ASTM-CFR辛烷值机常见问题及处理方法

摘 要：抗爆性作为车用汽油、车用乙醇汽油等汽车燃料最重要的检测项目，是衡量油品质量和使用性能的一个重要指标。依据GB/T 5487—2015《汽油辛烷值的测定 研究法》和GB/T 503—2016《汽油辛烷值的测定 马达法》规定的试验方法，试验设备须选择辛烷值测定机进行相关项目的测试。本文以美国Waukesha公司制造的ASTM-CFR辛烷值试验机为例，对该类试验机在运行过程中遇到的爆震表读数不稳定、进气温度在仪器正常时间内无法升高、进气门和排气门的间隙不符合、循坏冷却水液面过低、热机油过少五类主要问题进行了阐述并提出了解决办法，有助于汽油检测人员快速解决实验过程中遇到的问题，提高汽油产品抗爆性指标的检测准确度。

关键词：汽油，辛烷值，抗爆性，辛烷值机

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

0 引 言

2016年12月23日正式实施的GB 17930—2016《车用汽油》标准，删除了车用汽油（Ⅲ）的技术要求和试验方法，增加了车用汽油（Ⅵ）的技术要求，标准要求2017年1月1日起，国四标准的技术要求废止，代表着90号、93号、97号车用汽油正式更改为89号、92号、95号车用汽油，抗爆性的技术要求也随之改变。该项目测试用到的试验设备是ASTM（美国材料试验协会）[1]辛烷值机，山东省产品质量检验研究院于2010年购买的美国Waukesha公司制造的ASTMCFR辛烷值试验机目前总共运转700个小时，仪器每50小时更换一次机油机滤，每500小时拆装仪器进行大的维护保养一次。试验过程中，由于环境条件、油品质量、仪器本身及试验人员操作等一系列因素，会出现一些影响结果准确的问题，最终导致辛烷值波动较大[2]。以下就是近年来实验室试验过程中出现的一些问题，以及解决方法的总结。

1 爆震表读数不稳定

爆震表读数不稳定会影响试验平行结果，出现这个问题的原因有很多，需排查以下几点。

（1）仪器故障。辛烷值机爆震表可能存在故障或损坏，导致读数不稳定。爆震表传感器是影响爆震表读数是否稳定的直接因素，若爆震表读数不稳定，首先检查丝扣和传感器是否安装准确，部件是否清洁，安装扭矩设定为40 N·m，参数设定过大会导致读数不准确甚至锁坏震动膜。传感器上如果有过量的积碳会影响传感器的敏感度，要及时用积碳溶剂浸泡传感器丝扣以下部分再用软布擦拭，清理好后可以更换一个新的垫片，再次启动试验时，缓慢调高爆震强度，避免损坏膜片，影响爆震表的稳定性。

（2）操作不当。不正确的操作可能导致辛烷值机爆震表读数不稳定。例如，操作人员可能没有正确地安装或调整仪器，或者在读数过程中存在干扰因素。

（3）环境因素。环境因素也可能对辛烷值机爆震表的读数稳定性产生影响。例如，温度、湿度、气压等环境条件的变化可能导致读数波动。

（4）数据处理。数据处理过程中的错误或不准确性也可能导致辛烷值机爆震表读数的不稳定。例如，数据采集、记录或计算过程中的误差。

为了确定具体原因，可以按以下步骤进行查验：首先检查仪器，确保辛烷值机爆震表没有故障或损坏，传感器工作正常，并进行必要的维护和校准。确认无误后按照标准要求的试验方法操作，确保仪器正确安装和调整。最后要控制环境条件和样品质量，尽量保持稳定的环境条件，如温度、气压和湿度，要再次确认样品质量，避免杂质或不均匀性，检查数据采集、记录和计算过程是否准确无误[3]。

2 进气温度在仪器正常时间内无法升高

目前这款仪器的进气门间隙和排气门间隙可同时设置为0.008 in，或进气门间隙设置为0.004 in，排气门间隙调节为0.014 in，在批量的实验过程中，这两种设置方法都可以稳定地做出准确的试验结果。但当遇到进气温度在仪器正常时间内无法升高的问题就要从以下三个方面进行排除解决。

（1）加热元件故障。加热元件（如加热器或加热线圈）可能存在故障，导致无法提供足够的热量来升高进气温度，进而导致辛烷值损失[4]，这可能是由于元件损坏、电路问题或供电故障引起的。要检查加热元件是否正常工作，并检查供电是否正常。

（2）控制系统问题。控制系统存在问题导致无法正确控制加热元件的功率输出，原因点在于传感器故障、控制器故障或控制参数设置不正确。要验证控制加热元件的功率输出。

（3）进气阻塞。如果辛烷值机的进气通道存在阻塞或堵塞，空气无法顺利流过加热元件，也会导致进气温度无法升高。这是由于灰尘、污垢或其他杂质堆积在进气通道中引起的，要及时清理并维护。

3 进气门和排气门的间隙不符合

不正确的气门间隙可能导致气门无法正确关闭或打开，影响气门的工作效率，从而导致仪器性能下降，包括动力输出和燃油效率降低[5]。确保气门间隙符合规范，对仪器性能和寿命至关重要。导致进气门和排气门间隙不符合主要有以下原因。

（1）磨损或疲劳。长时间使用后，气门和座圈的密封面可能会磨损，导致间隙增大，频繁启动和关闭引擎可能导致气门弹簧疲劳，使气门间隙不稳定。解决方法是使用制造商建议的规范和工具，按照正确的顺序和方法调整气门间隙，操作要确保在引擎冷却状态下进行调整，以避免烫伤。

