93號、97號……汽油“兄弟”知多少

魯彬

我們在路過街邊的加油站時，常常會看見給汽車加油的機(jī)器上寫著93號、97號（93#、97#）等不同的號碼。同樣都是汽油，為什么要分這么多種類型呢？這些號碼究竟表示什么？難道說這些號碼代表了汽油的“考試成績”，說明97號汽油比93號汽油質(zhì)量更好呢？想知道這些不同的號碼（即“汽油標(biāo)號”）所代表的意義嗎？請同學(xué)們請接著往下看。

汽油是如何誕生的

想要知道汽油是如何誕生的，得先從汽油的來源——石油開始說起。石油是一種混合物，由烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等組成，簡單說就是各種高分子化合物的混合物，從幾個碳原子的結(jié)構(gòu)分子，到十幾個碳原子的結(jié)構(gòu)分子，都能在石油里找到。

石油可全身都是寶，經(jīng)過分餾等工藝處理后，可以加工出很多種產(chǎn)品，如汽油、煤油、柴油、瀝青、石蠟、塑料等，五花八門。從原油（未經(jīng)加工處理的石油）中經(jīng)過蒸餾后得到餾程（即沸點）50℃—200℃的餾分，再將餾分經(jīng)過其他工藝加工精制，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后出廠的產(chǎn)品就是汽油。

什么是蒸餾？它是利用混合液體或液-固體系中各組分沸點不同，使低沸點組分蒸發(fā)后再冷凝以分離整個組分的單元操作過程。簡單來說，就像在家里燒水、燉菜時，蓋上鍋蓋后，水蒸氣跑到鍋蓋上凝結(jié)成水滴，這個過程就叫蒸餾。對于石油來說，蒸餾出來的是油蒸汽而不是我們常見的水蒸氣。

除了通過直接蒸餾獲得汽油餾分，還有催化裂化汽油、催化重整汽油等方法。我國生產(chǎn)汽油主要是通過催化裂化汽油的方法。在通過重重生產(chǎn)工藝得到汽油餾分后，再對汽油餾分進(jìn)行一些加工，如增加穩(wěn)定性、調(diào)整比例等，直到各項指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)了，才能夠出廠并運輸?shù)郊佑驼尽?/p>

汽油發(fā)動機(jī)的工作原理

簡單來說，汽油發(fā)動機(jī)工作原理總共分為四步：

第一步，進(jìn)氣閥打開，空氣和汽油的混合氣進(jìn)入氣缸，如圖中的甲狀態(tài);

第二步，進(jìn)氣閥關(guān)閉，活塞壓縮氣缸內(nèi)混合氣，如圖中的乙狀態(tài);

第三步，火花塞點火，將被壓縮的混合氣燃燒，所產(chǎn)生的大量能量將活塞推下去做功，帶動其他部件讓汽車行駛，氣缸進(jìn)入圖中的丙狀態(tài);

第四步，排氣閥打開，活塞將燃燒后的氣體排出，氣缸進(jìn)入圖中的丁狀態(tài)。

·牛刀小試·

如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱（即與外界不發(fā)生熱交換）容器中，容器內(nèi)裝有一可以活動的絕熱活塞。今對活塞施以一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動一段距離后，氣體的體積減小。若忽略活塞與器壁間的摩擦力，則被密封的氣體（ ? ）

A.溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減小

B.溫度降低，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減小

C.溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增加

D.溫度降低，壓強(qiáng)減小，內(nèi)能增加

答案與解析：壓力F對氣體做正功，氣體與外界不進(jìn)行熱交換，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q可知，氣體的內(nèi)能增加;因為理想氣體不計氣體分子的勢能，所以可以得到氣體分子的平均動能增大，氣體的溫度升高;根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pV= nRT可知，氣體的體積V減小，氣體的溫度T升高，可得到氣體的壓強(qiáng)P增大，故C項正確。

