摘要：针对高海拔低气压环境下汽油辛烷值测定误差大、易引发发动机爆震的问题，研究适配高海拔的测定技术，保障特殊场景用车安全。设计包含气压、温度、进气系统的高海拔模拟试验台，开发基于汽油蒸发、燃烧动力学模型的动态气压补偿算法，构建高灵敏度爆震检测系统，结合试验台模拟不同海拔气压（50～101.3 kPa），对92号、95号、98号汽油的研究法、马达法辛烷值进行测定、补偿。结果表明，三种汽油经动态气压补偿后，定值更贴近标准环境下的表现。

　　关键词：高海拔；低气压；汽油辛烷值；测定技术

　　0引言

　　汽油辛烷值是衡量其抗爆震能力的关键指标，辛烷值越高抗爆性越强。我国主要采用研究法（RON）和马达法（MON）测定辛烷值，两者均在标准大气压（101.3 kPa）下进行。当实际气压在90~105 kPa（海拔0~1 000 m）时，可通过标准气压修正公式调整结果。但高海拔（＞1 000 m）地区气压低，会导致汽油蒸发率下降、混合气变稀，使实测辛烷值与发动机实际抗爆需求不符，易引发爆震、动力衰减。现有标准设备未模拟高海拔低氧环境，且修正公式基于线性假设，在极端低压下误差增大。因此，需结合气压修正与设备改进，确保燃油在特殊环境下适配，保障发动机高效安全运行。

　　1我国现行汽油辛烷值测定标准及高海拔环境测定

　　RON遵循GB/T 5487—2015《汽油辛烷值的测定研究法》标准，主要模拟低转速（600 r/min）、温和进气条件（进气温度52℃),反映车辆在城市路况、低负荷下的抗爆性，主要用于确定汽油的基础标号；MON遵循GB/T 503—2016《汽油辛烷值的测定马达法》标准，模拟高转速（900 r/min）、严苛进气条件（进气温度149℃),反映车辆高速、高负荷（如爬坡、高速行驶）时的抗爆性，其测定值通常比RON低5~15个单位，两种方法均在“标准大气压（101.3 kPa）”下进行。