（2）零部件损坏。如果气门导杆损坏或变形，可能会导致气门间隙不正常，气门座损坏或磨损也会影响气门间隙的准确性。解决方法是定期更换气门密封圈和气门导杆油封，以保持气门系统的正常运行。

（3）发动机过热。高温环境下，金属零件会膨胀，可能导致气门间隙变大。解决方法是避免长时间高速行驶或超载，以减少发动机过热的可能性，要确保发动机冷却系统正常运行，避免过热。

4 循坏冷却水液面过低

保持冷却水液面在适当水平对仪器的正常运行至关重要。定期检查冷却系统，及时发现并解决冷却水液面过低的问题，可以避免引起严重的仪器损坏和其他不良后果。在实际试验过程中，以下因素会导致循坏冷却水液面过低。

（1）漏水。冷却系统中存在漏水是导致冷却水液面过低的常见原因。漏水可能来自密封件、软管、水泵、散热器或冷却液容器等部件的损坏或老化。

（2）蒸发。在高温环境下，冷却水可能会因蒸发而导致液面下降。不正确的密封性或使用不当的冷却液可能导致冷却水蒸发。

（3）泄漏。冷却系统中的泄漏也是冷却水液面下降的原因之一。泄漏可能来自冷却系统的任何部分，如软管、水泵、散热器或冷却液容器。

（4）冷却系统堵塞或内部损坏。冷却系统中的堵塞可能导致冷却水无法循环，造成液面过低，进而导致温度的较大波动[6]。堵塞可能来自沉积物、杂质或不正确的冷却液使用。冷却系统内部部件的损坏，如水泵叶片损坏、散热器堵塞，也可能导致冷却水液面过低。

5 热机油过少

机油在仪器内部起到冷却和润滑作用，热机油过少会导致仪器内部零部件摩擦增加，加速零部件磨损，导致发动机寿命缩短。同时热机油过少还会引起发动机工作时摩擦增加导致燃油效率下降，增加油耗，加重排放异常，造成较重的环境污染。

导致热油过少的原因主要有两个。（1）发动机油系统中存在漏油，漏油可能来自密封件、油底壳、油滤器、油底壳螺栓等部件的损坏或老化。出现问题应仔细检查发动机油系统的所有部件，包括密封件、油底壳、油滤器等，确定是否有漏油现象，修复或更换任何发现的漏油部件，确保发动机油系统密封良好。（2）正常的热机油消耗，长期使用或高温环境下，发动机油可能会被消耗，导致热机油过少。应遵循制造商建议的机油更换周期，及时更换机油和机油滤芯，确保发动机油量充足。

6 其他问题

除上述五类常见问题，样品质量也会影响结果的准确性，汽油中加入高效率的抗爆剂可以大大提高汽油的抗爆性，也是目前最经济的方法。MTBE（甲基叔丁基醚）是目前我国使用较多的一种有机抗爆剂[7]，但这种抗爆剂的缺点是容易使汽油吸收水分，加入越多的MTBE油品的水分就会越不易控制，这样的油品虽然达到国家标准规定的抗爆性指标，但会导致油品燃烧效率低，动力不足，还会对发动机产生不可逆的腐蚀，久而久之会破坏仪器读数的准确性。随着国六标准的车用汽油和车用乙醇汽油的逐渐普及，产品的检验方法和标准也会随之升级变化，检测方法也会越来越简单方便，随之升级的是检测样品的仪器，在实验室有限的条件下，在试验仪器尚未更新换代的情况下，实验人员要具备良好的操作维护习惯才能够增加仪器的使用寿命，更稳定和准确地连续测量样品的抗爆性。

7 结 语

汽油辛烷值参数是衡量汽油抗爆性能的重要指标，这些参数对发动机的性能、燃烧效率和排放控制都有重要影响，因此数据的准确性和稳定性对汽油的质量和使用安全至关重要。试验用辛烷值机维护和保养得当是保证辛烷值参数准确的重要保障，通过解决爆震表读数不稳定、进气温度在仪器正常时间内无法升高、进气门和排气门的间隙不符合、循坏冷却水液面过低、热机油过少五个问题能显著降低辛烷值测试误差，从而避免私调劣质油品的市场混入[8]，减少发动机爆震的风险，提高燃烧效率，减少排放物质的产生，延长发动机寿命，降低维护成本，从而确保发动机的稳定性和可靠性。

参考文献

[1]王家兴，张会成，高波，等.基于CFR辛烷值测量系统的不确定度评定[J].计量学报，2018，39（4）：583-587.

[2]康建爽，张璐妮，蒋书波，等.基于拉曼分析技术乙醇汽油辛烷值快速测定研究[J].检测与仪表，2010，37（3）：52-54.

[3]黄水望，赵晓锋，郭振，等.气相色谱法计算汽油的研究法辛烷值[J].广州化工，2018，46（1）：145-186.

[4]李宏涛，魏文平，蒋国权，等.汽油加氢脱硫与辛烷值损失的平衡[J].石化技术与应用，2017，35（4）：326-328.

[5]沈义涛，汪建忠，帅石金，等.辛烷值对汽油机性能的影响[J].内燃机工程，2008，29（5）：52-56.

[6]任莹莹.研究法辛烷值测量不确定度评定[J ].广州化工，2018，46（3）：117-119.

[7]谭捷.我国甲基叔丁基醚合成技术研究进展[J].精细与专用化学品，2024，32（1）：47-49.

[8]许腊梅，杜玉琦，张洁，等.车用汽油中烯烃含量和芳烃含量现状研究[J].广州化工，2022，50（16）：58-60.

作者简介

马慧，本科，工程师，研究方向为石油化工产品标准研究及检测。

（责任编辑：袁文静）