ASTM-CFR辛烷值機常見問題及處理方法

摘 要：抗爆性作為車用汽油、車用乙醇汽油等汽車燃料最重要的檢測項目，是衡量油品質(zhì)量和使用性能的一個重要指標(biāo)。依據(jù)GB/T 5487—2015《汽油辛烷值的測定 研究法》和GB/T 503—2016《汽油辛烷值的測定 馬達(dá)法》規(guī)定的試驗方法，試驗設(shè)備須選擇辛烷值測定機進(jìn)行相關(guān)項目的測試。本文以美國Waukesha公司制造的ASTM-CFR辛烷值試驗機為例，對該類試驗機在運行過程中遇到的爆震表讀數(shù)不穩(wěn)定、進(jìn)氣溫度在儀器正常時間內(nèi)無法升高、進(jìn)氣門和排氣門的間隙不符合、循壞冷卻水液面過低、熱機油過少五類主要問題進(jìn)行了闡述并提出了解決辦法，有助于汽油檢測人員快速解決實驗過程中遇到的問題，提高汽油產(chǎn)品抗爆性指標(biāo)的檢測準(zhǔn)確度。

關(guān)鍵詞：汽油，辛烷值，抗爆性，辛烷值機

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.19.045

0 引 言

2016年12月23日正式實施的GB 17930—2016《車用汽油》標(biāo)準(zhǔn)，刪除了車用汽油（Ⅲ）的技術(shù)要求和試驗方法，增加了車用汽油（Ⅵ）的技術(shù)要求，標(biāo)準(zhǔn)要求2017年1月1日起，國四標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求廢止，代表著90號、93號、97號車用汽油正式更改為89號、92號、95號車用汽油，抗爆性的技術(shù)要求也隨之改變。該項目測試用到的試驗設(shè)備是ASTM（美國材料試驗協(xié)會）[1]辛烷值機，山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院于2010年購買的美國Waukesha公司制造的ASTMCFR辛烷值試驗機目前總共運轉(zhuǎn)700個小時，儀器每50小時更換一次機油機濾，每500小時拆裝儀器進(jìn)行大的維護(hù)保養(yǎng)一次。試驗過程中，由于環(huán)境條件、油品質(zhì)量、儀器本身及試驗人員操作等一系列因素，會出現(xiàn)一些影響結(jié)果準(zhǔn)確的問題，最終導(dǎo)致辛烷值波動較大[2]。以下就是近年來實驗室試驗過程中出現(xiàn)的一些問題，以及解決方法的總結(jié)。

1 爆震表讀數(shù)不穩(wěn)定

爆震表讀數(shù)不穩(wěn)定會影響試驗平行結(jié)果，出現(xiàn)這個問題的原因有很多，需排查以下幾點。

（1）儀器故障。辛烷值機爆震表可能存在故障或損壞，導(dǎo)致讀數(shù)不穩(wěn)定。爆震表傳感器是影響爆震表讀數(shù)是否穩(wěn)定的直接因素，若爆震表讀數(shù)不穩(wěn)定，首先檢查絲扣和傳感器是否安裝準(zhǔn)確，部件是否清潔，安裝扭矩設(shè)定為40 N·m，參數(shù)設(shè)定過大會導(dǎo)致讀數(shù)不準(zhǔn)確甚至鎖壞震動膜。傳感器上如果有過量的積碳會影響傳感器的敏感度，要及時用積碳溶劑浸泡傳感器絲扣以下部分再用軟布擦拭，清理好后可以更換一個新的墊片，再次啟動試驗時，緩慢調(diào)高爆震強度，避免損壞膜片，影響爆震表的穩(wěn)定性。

（2）操作不當(dāng)。不正確的操作可能導(dǎo)致辛烷值機爆震表讀數(shù)不穩(wěn)定。例如，操作人員可能沒有正確地安裝或調(diào)整儀器，或者在讀數(shù)過程中存在干擾因素。

（3）環(huán)境因素。環(huán)境因素也可能對辛烷值機爆震表的讀數(shù)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。例如，溫度、濕度、氣壓等環(huán)境條件的變化可能導(dǎo)致讀數(shù)波動。

（4）數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理過程中的錯誤或不準(zhǔn)確性也可能導(dǎo)致辛烷值機爆震表讀數(shù)的不穩(wěn)定。例如，數(shù)據(jù)采集、記錄或計算過程中的誤差。

