國Ⅳ車用汽、柴油技術(shù)質(zhì)量要求解析

李玉萍 許江濤

(中國石油化工有限公司 洛陽分公司，河南 洛陽 471012)

1 前言

近年來隨著我國經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，汽車消費不斷增加，汽車尾氣排放成為城市大氣污染的主要來源，霧霾天氣的增加，使人們對我國汽、柴油的質(zhì)量提出了疑問，車用汽、柴油的質(zhì)量問題成為全社會關(guān)注的主要話題。為了減少車用汽、柴油對環(huán)境的污染，逐步提高車用汽、柴油的質(zhì)量，我國環(huán)保部門明確，2013年7月1 日車用汽油在現(xiàn)有的國Ⅲ基礎(chǔ)上升級為國Ⅳ，2015年1月車用柴油升級至國Ⅳ。國Ⅳ汽、柴油是指可以滿足國家第四階段機動車污染物排放要求的汽、柴油。國Ⅳ排放標準是國家第四階段機動車污染物排放要求的汽、柴油。國Ⅳ汽、柴油是車輛能夠達到排放要求的基礎(chǔ)，是我國環(huán)保戰(zhàn)略的一個重要方面。國Ⅳ汽、柴油和目前市場上使用的國Ⅲ汽、柴油在質(zhì)量上有何差異，成為消費者關(guān)注的主要問題。

2 車用汽、柴油技術(shù)質(zhì)量要求

2.1 《車用汽油(Ⅲ)的技術(shù)要求》與《車用汽油(Ⅳ)的技術(shù)要求》的區(qū)別

2012年5月國家標準化委員會發(fā)布了國家《車用汽油》GB17930－2011 新標準，新標準對正在執(zhí)行的國Ⅲ車用汽油，及將在2013年12月31 日執(zhí)行的國Ⅳ車用汽油技術(shù)要求和試驗方法進行了規(guī)定，為強制性標準。以下表1 為國Ⅲ車用汽油和國Ⅳ車用汽油耜準技術(shù)要求。

表1 車用汽油(III)和(Ⅳ)的質(zhì)量技術(shù)指標

從技術(shù)要求來看，國Ⅲ車用汽油和國Ⅳ車用汽油技術(shù)要求存在以下的不同:

(1)硫含量由原來的“不大于150mg/kg”修改為“不大于50mg/kg”。硫含量是汽油質(zhì)量的重要參數(shù)之一，對發(fā)動機的腐蝕和排放會產(chǎn)生重要的影響。當汽油中硫含量過高時，會導(dǎo)致汽車尾氣催化轉(zhuǎn)化器的催化劑轉(zhuǎn)化效率降低和氧傳感器靈敏度下降，從而不利于對車輛尾氣排放量的有效控制。降低車用汽油中的硫含量已經(jīng)成為各國提高油品質(zhì)量的主要標志。目前通過加氫和S－zorb 工藝能夠生產(chǎn)滿足國Ⅳ車用汽油的需要。

(2)烯烴含量由原來的“不大于30%”修改為“不大于28mg/kg”。烯烴和芳烴是汽油中辛烷值的主要貢獻者，但是由于烯烴的化學(xué)活性，會通過蒸發(fā)排放造成光化學(xué)污染，同時它也容易在汽車發(fā)動機的進氣系統(tǒng)形成沉積物，影響發(fā)動機的正常工作。因此在汽油標準中對烯烴含量進行了控制，并逐步減低。

(3)錳含量由原來的“不大于0.016g/l”修改為“不大于0.008g/l”。甲基環(huán)戊二烯三羰基錳是在汽油無鉛化進程中發(fā)展出來的一種代替含鉛添加劑的汽油抗爆劑，并且在不同時期內(nèi)在不同的國家開始使用。但是抗爆劑在燃燒過程中的沉積物會對汽車造成一定的傷害，因此，國Ⅳ車用汽油標準中對錳含量進行更加嚴格的限制。

(4)蒸汽壓。每年11月1 日～4月30 日期間，原來“不大于88kp”修改為“42～85kp”;每年5月1 日～10月31 日期間，原來“不大于72kp”修改為“40～68kp”。

眾所周知，汽油的蒸汽壓是衡量汽油揮發(fā)性的一個關(guān)鍵指標，它與汽油的蒸發(fā)排放和發(fā)動機的啟動性能有著密切的聯(lián)系。如果汽油蒸汽壓太高，則會增加汽油蒸發(fā)排放，導(dǎo)致空氣中VOCS 的增加?？刂普羝麎旱囊粋€主要目的就是減少VOCS 的排放量。鑒于夏季和冬季氣溫的差別制定了冬季和夏季指標同時降低了3kp。同時為防止出現(xiàn)汽車的冷啟動問題。所以，增設(shè)汽油蒸汽壓的下限。

