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如何采用Grabner微量蒸气压测定仪防止乙醇汽油调合过程中的气阻现象
  • 发布日期:2025-04-27      浏览次数:178
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      想象一下,你正在开车在路上,发动机突然熄火了。如果这种情况发生在十字路口,将会非常危险。当试图重新启动汽车时,发动机由于过热再次熄火了。于是你寻求了道路故障服务救援,但他们将故障汽车连接到他们的计算机后,却没有检测到汽车任何问题。然后把车拖去维修,并联系汽车制造商,制造商会给提供很多建议并寄来备件。备件可能是免费邮寄的,因为制造商急于解决车辆的问题。但他们也找不到问题所在。最后,可能建议需要买一个全新的发动机,但问题可能仍然得不到解决。除了买一辆新车好像别无他法。

      全球每年都有数千辆汽车出现类似问题。原因是汽油的气阻现象导致了发动机熄火,主要是在交通堵塞和温度过高的情况下发生。同样,当汽车短时间停放时,过热的发动机也无法启动。温度越高、海拔越高,汽油蒸汽就越有可能形成气阻现象,阻止管路中的燃油进入发动机。


      气阻现象的相关规定

      由于汽油的蒸气压对于评估燃料性能和排放风险也至关重要,美国环境保护局(US EPA)对石油制造商的蒸气压进行了严格规定。为防止出现气阻现象和环境问题,汽车燃料规范 ASTMD4814中要求汽油需按照 ASTM D5188进行测试。该标准规定了汽液比温度的评估。在车用燃料规范中,达到 20(蒸汽)比 1(液体)时的温度(通常称为 T(V/L) = 20)表示燃料有形成气阻现象的风险。在气候较热和海拔较高的地方,这种趋势会更明显。

      乙醇调合对气阻现象有何影响?

      随着炼油厂在汽油中添加越来越多的乙醇,以及全球范围内出现越来越长的高温天气,测试燃料是否有形成气阻现象的风险再次引起人们的关注。许多老式发动机的构造根本无法与现代燃料相匹配。在美国,越来越多的州开始采用E10燃料,允许在燃料中添加10% 的乙醇。美国环保局(EPA)经常需要调整石油行业的汽油挥发性法规,以防止排放过高并保证驾驶性能。下文我们还将介绍新车也会受到影响。

      测试燃料的 V/L 比温度至关重要,其主要原因是乙醇混合会影响燃料的蒸气压。乙醇的蒸气压远低于汽油的蒸气压。乙醇的加入会改变不同 V/L 比值的温度。在汽油中添加 10% 的乙醇(美国目前的做法)会大大降低汽液比温度。因此,与普通汽油相比,汽油-乙醇混合物(乙醇汽油)在更低的温度下会达到可能导致气阻现象的临界汽液比。图 1 显示了汽油中掺入不同数量乙醇时的汽液比随温度变化的情况。

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      有趣的是,乙醇的混合对蒸气压的影响并不是线性关系。图 1 显示了汽油-乙醇混合物的异常表现:根据 V/L 比的不同,温度曲线会意外地改变方向,不降反升。这种 “S"曲线现象反映在 E5 和 E10 混合物上,但E15混合物则没有。图 1 还显示了另一个现象:在低 V/L 比时,E15的 T(V/L) 比 E10 混合物的高。在 V/L 比为 35:1 左右,两条曲线相交,这是 E10 的 “S "曲线现象造成的。

      尽管这些结果令人吃惊,但也不必担心将乙醇调合到汽油中。但这个例子表明,根据ASTM D5188的要求,不仅要在V/L比为20的情况下测量燃料,还要在全T(V/L)范围内进行测量,以了解现代混合燃料的蒸汽压行为,这是多么重要。在 T(V/L) = 20 的条件下进行测试,就像目前 ASTM D4814 汽车燃料规格所做的那样,根本无法提供足够的有关燃料蒸汽行为的信息。这个例子还表明,按照目前的做法,在汽油中调入较高比例的乙醇可能会使混合燃料的性能更可预测。

      现代喷射式发动机的气阻现场表现如何?

      气阻现象对汽车制造商来说也是一个日益严峻的挑战,他们正在开发必须可使用不同燃料的新发动机。当现代喷射式发动机在长时间行驶后停止时,有些可能无法立即重新启动。原因是这些新发动机的温度高达 120-140°C,而在高温下容易发生气阻现象。特别是在使用了新型混合燃料时,气阻问题表现得更为频繁。汽车制造商最近的反馈表明,他们特别需要检测高达 5-6 Bar的蒸气压测试设备,并在开发新一代发动机时密切关注蒸气压数据。

      如何测试气阻趋势?

      奥地利格拉布纳Grabner作为“蒸气压测定专家", 开发出了一款用途极为广泛的 MINIVAP VP Vision全自动微量蒸气压测定仪,用于评估 ASTM D5188 试验中不同 V/L 比下的温度。MINIVAP VP Vision 还是在高温下测试乙醇汽油蒸气压的最佳解决方案。它可以进行高达 120°C 的多点曲线测量,是市场上温度范围最高的蒸气压测定仪。该仪器采用世界著名的 GRABNER 编写的微量法和三级膨胀法等蒸气压测试方法,符合所有行业蒸气压测试标准,因此能够安全地开发新一代使用乙醇混合燃料的汽车发动机。

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