⛽ 研究法辛烷值（RON）
在 CFR 试验机上比对爆震强度与参比燃料配比，测定汽油的研究法辛烷值（RON）。
要点速览
- 标准: PN-EN ISO 5164:2014
- 类别: 石油化工
- 操作步骤数: 10
- 各步骤合计时间: 1 小时 50 分钟–2 小时 20 分钟
- 测量范围: 0–120 RON（通常 88–101 RON）
- CFR 发动机转速: 600 r/min
- 进气混合气温度: 52 °C ± 1 °C
概述
研究法辛烷值（RON）是车用汽油的基本质量指标，表征其在点燃式发动机中抵抗爆震燃烧（爆燃）的能力。辛烷值越高，燃料越不易发生油气混合物的失控自燃 —— 后者表现为特征性的金属敲击声，并可能损坏发动机。
按 ISO 5164（等效于 ASTM D2699）的研究法使用标准单缸 CFR（协作燃料研究）可变压缩比发动机，转速 600 r/min。被测燃料与一级参比燃料（PRF）配比比较：异辛烷（2,2,4-三甲基戊烷，RON = 100）与正庚烷（RON = 0）。燃料的 RON 等于与被测汽油产生相同爆震强度的 PRF 配比中异辛烷的体积百分数。
按 PN-EN 228，波兰无铅汽油的 RON 须 ≥ 95,0（E95）或 ≥ 98,0（E98），含生物组分（乙醇最高 10% V/V）的汽油同样适用。RON 测定是燃料实验室中最昂贵、最复杂的试验 —— 需要造价数十万兹罗提的专用 CFR 发动机与合格操作人员。
研究法（RON）模拟温和的城市行驶工况（低速、频繁加速），而马达法（MON，ISO 5163）则模拟满负荷的公路行驶。
方法原理
被测汽油在单缸 CFR 可变压缩比发动机中燃烧，转速 600 r/min，进气混合气温度 52 °C。爆震强度由压电传感器（爆震计）测量。随后选取两种 PRF 配比（异辛烷 + 正庚烷）—— 一种爆震略强于、一种略弱于被测燃料 —— 在相同压缩比下测量。RON 由两种 PRF 的 RON 依爆震计读数按线性内插计算。
应用领域
- 无铅汽油 E95 与 E98 质量证书（PN-EN 228）—— RON ≥ 95,0 / ≥ 98,0
- 航空汽油质量控制（AVGAS 100LL）
- 生物组分（乙醇、ETBE）对辛烷值影响的研究
- 炼油组分评价（重整油、烷基化油、异构化油）
- 研发 —— 汽油配方优化
- 海关查验与汽油质量商业监督
- 油库质量监控
关键参数
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 测量范围 | 0–120 RON（通常 88–101 RON） |
| CFR 发动机转速 | 600 r/min |
| 进气混合气温度 | 52 °C ± 1 °C |
| 参比燃料（PRF） | 异辛烷（RON=100）+ 正庚烷（RON=0） |
| 重复性 | 0,2 RON（RON 约 95 时） |
| 再现性 | 0,7 RON（RON 约 95 时） |
标准
- 标准编号
- PN-EN ISO 5164:2014
- 标准名称（波兰语）
- Przetwory naftowe — Oznaczanie właściwości przeciwstukowych paliw silnikowych — Metoda badawcza
- 标准名称（英语）
- Petroleum products — Determination of knock characteristics of motor fuels — Research method
分步操作程序
-
CFR 发动机暖机
启动 CFR 发动机并暖机至稳定工况：冷却液 100 °C、机油 57 °C、进气 52 °C，暖机 30–60 分钟。
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爆震计校准
检查爆震计灵敏度与零点，用控制燃料（甲苯）做试验，结果应在允差范围内。
-
样品初测
将被测汽油送入化油器，调节压缩比使爆震强度约为爆震计 50 格，记录压缩比数值。
-
选择 PRF 配比
依据初测结果配制两种 PRF（异辛烷 + 正庚烷），其 RON 分别高于与低于预期值 1–2 个单位。
-
样品与 PRF 测定
在相同压缩比下依次测量爆震强度：低 PRF → 样品 → 高 PRF → 样品，循环重复 3 次。
-
调节混合气
对每种燃料调节空燃比至爆震最强（最不利工况），通过化油器调节实现。
-
计算 RON
计算样品与两种 PRF 的爆震计平均读数并线性内插：RON = RON_低 + [(读数_样品 − 读数_低) /（读数_高 − 读数_低）] ×（RON_高 − RON_低）。
-
结果核验
检查平行样差值是否 ≤0,2 RON（重复性），并与标准要求（≥95,0 或 ≥98,0）比较。
