国Ⅳ车用汽、柴油技术质量要求解析

李玉萍 许江涛

(中国石油化工有限公司 洛阳分公司，河南 洛阳 471012)

1 前言

近年来随着我国经济技术的发展和人民生活水平的提高，汽车消费不断增加，汽车尾气排放成为城市大气污染的主要来源，雾霾天气的增加，使人们对我国汽、柴油的质量提出了疑问，车用汽、柴油的质量问题成为全社会关注的主要话题。为了减少车用汽、柴油对环境的污染，逐步提高车用汽、柴油的质量，我国环保部门明确，2013年7月1 日车用汽油在现有的国Ⅲ基础上升级为国Ⅳ，2015年1月车用柴油升级至国Ⅳ。国Ⅳ汽、柴油是指可以满足国家第四阶段机动车污染物排放要求的汽、柴油。国Ⅳ排放标准是国家第四阶段机动车污染物排放要求的汽、柴油。国Ⅳ汽、柴油是车辆能够达到排放要求的基础，是我国环保战略的一个重要方面。国Ⅳ汽、柴油和目前市场上使用的国Ⅲ汽、柴油在质量上有何差异，成为消费者关注的主要问题。

2 车用汽、柴油技术质量要求

2.1 《车用汽油(Ⅲ)的技术要求》与《车用汽油(Ⅳ)的技术要求》的区别

2012年5月国家标准化委员会发布了国家《车用汽油》GB17930－2011 新标准，新标准对正在执行的国Ⅲ车用汽油，及将在2013年12月31 日执行的国Ⅳ车用汽油技术要求和试验方法进行了规定，为强制性标准。以下表1 为国Ⅲ车用汽油和国Ⅳ车用汽油耜准技术要求。

表1 车用汽油(III)和(Ⅳ)的质量技术指标

从技术要求来看，国Ⅲ车用汽油和国Ⅳ车用汽油技术要求存在以下的不同:

(1)硫含量由原来的“不大于150mg/kg”修改为“不大于50mg/kg”。硫含量是汽油质量的重要参数之一，对发动机的腐蚀和排放会产生重要的影响。当汽油中硫含量过高时，会导致汽车尾气催化转化器的催化剂转化效率降低和氧传感器灵敏度下降，从而不利于对车辆尾气排放量的有效控制。降低车用汽油中的硫含量已经成为各国提高油品质量的主要标志。目前通过加氢和S－zorb 工艺能够生产满足国Ⅳ车用汽油的需要。

(2)烯烃含量由原来的“不大于30%”修改为“不大于28mg/kg”。烯烃和芳烃是汽油中辛烷值的主要贡献者，但是由于烯烃的化学活性，会通过蒸发排放造成光化学污染，同时它也容易在汽车发动机的进气系统形成沉积物，影响发动机的正常工作。因此在汽油标准中对烯烃含量进行了控制，并逐步减低。

(3)锰含量由原来的“不大于0.016g/l”修改为“不大于0.008g/l”。甲基环戊二烯三羰基锰是在汽油无铅化进程中发展出来的一种代替含铅添加剂的汽油抗爆剂，并且在不同时期内在不同的国家开始使用。但是抗爆剂在燃烧过程中的沉积物会对汽车造成一定的伤害，因此，国Ⅳ车用汽油标准中对锰含量进行更加严格的限制。

(4)蒸汽压。每年11月1 日～4月30 日期间，原来“不大于88kp”修改为“42～85kp”;每年5月1 日～10月31 日期间，原来“不大于72kp”修改为“40～68kp”。

众所周知，汽油的蒸汽压是衡量汽油挥发性的一个关键指标，它与汽油的蒸发排放和发动机的启动性能有着密切的联系。如果汽油蒸汽压太高，则会增加汽油蒸发排放，导致空气中VOCS 的增加。控制蒸汽压的一个主要目的就是减少VOCS 的排放量。鉴于夏季和冬季气温的差别制定了冬季和夏季指标同时降低了3kp。同时为防止出现汽车的冷启动问题。所以，增设汽油蒸汽压的下限。