為了確定具體原因，可以按以下步驟進(jìn)行查驗：首先檢查儀器，確保辛烷值機爆震表沒有故障或損壞，傳感器工作正常，并進(jìn)行必要的維護(hù)和校準(zhǔn)。確認(rèn)無誤后按照標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗方法操作，確保儀器正確安裝和調(diào)整。最后要控制環(huán)境條件和樣品質(zhì)量，盡量保持穩(wěn)定的環(huán)境條件，如溫度、氣壓和濕度，要再次確認(rèn)樣品質(zhì)量，避免雜質(zhì)或不均勻性，檢查數(shù)據(jù)采集、記錄和計算過程是否準(zhǔn)確無誤[3]。

2 進(jìn)氣溫度在儀器正常時間內(nèi)無法升高

目前這款儀器的進(jìn)氣門間隙和排氣門間隙可同時設(shè)置為0.008 in，或進(jìn)氣門間隙設(shè)置為0.004 in，排氣門間隙調(diào)節(jié)為0.014 in，在批量的實驗過程中，這兩種設(shè)置方法都可以穩(wěn)定地做出準(zhǔn)確的試驗結(jié)果。但當(dāng)遇到進(jìn)氣溫度在儀器正常時間內(nèi)無法升高的問題就要從以下三個方面進(jìn)行排除解決。

（1）加熱元件故障。加熱元件（如加熱器或加熱線圈）可能存在故障，導(dǎo)致無法提供足夠的熱量來升高進(jìn)氣溫度，進(jìn)而導(dǎo)致辛烷值損失[4]，這可能是由于元件損壞、電路問題或供電故障引起的。要檢查加熱元件是否正常工作，并檢查供電是否正常。

（2）控制系統(tǒng)問題?？刂葡到y(tǒng)存在問題導(dǎo)致無法正確控制加熱元件的功率輸出，原因點在于傳感器故障、控制器故障或控制參數(shù)設(shè)置不正確。要驗證控制加熱元件的功率輸出。

（3）進(jìn)氣阻塞。如果辛烷值機的進(jìn)氣通道存在阻塞或堵塞，空氣無法順利流過加熱元件，也會導(dǎo)致進(jìn)氣溫度無法升高。這是由于灰塵、污垢或其他雜質(zhì)堆積在進(jìn)氣通道中引起的，要及時清理并維護(hù)。

3 進(jìn)氣門和排氣門的間隙不符合

不正確的氣門間隙可能導(dǎo)致氣門無法正確關(guān)閉或打開，影響氣門的工作效率，從而導(dǎo)致儀器性能下降，包括動力輸出和燃油效率降低[5]。確保氣門間隙符合規(guī)范，對儀器性能和壽命至關(guān)重要。導(dǎo)致進(jìn)氣門和排氣門間隙不符合主要有以下原因。

（1）磨損或疲勞。長時間使用后，氣門和座圈的密封面可能會磨損，導(dǎo)致間隙增大，頻繁啟動和關(guān)閉引擎可能導(dǎo)致氣門彈簧疲勞，使氣門間隙不穩(wěn)定。解決方法是使用制造商建議的規(guī)范和工具，按照正確的順序和方法調(diào)整氣門間隙，操作要確保在引擎冷卻狀態(tài)下進(jìn)行調(diào)整，以避免燙傷。

（2）零部件損壞。如果氣門導(dǎo)桿損壞或變形，可能會導(dǎo)致氣門間隙不正常，氣門座損壞或磨損也會影響氣門間隙的準(zhǔn)確性。解決方法是定期更換氣門密封圈和氣門導(dǎo)桿油封，以保持氣門系統(tǒng)的正常運行。

（3）發(fā)動機過熱。高溫環(huán)境下，金屬零件會膨脹，可能導(dǎo)致氣門間隙變大。解決方法是避免長時間高速行駛或超載，以減少發(fā)動機過熱的可能性，要確保發(fā)動機冷卻系統(tǒng)正常運行，避免過熱。

4 循壞冷卻水液面過低

保持冷卻水液面在適當(dāng)水平對儀器的正常運行至關(guān)重要。定期檢查冷卻系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)并解決冷卻水液面過低的問題，可以避免引起嚴(yán)重的儀器損壞和其他不良后果。在實際試驗過程中，以下因素會導(dǎo)致循壞冷卻水液面過低。

（1）漏水。冷卻系統(tǒng)中存在漏水是導(dǎo)致冷卻水液面過低的常見原因。漏水可能來自密封件、軟管、水泵、散熱器或冷卻液容器等部件的損壞或老化。

（2）蒸發(fā)。在高溫環(huán)境下，冷卻水可能會因蒸發(fā)而導(dǎo)致液面下降。不正確的密封性或使用不當(dāng)?shù)睦鋮s液可能導(dǎo)致冷卻水蒸發(fā)。