-
停机
一批测定结束后用异辛烷冲洗燃油系统，按厂家程序停机。
-
记录结果
记录 RON、大气条件（压力、湿度）、温度与 PRF 批号，并填写 CFR 发动机运行日志。
所需设备与仪器
| 设备 | 示例 | 参考价格 |
|---|---|---|
| CFR F1/F2 发动机 | Waukesha CFR F1/F2 Combination Unit、SINPAR FTC-M1 | 400 000–900 000 PLN |
| 爆震计（爆震传感器） | Waukesha XCP Technology（与发动机集成） | 随发动机配套 |
| 四球化油器 | 可调空燃比的 CFR 化油器 | 随发动机配套 |
| PRF 参比燃料 | 异辛烷 + 正庚烷，纯度 ≥99,75%，Chevron Phillips / Haltermann | 3 000–8 000 PLN / 5 L |
| 空气湿度控制系统 | 除湿／加湿装置，维持干空气 25–50 格令/磅 | 10 000–30 000 PLN |
| 实验室气压计与湿度计 | 数字气压计 ±0,1 kPa，湿度计 ±2% RH | 2 000–5 000 PLN |
| 有证温度计 | CFR 发动机用 ASTM 温度计（进气、冷却液、机油） | 500–2 000 PLN / 套 |
试剂、培养基与耗材
| 试剂 | CAS | 详情 |
|---|---|---|
| 异辛烷（2,2,4-三甲基戊烷） | 540-84-1 | 参比燃料 RON=100，纯度 ≥99,75%，有证 |
| 正庚烷 | 142-82-5 | 参比燃料 RON=0，纯度 ≥99,75%，有证 |
| 甲苯（控制燃料） | 108-88-3 | 用于核查 CFR 发动机运行状态的基准甲苯（RON 已知） |
| SAE 30 机油 | — | CFR 发动机润滑油，每运行 50–100 h 更换 |
| 冷却液 | — | CFR 发动机冷却系统用水／乙二醇混合液 |
职业健康与安全
- 汽油与参比燃料 —— 极易燃，须在具备防爆通风（ATEX）的房间内作业
- CFR 发动机 —— 表面高温（>100 °C）、有运动部件、噪声 >85 dB，须佩戴护耳
- 尾气 —— 有毒（CO、NOx），须经排气系统排至室外
- 正庚烷 —— 极易燃、有刺激性、吸入有毒
- 异辛烷 —— 极易燃，须存放于防火柜中
- 必须：护耳、护目镜、手套、实验服，并在手边备灭火器
常见问题
该检测依据哪项标准？
该检测依据的标准为 PN-EN ISO 5164:2014 — 《Petroleum products — Determination of knock characteristics of motor fuels — Research method》。
该方法的原理是什么？
被测汽油在单缸 CFR 可变压缩比发动机中燃烧，转速 600 r/min，进气混合气温度 52 °C。爆震强度由压电传感器（爆震计）测量。
测量范围和准确度是多少？
测量范围：0–120 RON（通常 88–101 RON）；CFR 发动机转速：600 r/min；进气混合气温度：52 °C ± 1 °C；参比燃料（PRF）：异辛烷（RON=100）+ 正庚烷（RON=0）。
完成检测需要多长时间？
各步骤所列时间合计约为 1 小时 50 分钟–2 小时 20 分钟。整个程序共 10 个步骤。
需要哪些设备？
CFR F1/F2 发动机、爆震计（爆震传感器）、四球化油器、PRF 参比燃料、空气湿度控制系统、实验室气压计与湿度计、有证温度计。核心仪器的参考价格（CFR F1/F2 发动机）：400 000–900 000 PLN。
该检测用于哪些场景？
无铅汽油 E95 与 E98 质量证书（PN-EN 228）—— RON ≥ 95,0 / ≥ 98,0；航空汽油质量控制（AVGAS 100LL）；生物组分（乙醇、ETBE）对辛烷值影响的研究；炼油组分评价（重整油、烷基化油、异构化油）；研发 —— 汽油配方优化；海关查验与汽油质量商业监督；油库质量监控。
需要采取哪些安全防护措施？
汽油与参比燃料 —— 极易燃，须在具备防爆通风（ATEX）的房间内作业；CFR 发动机 —— 表面高温（>100 °C）、有运动部件、噪声 >85 dB，须佩戴护耳；尾气 —— 有毒（CO、NOx），须经排气系统排至室外；正庚烷 —— 极易燃、有刺激性、吸入有毒；异辛烷 —— 极易燃，须存放于防火柜中；必须：护耳、护目镜、手套、实验服，并在手边备灭火器。
哪家实验室可以开展此项检测？
该检测由通过 ISO/IEC 17025 认可的实验室开展。在 LabCoda 上可按标准编号检索 PN-EN ISO 5164。