4Pb時，其辛烷值提高至75左右，此為含鉛汽油之來源，為除去鉛在引擎內之沈積，再加入二溴乙烷，使產生PbBr2之微粒排放出來，但造成環境之污染。一般無鉛汽油不含四乙基鉛，改用甲基第三丁基醚，甲醇，乙醇，第三丁醇等添加物。
某一汽油在引擎中所產生之爆震，正好與98%異辛烷及2%正庚烷之混合物的爆震程度相同，即稱此汽油之辛烷值為98。此燃油若再滲合其它添加劑，辛烷值可大於98或小於98甚或超過100。
一般所謂的95、92無鉛汽油即是指其辛烷值，所以95比92的抗爆性來的好。
辛烷值只是一個相對指標，而不是真的只以正庚烷或異辛烷來混合，所以有些燃油再滲合其它添加劑時的辛烷值可以超過100，可以為負。
若車輛『壓縮比』在9.1以下者應以92無鉛汽油為燃料；壓縮比 9.2至9.8使用95無鉛汽油；壓縮比9.8以上或者渦輪增壓引擎車種才需要使用98無鉛汽油。
品名　　辛烷值　品名　　　　　辛烷值
正壬烷 -45 異辛烷 100
正辛烷　-17 　　甲苯　　　　　 103.5　
正庚烷　 0 　　　甲醇　　　　　　107
正戊烷　 62.5 　　乙醇　　　　　　 108
2-戊烯　80 　　　苯　　　　　 115
1-丁烯　 97 　　　甲基第三丁基醚　　　116
乙基苯 98.9
辛烷值愈高，代表抑制引擎震爆能力愈強，但要配合汽引擎之壓縮比使用。
壓縮比
壓縮比(CR)定義為活塞位移容積(PDV)與燃燒室容積(CCV)之和與燃燒室容積(CCV)之比等於汽缸總容積(PDV+CCV)和燃燒室容積(CCV)之比。。
(以下部分摘自中油廣告)
辛烷值是決定汽油引擎能否發揮其設計性能的重要指標，而引擎設計變數中的壓縮比是決定辛烷值是否符合其需求的重要參數。當引擎在壓縮行程中，油氣體積變小，其壓縮比率越大，壓力越大，溫度越高，此時所選用之汽油，必須在此條件下，仍不會引發自燃，如果火星塞尚未點火之前，油氣產生自燃現象，則在動力行程中會產生火焰波互相衝擊，造成引擎爆震，汽油對此爆震程度之量測指標稱為辛烷值。
辛烷值越高抗爆震程度越高，由於引擎設計不斷精進，汽車製造廠以提高引擎壓縮比來縮小引擎體積，增加單位體積所能產生之馬力。目前最普通的壓縮比在九至十一。壓縮比愈高，理論上引擎效率愈高，燃燒愈乾淨，不過高壓縮之汽車也會產生震爆問題，且高壓縮比汽車在高燃燒效率下，在廢氣成分中，一氧化碳含量較少，但其它氮氧化物比例反較低壓縮引擎稍高。
辛烷值愈高之汽油將可使高壓縮比，高性能之車種，展現引擎原設計之高馬力，高扭力性能，同時可以發揮省油之效果。亦即高壓縮比之引擎需要高辛烷值之汽油，以耐更高的壓力與溫度，以避免影響汽車之駕駛性能及爆震損害引擎，且可降低排氣中之一氧化碳含量。若高壓縮比引擎使用過低之辛烷值汽油，行車時容易產生爆震現象(不正常燃燒，引擎有噪音)，且易造成引擎爆震無力，引擎過熱，加速磨損，長期會損害引擎，且耗油。但提高辛烷值必須提高汽油內芳香烴之比率，若低壓縮比引擎使用過高之辛烷值時，會使燃燒溫度過高，引擎過熱，燒壤排汽門，不會增加馬力，不會省油，會發生燃燒不完全，增加廢氣中之芳香烴類排於空氣中，反而增加空氣中之致癌物，所以不鼓勵使用。選用汽油應依照原廠建議，車輛選用之汽油辛烷值只能比原廠建議值高，不能低，適合最好。
高級汽油含鉛，鉛對引擎排氣閥有潤滑作用，故原使用高級汽油之車輛改用無鉛汽油時，首先必須確認引擎排氣閥座是否經過硬化處理，若尚未經過硬化處理，則可採取以下任一方式解決：(1)應進行排氣閥座硬化處理。(2)在無鉛汽油中加入適當抗排氣閥座磨損凹陷之添加劑。(3)原使用高級汽油之車輛，排氣閥座上已有一層潤滑薄膜，故改用無鉛汽油後尚可維持一萬公里左右，不會明顯凹陷。
汽油品質規範中之蒸氣壓直接影響汽油之啟動性能，蒸氣壓代表汽油揮發能力之尺度。汽油揮發性強，容易點爆啟動，但太強，會損耗增加，且污染空氣，甚至在油管內形成氣障，阻礙汽油流動，造成熄火。在冬天時汽油蒸氣壓大，則引擎冷時較容易啟動，但引擎已熱，停火後，再度啟動時，此種蒸氣壓大之汽油易使引擎汽缸吸入過濃油氣，反而難以啟引擎。在夏天時，溫度高，冷車時啟動較容易，但熱車時啟動較困難，因汽油容易過濃而引起氣障而熄火，故夏天(4月1日至10月31日 )必須供應具較低蒸氣壓之汽油(62KPa=62000帕，1帕=1牛頓/米2)，冬天(11月1日至翌年3月31日)必須供應具較高蒸氣壓之汽油(69KPa)。衡量油品揮發程度的指標稱為雷氏蒸汽壓(RVP)，該指數愈高，代表揮發性愈強。目前我國環保署訂定的汽油雷氏蒸汽壓上限為9PSI(pounds per square inch 磅/平方吋約63KPa)。98無鉛汽油雷氏蒸汽壓為6PSI(約42KPa)，過低會發生冷車啟動困難，中油已提高至7PSI(約49KPa)，只要增加輕質油料摻配量即可改善。
良好之汽油品質必須(1)抗震爆性能良好。(2)啟動性質良好。(3)暖車迅速。(4)加速能力強。(5)耗油量少。(6)引擎運轉平穩。(7)防止氣障。(8)抗腐蝕性良好。(9)不易變質或生膠。

By Frederica
at 2005-10-18T11:50

簡單的說....
辛烷值越高在壓縮過後的燃燒能力跟辛烷值低的比起來，
辛烷值高的會比較難燒，相對的動力行程會加長，
這也就是為什麼同樣的引擎用高號數的會比較有力的原因，
但是如果辛烷太高，超過引擎的容許範圍
則容易造成積碳或是過熱的情況，
再來如果說要推出更高號數的汽油，
則要考慮到高壓縮比引擎的普及率，或是成本的問題，
基本上，以現在的98來說就已經夠用了，
所以沒必要在推出更高號數的油品

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