（3）泄漏。冷卻系統(tǒng)中的泄漏也是冷卻水液面下降的原因之一。泄漏可能來自冷卻系統(tǒng)的任何部分，如軟管、水泵、散熱器或冷卻液容器。

（4）冷卻系統(tǒng)堵塞或內(nèi)部損壞。冷卻系統(tǒng)中的堵塞可能導(dǎo)致冷卻水無法循環(huán)，造成液面過低，進(jìn)而導(dǎo)致溫度的較大波動[6]。堵塞可能來自沉積物、雜質(zhì)或不正確的冷卻液使用。冷卻系統(tǒng)內(nèi)部部件的損壞，如水泵葉片損壞、散熱器堵塞，也可能導(dǎo)致冷卻水液面過低。

5 熱機油過少

機油在儀器內(nèi)部起到冷卻和潤滑作用，熱機油過少會導(dǎo)致儀器內(nèi)部零部件摩擦增加，加速零部件磨損，導(dǎo)致發(fā)動機壽命縮短。同時熱機油過少還會引起發(fā)動機工作時摩擦增加導(dǎo)致燃油效率下降，增加油耗，加重排放異常，造成較重的環(huán)境污染。

導(dǎo)致熱油過少的原因主要有兩個。（1）發(fā)動機油系統(tǒng)中存在漏油，漏油可能來自密封件、油底殼、油濾器、油底殼螺栓等部件的損壞或老化。出現(xiàn)問題應(yīng)仔細(xì)檢查發(fā)動機油系統(tǒng)的所有部件，包括密封件、油底殼、油濾器等，確定是否有漏油現(xiàn)象，修復(fù)或更換任何發(fā)現(xiàn)的漏油部件，確保發(fā)動機油系統(tǒng)密封良好。（2）正常的熱機油消耗，長期使用或高溫環(huán)境下，發(fā)動機油可能會被消耗，導(dǎo)致熱機油過少。應(yīng)遵循制造商建議的機油更換周期，及時更換機油和機油濾芯，確保發(fā)動機油量充足。

6 其他問題

除上述五類常見問題，樣品質(zhì)量也會影響結(jié)果的準(zhǔn)確性，汽油中加入高效率的抗爆劑可以大大提高汽油的抗爆性，也是目前最經(jīng)濟的方法。MTBE（甲基叔丁基醚）是目前我國使用較多的一種有機抗爆劑[7]，但這種抗爆劑的缺點是容易使汽油吸收水分，加入越多的MTBE油品的水分就會越不易控制，這樣的油品雖然達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的抗爆性指標(biāo)，但會導(dǎo)致油品燃燒效率低，動力不足，還會對發(fā)動機產(chǎn)生不可逆的腐蝕，久而久之會破壞儀器讀數(shù)的準(zhǔn)確性。隨著國六標(biāo)準(zhǔn)的車用汽油和車用乙醇汽油的逐漸普及，產(chǎn)品的檢驗方法和標(biāo)準(zhǔn)也會隨之升級變化，檢測方法也會越來越簡單方便，隨之升級的是檢測樣品的儀器，在實驗室有限的條件下，在試驗儀器尚未更新?lián)Q代的情況下，實驗人員要具備良好的操作維護(hù)習(xí)慣才能夠增加儀器的使用壽命，更穩(wěn)定和準(zhǔn)確地連續(xù)測量樣品的抗爆性。

7 結(jié) 語

汽油辛烷值參數(shù)是衡量汽油抗爆性能的重要指標(biāo)，這些參數(shù)對發(fā)動機的性能、燃燒效率和排放控制都有重要影響，因此數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性對汽油的質(zhì)量和使用安全至關(guān)重要。試驗用辛烷值機維護(hù)和保養(yǎng)得當(dāng)是保證辛烷值參數(shù)準(zhǔn)確的重要保障，通過解決爆震表讀數(shù)不穩(wěn)定、進(jìn)氣溫度在儀器正常時間內(nèi)無法升高、進(jìn)氣門和排氣門的間隙不符合、循壞冷卻水液面過低、熱機油過少五個問題能顯著降低辛烷值測試誤差，從而避免私調(diào)劣質(zhì)油品的市場混入[8]，減少發(fā)動機爆震的風(fēng)險，提高燃燒效率，減少排放物質(zhì)的產(chǎn)生，延長發(fā)動機壽命，降低維護(hù)成本，從而確保發(fā)動機的穩(wěn)定性和可靠性。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

馬慧，本科，工程師，研究方向為石油化工產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)研究及檢測。

（責(zé)任編輯：袁文靜）