1 汽油的性
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性，简称性。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性的关系
影响汽油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，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，其性就较差。
1.2 外界条件对汽油性的影响
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 评定汽油性的指标
（l）实际胶质（按照GB/T8019一2008测定）
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
棕或黄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 改善汽油性的方法
要提高汽油的性，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。
爆震是汽油机的一种不正常燃烧，它发生在燃烧过程的后期。当火花塞点火后，随着最初形成的火焰中心在气缸中的传播，未燃部分的混合气受已燃气体的压缩和火焰的辐射，温度、压力急剧升高，其氧化反应加速，过氧化物急剧分解，分支链反应激增，以致在最初形成的火焰前锋尚未到达之前，未燃混合气的局部温度已超过其自燃点，从而发生爆炸性燃烧。此时，在发动机内便有两个或两个以上的火焰中心［如图1-(b)所示］，并从这些中心以100～300m/s（轻微爆震）直到800～1000m/s（激烈爆震）的速度传播火焰，迅速将混合气燃烧完毕。在激烈爆震时，短时间局部压力可增高至10MPa以上，局部温度可达2000～2500℃。这样，在气缸内便出现剧烈的压力振荡，从而产生速度很大的冲击波（1000～1000m/s）[如图1-(d)所示]。这种冲击波经过缸壁的多次反射，就会产生频率很高（3000～7000Hz)的金属敲击声，即为爆震。
爆震燃烧对汽油机的危害极大。它所形成的冲击波破坏气缸壁面层流边界层，从而使气缸的热损失增大，输出功率降低。在这种压力波的冲击下，使机件的磨损大大增加，还常引起发动机过热，甚至使机件烧坏。爆震燃烧还导致排气管冒黑烟，这是因为燃烧室中局部温度急剧升高，使燃烧产物（CO2、CO等）发生离解而析出游离碳。这些游离碳来不及燃烧就被排出气缸形成黑烟，同时也造成燃料的消耗量增加。因此，爆震燃烧使发动机的功
率和经济性降低。据研究，在激烈爆震的情况下，汽油机的最大功率会降低10％左右。
爆震现象的产生与发动机的压缩比有密切的联系。发动机的压缩比越大，压缩终了时气缸内混合气的温度和压力就越高。这就加速了未燃混合气中过氧化物的生成和聚积，自燃的倾向增大，更易于发生爆震。对于结构已确定的发动机，如果燃料的自燃点低，就比较容易产生爆震现象。
2.2 汽油抗爆性的表示方法―辛烷值
汽油的抗爆性是用辛烷值（octane Number，简称ON）来表示的，它是在标准的试验用可变压缩比单缸汽油发动机中，将待测试样与参比燃料试样进行对比试验而测得的。所用的参比燃料是异辛烷（2,2,4一三甲基戊烷）、正庚烷及其混合物。人为地规定抗爆性极好的异辛烷的辛烷值为100，抗爆性极差的正庚烷的辛烷值为0。两者的混合物则以其中异辛烷的体积百分含量值为其辛烷值。例如，80%（体积分数）异辛烷和20%（体积分数）正庚烷的混合物的辛烷值即为80。在测定汽油辛烷值时，借助改变压缩比，并用一个电子爆震表来测量爆震强度而获得标准爆震强度。可以通过内插法获得待测试样的辛烷值，即在固定的压缩比条件下，使试样的爆震表读数位于两个参比燃料的爆震表读数之间，试样的辛
烷值用内插法计算。
车用汽油辛烷值的测定方法主要有两种，即马达法及研究法，所测得的辛烷值分别用MON及RON表示。马达法辛烷值测定（GB/T503一1995）的试验工况规定为：转速900r/min,冷却液温度100℃，混合气温度149℃。研究法辛烷值测定（GB/T5487一1995）的试验工况规定为：转速600r/min，冷却液温度100℃，混合气温度不控制。用研究法测定时，由于其发动机的转速较低，混合气温度也较低，条件不如马达法苛刻，所得到的RON通常比MON高5～10个单位。