　　当实际气压在“90~105 kPa（约海拔0~1 000 m）”时，可通过标准中的气压修正公式调整结果；超出此海拔范围，现有修正方法精度不足，需特殊处理。

　　2高海拔环境汽油辛烷值测定方案

　　2.1高海拔模拟试验台设计

　　为模拟高海拔汽油辛烷值测定，设计含五大系统的试验台：

　　1）气压控制系统：以真空泵为动力源，通过±0.01 kPa精度传感器闭环控制气压，范围50~101.3 kPa，覆盖高海拔气压环境。

　　2）温度控制系统：配加热/制冷装置，研究法控进气温度52℃±1℃、马达法149℃±1℃,环境温度-20～40℃可调，模拟不同海拔温度。

　　3）进气系统：过滤、调压、调温后供气，研究法流量（3.8±0.3）m3/h、马达法流量（9.5±0.5）m3/h，依气压实时调整参数。

　　4）燃烧室系统：采用可拆卸结构，内壁装耐高温高压传感器，采集燃烧压力、温度等数据。

　　5）数据采集系统：用≥10 kHz采样频率采集卡，实时记录气压、温度、流量、爆震信号等，配专业软件处理。

　　2.2动态气压补偿算法开发

　　针对高海拔气压对辛烷值测定的影响，开发动态补偿算法。基于汽油蒸发模型与燃烧动力学理论，建立气压-辛烷值非线性关系模型，实现高海拔测定结果的实时补偿。

　　2.2.1汽油蒸发模型

　　考虑气压、温度、汽油组成等因素对蒸发速率的影响[1-2]。通过实验测定不同条件下的蒸发速率，拟合出式（1）蒸发速率与气压、温度的关系式：

　　式中：v为蒸发速率；k为常数；p为气压；n为气压指数；E为蒸发活化能；R为气体常数；T为温度。

　　2.2.2燃烧动力学模型

　　结合混合气浓度、燃烧速度、气缸压力等爆震影响因素，模拟高海拔燃烧过程，分析爆震发生条件。

　　2.2.3动态补偿算法

　　融合蒸发与燃烧模型，以实时气压p、温度T、进气流量Q为输入，计算燃油浓度C与燃烧参数，修正标准大气压下的辛烷值模型[3]。步骤如下：

　　1）采集p、T、Q等实时数据；

　　2）依蒸发模型计算当前蒸发速率，确定混合气浓度C；

　　3）借助燃烧模型分析燃烧压力、速度等参数；

　　4）根据燃烧参数和爆震检测信号，建立式（2）气压与辛烷值测定结果的修正关系式：

　　式中：N'RO和N'MO为补偿后的研究法和马达法辛烷值，f和g为补偿函数。

　　2.3高灵敏度爆震检测系统

　　高海拔爆震信号弱，需提升检测灵敏度与准确性。系统由加速度传感器、信号调理电路及爆震识别算法构成：

　　1）加速度传感器：选用高灵敏度(≥100 mV/g）、宽频响（0～20 kHz）型号，安装于发动机缸体采集振动信号；

　　2）信号调理电路：采用低噪声运放放大信号（增益10～100倍），通过5～15 kHz带通滤波器滤除干扰，经16位模数转换器转为数字信号；

　　3）爆震识别算法：基于振动信号时频分析与模式识别技术。先通过FFT获取频谱特性，提取峰值频率、能量分布等特征参数，再采用SVM或神经网络等算法分类识别，精准判断爆震时刻与强度。

　　3实验验证与结果分析

　　3.1实验设计

　　实验设备包括自行设计的高海拔模拟试验台、动态气压补偿算法软件、高灵敏度爆震检测系统，以及符合GB/T 5487—2015和GB/T 503—2016标准的汽油辛烷值测定设备（用于对比）。实验样本选取92号、95号、98号三种汽油，在70、80、90、101.3 kPa气压条件下各重复测定3次取平均值以减小误差。实验参数设定为：研究法转速600 r/min、进气温度52℃、点火提前角上止点前13°；马达法转速900 r/min、进气温度149℃、点火提前角上止点前19°,试验台环境温度控制在25℃±2℃。

　　3.2结果对比

　　两种方法测定结果如表1所示。

　　实验数据显示，三种汽油在不同气压下经高海拔模拟试验台测定的辛烷值补偿前后差异显著：随气压降低，未补偿的RON法测定值和MON法测定值普遍下降，其中92#汽油降幅更明显，表明低标号汽油受气压影响更突出；补偿后，95#和98#汽油的RON法测定值、MON法测定值多有提升，部分接近或超过标准设备测定值，补偿效果显著且性能稳定性增强，而92#汽油补偿后提升幅度较小，与标准值仍有差距。

　　4结论

　　针对高海拔环境下汽油辛烷值测定存在的问题，设计了高海拔模拟试验台，开发了动态气压补偿算法，构建了高灵敏度爆震检测系统，并借助实验验证了方案的有效性。实验结果表明，经过动态气压补偿后，高海拔模拟试验台的测定结果与标准设备测定值的误差显著减小，可在高海拔环境下较为准确地测定汽油的辛烷值。未来的研究可进一步优化设备设计，扩大方案的适用范围，为高海拔地区车辆的燃油适配、安全运行提供更可靠的技术支持。

参考文献

　　[1]施宗波，邱恒娥，张青，等.棕榈油催化裂化制高辛烷值汽油和低碳烯烃[J].工业催化，2024，32（12）：58-66.

　　[2]王鹏飞，管华，巩赫，等.国Ⅵ升级过程车用汽油辛烷值分布特点及原因分析[J].当代石油石化，2024，32（3）：35-41.

　　[3]赵林，李希，谢永芳，等.基于自适应变量加权的汽油辛烷值预测方法[J].控制与决策，2022，37（10）：2738-2744.