2.2 《车用柴油(Ⅲ)的技术要求》与《车用柴油(Ⅳ)的技术要求》的区别

随着汽车工业的发展，在国外柴油车的应用越来越广泛，我国柴油车的保有量也不断增加，国家对柴油的排放要求也不断提高，车用柴油质量升级工作在全国展开。国家标准化委员会制定了国Ⅲ车用柴油技术标准见表2 GB/T19147－2009，此标准在2011年6月30 日在全国实施。但是，北京、上海、深圳等地早已开始实施达到国Ⅳ排放要求的地方标准，2013年2月7 日国家下发了《车用柴油》国Ⅳ标准见表3 GB/T19147－2013。

表2 车用柴油(Ⅲ)技术要求(GB/T19147－2009)

表3 车用柴油(Ⅳ)技术要求(GB/T19147－2013)

从国Ⅲ车用柴油和国Ⅳ车用柴油技术要求来看，国Ⅲ车用柴油和国Ⅳ车用柴油技术要求存在以下的不同:

(1)硫含量由原来的“不大于0.035%”修改为“不大于0.005%”。柴油中的硫化物在燃烧的过程中生产大量的二氧化硫和三氧化硫，是造成环境污染的主要物质，油品的质量升级目的就是降低油品中的硫化物的含量以达到环境保护的要求。通过加氢工艺柴油硫含量可以降低到几十个mg/kg 甚至几个mg/kg，因此硫含量将不再是困扰柴油质量的主要问题。

(2)闪点由原来的5 号、0 号、－10 号为55℃，－20 号为50℃，－35 号、－50 号为45℃修改为全部牌号闪点“不小于55℃”。闪点作为安全性指标，提高闪点会在使用过程中，增加安全系数，降低安全风险。

(3)十六烷值由原来的5 号、0 号、－10 号为49，－20 号为46，－35 号、－50 号为45 修改为5 号、0 号、－10 号为51，－20 号为49，－35 号、－50 号为47。十六烷指数由原来的5号、0 号、－10 号、－20 号为46，－35 号、－50 号为43 修改为全部牌号为46。十六烷值(CN)是代表柴油在发动机中着火性能的一个约定值。因为柴油机是压燃式的，没有点火设备，要求柴油喷入汽缸与压缩空气相混合，在压缩行程气缸达到高温高压条件下很快地着火燃烧。十六烷值越高则表明柴油着火性能越好，但当十六烷值CN 大于65 时，由于着火时间太短，反而使燃烧不完全而形成碳烟，使排放增加。同时，十六烷值与低温流动性呈反比，十六烷值高，则低温流动性降低，且挥发性降低，在启动过程中会影响柴油的雾化质量，从而使低温启动性能降低。因此，对于十六烷值这个指标而言，不应追求过高的十六烷值，适当的十六烷值才是最佳的。对国IV车用柴油的十六烷值比国Ⅲ适当的上调。

(4)密度由原来的5 号、0 号、－10 号为810～850，－20号、－35 号、－50 号790～840 修改为5 号、0 号、－10 号为820～845，－20 号、－35 号、－50 号800～840。密度与油品的物理化学性质有关，根据密度可初步确定油品的品种。柴油的密度一般在810 kg/m3～860 kg/m3之间。在使用性能方面，如发现某油品的密度明显的过大或过小，可以判断是混入了重质油或轻质油。另外，发动机功率和燃料消耗也与燃料密度有关，在活塞式发动机上，燃料的消耗量与燃料的密度值的平方根成正比。为了使柴油具有更好的燃烧性，所以对国IV车用柴油密度进行了进一步的要求。

3 结论

环保要求的提高不断推动了燃料油的深度脱硫，即将实施的国Ⅳ车用汽、柴油与目前的国Ⅲ车用汽、柴油在质量技术要求上有一定的区别，降低硫含量是一个重要的方面，汽油和柴油的质量升级，是一个降硫的过程。对于汽油而言，为了良好的燃烧性能和减小污染，对烯烃、锰含量和蒸汽压进行新的规定和限制。对柴油也更多的考虑了燃烧性能，严格的限制了十六烷值和密度的范围。