2.2 《車用柴油(Ⅲ)的技術(shù)要求》與《車用柴油(Ⅳ)的技術(shù)要求》的區(qū)別

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，在國外柴油車的應(yīng)用越來越廣泛，我國柴油車的保有量也不斷增加，國家對柴油的排放要求也不斷提高，車用柴油質(zhì)量升級工作在全國展開。國家標準化委員會制定了國Ⅲ車用柴油技術(shù)標準見表2 GB/T19147－2009，此標準在2011年6月30 日在全國實施。但是，北京、上海、深圳等地早已開始實施達到國Ⅳ排放要求的地方標準，2013年2月7 日國家下發(fā)了《車用柴油》國Ⅳ標準見表3 GB/T19147－2013。

表2 車用柴油(Ⅲ)技術(shù)要求(GB/T19147－2009)

表3 車用柴油(Ⅳ)技術(shù)要求(GB/T19147－2013)

從國Ⅲ車用柴油和國Ⅳ車用柴油技術(shù)要求來看，國Ⅲ車用柴油和國Ⅳ車用柴油技術(shù)要求存在以下的不同:

(1)硫含量由原來的“不大于0.035%”修改為“不大于0.005%”。柴油中的硫化物在燃燒的過程中生產(chǎn)大量的二氧化硫和三氧化硫，是造成環(huán)境污染的主要物質(zhì)，油品的質(zhì)量升級目的就是降低油品中的硫化物的含量以達到環(huán)境保護的要求。通過加氫工藝柴油硫含量可以降低到幾十個mg/kg 甚至幾個mg/kg，因此硫含量將不再是困擾柴油質(zhì)量的主要問題。

(2)閃點由原來的5 號、0 號、－10 號為55℃，－20 號為50℃，－35 號、－50 號為45℃修改為全部牌號閃點“不小于55℃”。閃點作為安全性指標，提高閃點會在使用過程中，增加安全系數(shù)，降低安全風(fēng)險。

(3)十六烷值由原來的5 號、0 號、－10 號為49，－20 號為46，－35 號、－50 號為45 修改為5 號、0 號、－10 號為51，－20 號為49，－35 號、－50 號為47。十六烷指數(shù)由原來的5號、0 號、－10 號、－20 號為46，－35 號、－50 號為43 修改為全部牌號為46。十六烷值(CN)是代表柴油在發(fā)動機中著火性能的一個約定值。因為柴油機是壓燃式的，沒有點火設(shè)備，要求柴油噴入汽缸與壓縮空氣相混合，在壓縮行程氣缸達到高溫高壓條件下很快地著火燃燒。十六烷值越高則表明柴油著火性能越好，但當十六烷值CN 大于65 時，由于著火時間太短，反而使燃燒不完全而形成碳煙，使排放增加。同時，十六烷值與低溫流動性呈反比，十六烷值高，則低溫流動性降低，且揮發(fā)性降低，在啟動過程中會影響柴油的霧化質(zhì)量，從而使低溫啟動性能降低。因此，對于十六烷值這個指標而言，不應(yīng)追求過高的十六烷值，適當?shù)氖橹挡攀亲罴训?。對國IV車用柴油的十六烷值比國Ⅲ適當?shù)纳险{(diào)。

(4)密度由原來的5 號、0 號、－10 號為810～850，－20號、－35 號、－50 號790～840 修改為5 號、0 號、－10 號為820～845，－20 號、－35 號、－50 號800～840。密度與油品的物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，根據(jù)密度可初步確定油品的品種。柴油的密度一般在810 kg/m3～860 kg/m3之間。在使用性能方面，如發(fā)現(xiàn)某油品的密度明顯的過大或過小，可以判斷是混入了重質(zhì)油或輕質(zhì)油。另外，發(fā)動機功率和燃料消耗也與燃料密度有關(guān)，在活塞式發(fā)動機上，燃料的消耗量與燃料的密度值的平方根成正比。為了使柴油具有更好的燃燒性，所以對國IV車用柴油密度進行了進一步的要求。

3 結(jié)論

環(huán)保要求的提高不斷推動了燃料油的深度脫硫，即將實施的國Ⅳ車用汽、柴油與目前的國Ⅲ車用汽、柴油在質(zhì)量技術(shù)要求上有一定的區(qū)別，降低硫含量是一個重要的方面，汽油和柴油的質(zhì)量升級，是一個降硫的過程。對于汽油而言，為了良好的燃燒性能和減小污染，對烯烴、錳含量和蒸汽壓進行新的規(guī)定和限制。對柴油也更多的考慮了燃燒性能，嚴格的限制了十六烷值和密度的范圍。