关于汽油标号、辛烷值、抗爆性

我们所说的汽油标号，指的就是汽油辛烷值，辛烷值指的就汽油的抗爆燃性能。下面的文章涉及一些难记的化学名词，不过你可以忽略掉，不影响阅读。

我们在说汽油的辛烷值的时候，并不是随便一种辛烷都可以，而必须是异辛烷。汽油的成分其实很复杂，一般来说，是由分子内含碳原子数为4~12的链状烃或环状烃、芳香烃以及少量的硫化物所组成。如果你看不懂这一串在说什么，只要知道这是一团组成真的很复杂的混合物就够了。

无论如何一般的汽油，比如93号汽油或97号汽油，都不太可能真的含有93%或者97%的异辛烷。这不是因为汽油没法提纯，而是费力去提纯出异辛烷不符合经济效益。异辛烷本身是很好的发动机燃料，但是很贵，所以一般只用在专业的赛事、军事、民航等等这些领域。各式各样的燃料基本上都是从石油提取出来的，汽油和异辛烷都不例外。石油本身的组成非常复杂，要从中进行提纯、制取纯粹的异辛烷这件事是很不容易的，即使是90%的纯度也需要高昂的费用。

那么我们日常烧的汽油是不是辛烷含量92%，甚至95%呢？其实它们根本就没有那么多异辛烷。我们一般习称的汽油标号虽然指的是的辛烷值，但是并不是说里面有多少辛烷。

返回头来说说汽油的爆燃。爆燃是汽油发动机在工作过程中一种非正常燃烧现象，由于由于汽油-空气混合器气体的压力和温度过高，可燃混合气在没有点燃的情况下自行燃烧，且火焰以高于正常燃烧数倍的速度向外传播，形成爆燃。简单说就是在火花塞没有点火的情况下，气缸里的汽油发生爆炸了。汽油发动机爆燃发生时除有金属敲击声和振动外，还会使汽油机工作不稳定，出现功率与转速下降，冷却系过热和缸盖温度上升。爆燃的危害很大，爆燃时的冲击波能使等机件的机械负荷增加,出现局部高温，加剧磨损等。爆燃对汽车的动力性、经济性和可靠性有重要影响。

研发发动机的科学家非常关注爆燃问题，怎么去衡量一种燃料的抗爆燃程度呢？于是就有了辛烷值这种东西。实验发现，正庚烷（n-heptane）这种东西在发动机里面特别容易发生爆燃，而前面我们反复提到的异辛烷则很稳定，很少发生爆燃。于是我们就此规定：以异辛烷的“抗爆燃指数”为100，正庚烷为0，各种燃料燃烧的时候，以其燃烧时爆燃的程度和“异辛烷+正庚烷”的不同比例的混合物加以比较，如果这个燃料燃烧爆燃程度和a%异辛烷相同，那么我们就说这个燃料的“抗爆燃指数”为a。也许因为一开始作比对的稳定物质是异辛烷，这个“抗爆燃指数”就叫做辛烷值。

所以，97号汽油的意思是，其辛烷值是97，也就是在一定实验条件下的爆燃程度，与97%异辛烷+3%正庚烷一样（更精确的说法是，其辛烷值不低于97），并不表示其成分中，真的有95%的异辛烷。

那么是不是100号汽油最好了呢？不是的，航空汽油的辛烷值就差不多100或者100以上了。赛车用的专用汽油（这个配方每次比赛都会根据当地的气候情况和赛道要求做出调整）辛烷值也高于100。比如一级方程式赛车，对使用的燃料油有很严格的要求，也规定了允许使用的最高辛烷值。所以现在一级方程式使用的汽油辛烷值一般都在108或者109。

以低转速（600rpm）节流阀全开的条件下测定出来的辛烷值叫“研究法辛烷值（RON）”。除了美国和加拿大以外，表示出的辛烷值一般都是这种。以高转速（900rpm）节流阀全开的条件下测定出来的辛烷值叫“马达法辛烷值（MON）”。美国、加拿大等地使用的辛烷值则是把RON和MON取了个简单的平均，称为抗爆燃指数（AKI）。一般来说，MON值会比RON值低大约8-10。所以AKI会比RON低4-5。辛烷值测定的时候使用的引擎都是特殊的引擎，称为CFR引擎。这种引擎是1928年由美国设计出来的。

辛烷值是不是越高越好？也不是。这个要看汽油发动机性能。如果要想使汽油在燃烧室里燃烧后放出更多能量，就需要增大发动机的压缩比。抗爆性好的汽油就能在更高压缩比的引擎内工作而不会爆燃。但是，对于压缩比低的车子而言，选用特别高辛烷值的汽油并不见得会有更好的效能（搞不好效能会降低），却很耗费油钱，这或许是为什么市面流通汽油的辛烷值没有高于100的。赛车专用的油，辛烷值据说就有超出100的。所以，选择汽油，主要还是看车本身的需求。

要提高燃料的辛烷值，一种做法就是把里面的物质反应变为芳香烃类物质。更常见的做法向汽油里加入“添加剂”也就是抗爆燃剂。一般抗爆燃剂的辛烷值都很高，比100还高。

最早的抗爆燃剂是四乙基铅和酒精。酒精是欧洲人用的，就是会造成燃料吸收水分和空气，高湿度燃油甚至会导致燃料喉管生锈和腐蚀，而且可能造成细菌在燃料系统里滋生。美国用的是四乙基铅，它仅需要非常低的浓度，就达到提高燃料的辛烷值。不过，溴化铅和氯化铅有显著的毒性，特别是对儿童有害，会影响儿童的脑发育。这种东西还影响汽车尾气的催化过滤器，使之受污染而失效。这就是后来做无铅汽油的理由——我们到现在还在说无铅无铅，可见这玩意儿毒性不小。

后来经常使用的抗爆燃剂则是甲基叔丁基醚，它的化学性质稳定，还能改善汽车的行车性能，降低尾气中一氧化碳的含量。而且燃烧效率高，可以抑制臭氧的生成。现在亚洲和欧洲使用的主要还是这玩意儿。不幸，这个东西也是有一定毒性的。据说美国曾经在饮用水中发现其含量提高，甚至导致供水系统被迫关闭。

目前工程师们仍然在孜孜不倦地研究替代用的抗爆燃剂。