汽油標(biāo)號大揭秘

在正式揭開汽油標(biāo)號的神秘面紗之前，我們先要了解“辛烷值”這一概念。辛烷，按字面意思理解，甲乙丙丁戊己庚辛，甲烷是CH4，辛烷就是C8H18。辛烷值是一個人為規(guī)定的數(shù)值，在標(biāo)準(zhǔn)燃料油中異辛烷抗爆性最好，把它的辛烷值定為100;正庚烷抗爆性最差，則它的辛烷值是0。

需要注意的是，我們所說的辛烷值是在標(biāo)準(zhǔn)燃料中規(guī)定的，而汽油并不是標(biāo)準(zhǔn)燃料，我們又該如何計算呢？汽油辛烷值的測定是按標(biāo)準(zhǔn)條件，在實驗室標(biāo)準(zhǔn)單缸汽油機(jī)上用對比法進(jìn)行的。通過調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)燃料組成的比例，使標(biāo)準(zhǔn)燃料產(chǎn)生的爆震強(qiáng)度（下文我們還會提到）與樣品相同，此時標(biāo)準(zhǔn)燃料中異辛烷所占的體積百分?jǐn)?shù)就是樣品的辛烷值。

簡而言之，爆震強(qiáng)度與體積比為異辛烷93%、正庚烷7%的標(biāo)準(zhǔn)燃料爆震強(qiáng)度相同的混合燃料，我們稱之為93號汽油。同理，爆震強(qiáng)度與體積比為異辛烷97%、正庚烷3%的標(biāo)準(zhǔn)燃料爆震強(qiáng)度相同的混合燃料，我們稱之為97號汽油。

·小知識·

其實，汽油之間質(zhì)量的差別并不由標(biāo)號決定，而是由第四、第五、第六階段國家機(jī)動車大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（簡稱“國四”“國五”“國六”）決定。“國四”“國五”“國六”主要反映了燃油的環(huán)保指標(biāo)，如燃油中硫含量等。93號、97號汽油執(zhí)行的是“國四”標(biāo)準(zhǔn)，而它們的“同胞弟弟”，即92號、95號汽油執(zhí)行的是“國五”或“國六”標(biāo)準(zhǔn)，可以讓汽車排出的尾氣更環(huán)保，減少PM2.5的排放，更好地保護(hù)我們賴以生存的綠色家園。

汽油“稱兄弟”，標(biāo)號需分清

發(fā)動機(jī)有一項和汽油標(biāo)號有關(guān)的十分重要的指標(biāo)——空氣壓縮比（以下簡稱“壓縮比”），表示氣缸活塞運動時氣體被壓縮的程度。擁有更高壓縮比的發(fā)動機(jī)，能把更多的汽油和空氣進(jìn)行壓縮，燃燒產(chǎn)生的能量也更大，就好比是拉滿的弓，所釋放的能量和沖擊力要更強(qiáng)。

但是，壓縮比并不是越高越好，也不能無限制地提高。首先，太高的壓縮比會使得混合氣體在高壓下液化，無法瞬間完全燃燒，而高壓縮比的發(fā)動機(jī)使用低標(biāo)號汽油的結(jié)果，就是會產(chǎn)生不正常燃燒的爆震。所以，高壓縮比的發(fā)動機(jī)需要使用抗爆性更好的汽油，即辛烷值更高的97號汽油。各個汽車廠商，甚至同一個廠商的不同車型之間，發(fā)動機(jī)的壓縮比都是不一樣的，所以不同車輛使用的汽油標(biāo)號也是不一樣的。

那么反過來，低壓縮比的發(fā)動機(jī)使用高標(biāo)號的汽油會怎么樣呢？打個比方，在正常情況下0.2秒應(yīng)該燃燒完的93號汽油，因為加錯為97號汽油，0.2秒只燃燒了其中的9/10，還剩下1/10燃燒不充分的物質(zhì)被留在了燃燒室里，與其他雜質(zhì)混合后變成了膠質(zhì)，久而久之越積越多，最后變成了積碳，就像廚房的抽油煙機(jī)里的油垢一樣，不但會降低發(fā)動機(jī)的性能，甚至?xí)囕v造成嚴(yán)重?fù)p壞。