國Ⅳ車用汽、柴油技術質量要求解析

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

近年來隨著我國經濟技術的發(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、柴油的質量提出了疑問，車用汽、柴油的質量問題成為全社會關注的主要話題。為了減少車用汽、柴油對環(huán)境的污染，逐步提高車用汽、柴油的質量，我國環(huán)保部門明確，2013年7月1 日車用汽油在現有的國Ⅲ基礎上升級為國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，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、柴油在質量上有何差異，成為消費者關注的主要問題。

2 車用汽、柴油技術質量要求

2.1 《車用汽油(Ⅲ)的技術要求》與《車用汽油(Ⅳ)的技術要求》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車用汽油耜準技術要求。

表1 車用汽油(III)和(Ⅳ)的質量技術指標

從技術要求來看，國Ⅲ車用汽油和國Ⅳ車用汽油技術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”。硫含量是汽油質量的重要參數之一，對發(fā)動機的腐蝕和排放會產生重要的影響。當汽油中硫含量過高時，會導致汽車尾氣催化轉化器的催化劑轉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成為各國提高油品質量的主要標志。目前通過加氫和S－zorb 工藝能夠生產滿足國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活性，會通過蒸發(fā)排放造成光化學污染，同時它也容易在汽車發(fā)動機的進氣系統形成沉積物，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系。如果汽油蒸汽壓太高，則會增加汽油蒸發(fā)排放，導致空氣中VOCS 的增加。控制蒸汽壓的一個主要目的就是減少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。同時為防止出現汽車的冷啟動問題。所以，增設汽油蒸汽壓的下限。

2.2 《車用柴油(Ⅲ)的技術要求》與《車用柴油(Ⅳ)的技術要求》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)技術要求(GB/T19147－2009)

表3 車用柴油(Ⅳ)技術要求(GB/T19147－2013)

從國Ⅲ車用柴油和國Ⅳ車用柴油技術要求來看，國Ⅲ車用柴油和國Ⅳ車用柴油技術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，油品的質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，降低安全風險。

(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，不應追求過高的十六烷值，適當的十六烷值才是最佳的。對國IV車用柴油的十六烷值比國Ⅲ適當的上調。

(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性質有關，根據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)現某油品的密度明顯的過大或過小，可以判斷是混入了重質油或輕質油。另外，發(fā)動機功率和燃料消耗也與燃料密度有關，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、柴油在質量技術要求上有一定的區(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。