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，是衡量油品質量和使用性能的一個重要指標。依據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 馬達法》規定的試驗方法，試驗設備須選擇辛烷值測定機進行相關項目的測試。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不穩定、進氣溫度在儀器正常時間內無法升高、進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，提高汽油產品抗爆性指標的檢測準確度。

關鍵詞：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》標準，刪除了車用汽油（Ⅲ）的技術要求和試驗方法，增加了車用汽油（Ⅵ）的技術要求，標準要求2017年1月1日起，國四標準的技術要求廢止，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，抗爆性的技術要求也隨之改變。該項目測試用到的試驗設備是ASTM（美國材料試驗協會）[1]辛烷值機，山東省產品質量檢驗研究院于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小時拆裝儀器進行大的維護保養一次。試驗過程中，由于環境條件、油品質量、儀器本身及試驗人員操作等一系列因素，會出現一些影響結果準確的問題，最終導致辛烷值波動較大[2]。以下就是近年來實驗室試驗過程中出現的一些問題，以及解決方法的總結。

1 爆震表讀數不穩定

爆震表讀數不穩定會影響試驗平行結果，出現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，導致讀數不穩定。爆震表傳感器是影響爆震表讀數是否穩定的直接因素，若爆震表讀數不穩定，首先檢查絲扣和傳感器是否安裝準確，部件是否清潔，安裝扭矩設定為40 N·m，參數設定過大會導致讀數不準確甚至鎖壞震動膜。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，緩慢調高爆震強度，避免損壞膜片，影響爆震表的穩定性。

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

（3）環境因素。環境因素也可能對辛烷值機爆震表的讀數穩定性產生影響。例如，溫度、濕度、氣壓等環境條件的變化可能導致讀數波動。

（4）數據處理。數據處理過程中的錯誤或不準確性也可能導致辛烷值機爆震表讀數的不穩定。例如，數據采集、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，并進行必要的維護和校準。確認無誤后按照標準要求的試驗方法操作，確保儀器正確安裝和調整。最后要控制環境條件和樣品質量，盡量保持穩定的環境條件，如溫度、氣壓和濕度，要再次確認樣品質量，避免雜質或不均勻性，檢查數據采集、記錄和計算過程是否準確無誤[3]。

2 進氣溫度在儀器正常時間內無法升高

目前這款儀器的進氣門間隙和排氣門間隙可同時設置為0.008 in，或進氣門間隙設置為0.004 in，排氣門間隙調節為0.014 in，在批量的實驗過程中，這兩種設置方法都可以穩定地做出準確的試驗結果。但當遇到進氣溫度在儀器正常時間內無法升高的問題就要從以下三個方面進行排除解決。

（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，導致無法提供足夠的熱量來升高進氣溫度，進而導致辛烷值損失[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）控制系統問題。控制系統存在問題導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設置不正確。要驗證控制加熱元件的功率輸出。

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

3 進氣門和排氣門的間隙不符合

不正確的氣門間隙可能導致氣門無法正確關閉或打開，影響氣門的工作效率，從而導致儀器性能下降，包括動力輸出和燃油效率降低[5]。確保氣門間隙符合規范，對儀器性能和壽命至關重要。導致進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，導致間隙增大，頻繁啟動和關閉引擎可能導致氣門彈簧疲勞，使氣門間隙不穩定。解決方法是使用制造商建議的規范和工具，按照正確的順序和方法調整氣門間隙，操作要確保在引擎冷卻狀態下進行調整，以避免燙傷。

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

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

4 循壞冷卻水液面過低

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

（1）漏水。冷卻系統中存在漏水是導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。在高溫環境下，冷卻水可能會因蒸發而導致液面下降。不正確的密封性或使用不當的冷卻液可能導致冷卻水蒸發。

（3）泄漏。冷卻系統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的任何部分，如軟管、水泵、散熱器或冷卻液容器。

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

5 熱機油過少

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

導致熱油過少的原因主要有兩個。（1）發動機油系統中存在漏油，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。出現問題應仔細檢查發動機油系統的所有部件，包括密封件、油底殼、油濾器等，確定是否有漏油現象，修復或更換任何發現的漏油部件，確保發動機油系統密封良好。（2）正常的熱機油消耗，長期使用或高溫環境下，發動機油可能會被消耗，導致熱機油過少。應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，確保發動機油量充足。

6 其他問題

除上述五類常見問題，樣品質量也會影響結果的準確性，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，這樣的油品雖然達到國家標準規定的抗爆性指標，但會導致油品燃燒效率低，動力不足，還會對發動機產生不可逆的腐蝕，久而久之會破壞儀器讀數的準確性。隨著國六標準的車用汽油和車用乙醇汽油的逐漸普及，產品的檢驗方法和標準也會隨之升級變化，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換代的情況下，實驗人員要具備良好的操作維護習慣才能夠增加儀器的使用壽命，更穩定和準確地連續測量樣品的抗爆性。

7 結 語

汽油辛烷值參數是衡量汽油抗爆性能的重要指標，這些參數對發動機的性能、燃燒效率和排放控制都有重要影響，因此數據的準確性和穩定性對汽油的質量和使用安全至關重要。試驗用辛烷值機維護和保養得當是保證辛烷值參數準確的重要保障，通過解決爆震表讀數不穩定、進氣溫度在儀器正常時間內無法升高、進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，從而避免私調劣質油品的市場混入[8]，減少發動機爆震的風險，提高燃燒效率，減少排放物質的產生，延長發動機壽命，降低維護成本，從而確保發動機的穩定性和可靠性。

參考文獻

[1]王家興，張會成，高波，等.基于CFR辛烷值測量系統的不確定度評定[J].計量學報，2018，39（4）：583-587.

[2]康建爽，張璐妮，蔣書波，等.基于拉曼分析技術乙醇汽油辛烷值快速測定研究[J].檢測與儀表，2010，37（3）：52-54.

[3]黃水望，趙曉鋒，郭振，等.氣相色譜法計算汽油的研究法辛烷值[J].廣州化工，2018，46（1）：145-186.

[4]李宏濤，魏文平，蔣國權，等.汽油加氫脫硫與辛烷值損失的平衡[J].石化技術與應用，2017，35（4）：326-328.

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[6]任瑩瑩.研究法辛烷值測量不確定度評定[J ].廣州化工，2018，46（3）：117-119.

[7]譚捷.我國甲基叔丁基醚合成技術研究進展[J].精細與專用化學品，2024，32（1）：47-49.

[8]許臘梅，杜玉琦，張潔，等.車用汽油中烯烴含量和芳烴含量現狀研究[J].廣州化工，2022，50（16）：58-60.

作者簡介

馬慧，本科，工程師，研究方向為石油化工產品標準研究及檢測。

（責任編輯：袁文靜）