RON与MON两者的差值称为燃料的敏感度，它反映汽油的抗爆性能随发动机工况改变而变化的程度。此外，还有一种表示方法叫道路辛烷值（也称行车辛烷值），它是用汽车进行实测或在全功率试验台上模拟汽车在公路上行驶的条件下进行测定的。道路辛烷值也可用马达法和研究法辛烷值按经验公式计算求得，它的数值介于RON及MON之间。MON和RON的算术平均值为抗爆指数（ONI)，它可以近似地表示汽油的道路辛烷值，现也被列为衡量车用汽油抗爆性能的指标之一。
对于航空汽油，除辛烷值外，还规定了用增压法以测定其在富混合气条件下（过剩空气系
数α = 0.6～0.65）的抗爆性，测得的结果称为品度。品度是该汽油在富混合气条件下，不发生爆震时所能发出的最大功率与用异辛烷（规定其品度为100）工作时所发出的最大功率之比。
2.3 汽油的抗爆性与化学组成的关系
表4一3中列举了各族烃类的辛烷值。由此可见，汽油的抗爆性取决于其化学组成。对于同族烃类，其辛烷值随相对分子质量的增大而降低。当相对分子质量相近时，各族烃类抗爆性优劣的大致顺序如下：芳香烃＞异构烷烃和异构烯烃＞正构烯烃及环烷烃＞正构烷烃。
如表1所示，烷烃分子的碳链上分支越多、排列越紧凑，则抗爆性越好。烯烃比同碳数的直链烷烃的抗爆性好，而且，烯烃中的双键越接近分子链中间位置，其抗爆性越好。环烷烃比同碳数的正构烷烃的抗爆性好得多，但比异构烷烃的差。环烷环上如带有侧链则其抗爆性变差，侧链越长其辛烷值越低，如果侧链上有支链，则其抗爆性有所改善。芳香烃的抗爆性在各类烃中是最好的，许多芳香烃的辛烷值超过100，带有侧链的芳香烃的抗爆性稍差，其辛烷值随侧链的加长而降低。
表1 各族烃类的辛烷值
烃类 | 研究法辛烷值RON | 马达法辛烷值MON |
烷烃 | 正戊烷 | 62 | 62 |
2一甲基丁烷 | 92 | 90 |
2,2一二甲基丙烷 | 85 | 80 |
正己烷 | 25 | 26 |
2一甲基戊烷 | 73 | 73 |
2,2一二甲基丁烷 | 92 | 93 |
正庚烷 | 0 | 0 |
2一甲基己烷 | 42 | 46 |
2,2一二甲基戊烷 | 93 | 96 |
2,2,3一三甲基丁烷 | ＞100 | ＞100 |
正辛烷 | － | －17 |
2一甲基庚烷 | 22 | 13 |
2,2一二甲基己烷 | 72 | 77 |
2,2,3一三甲基戊烷 | 100 | 100 |
2.2,4～三甲基戊烷 | 100 | 100 |
烯烃 | l一己烯 | 76 | 63 |
2一己烯 | 93 | 81 |
4一甲基一2一戊烯 | 99 | 84 |
1一辛烯 | 29 | 35 |
2一辛烯 | 56 | 56 |
3一辛烯 | 72 | 68 |
2,2,4一三甲基－1一戊烯 | ＞100 | 86 |
环烷烃 | 环戊烷 | ＞100 | 85 |
甲某环戊烷 | 91 | 80 |
乙基环戊烷 | 67 | 61 |
正丙基环戊烷 | 31 | 28 |
异丙基环戊烷 | 81 | 76 |
环己烷 | 83 | 77 |
甲基环己烷 | 75 | 71 |
乙基环己烷 | 46 | 41 |
正丙基环己烷 | 18 | 14 |
芳香烃 | 苯 | ＞100 | ＞100 |
甲苯 | ＞100 | ＞100 |
二甲苯 | ＞100 | ＞100 |
乙基苯 | ＞100 | 98 |
正丙基苯 | ＞100 | 98 |
异丙基苯 | ＞100 | 99 |
1,3,5一三甲基苯 | ＞100 | ＞100 |
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各种烃类组分互相调合时，其调合辛烷值并不一定与其调合比例呈线性关系。其中，烷烃与烷烃或烷烃与环烷烃的调合辛烷值与组成呈线性关系，而烷烃与芳香烃或与烯烃的调合辛烷值与组成则不呈线性关系，而且多数情况下有增值的效应。可见，一般来说辛烷值并不具有简单的可加性。
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