汽油质量与发动机及润滑油的关系.pdf

Internal by ZTY 1 汽油的质量如何影响发动机 和润滑油 文中字体的定义 蓝色字体内容是汽油有关信息或背景资料 黑色字体内容与润滑油有紧密关系 黑色加粗字体是重要内容 黑色加粗字体是重要内容 黑色加粗加下划线是关键内容黑色加粗加下划线是关键内容 Internal by ZTY 2 汽油是怎样练成的 原油的炼制过程 1 常压蒸馏 常压直接加热原油 分 馏出汽油组份 2 减压蒸馏 根据压力下降沸点下降 的原理 减压分馏出各种组份 3 热裂化 利用高温使重油一类的大 分子烃分解裂化为汽油 柴油类小分子烃 4 催化裂化 在催化剂作用下使大分 子烃裂化重整 5 延迟焦化 通过延迟焦化技术一方 面使渣油裂化为汽柴油 另一方面缩合 成石油焦 6 加氢裂化 在催化剂作用下加氢 进行裂化和异构化 获得高品质组分 Internal by ZTY 3 汽油的调合 目前市场上的商品燃料都是将几种不同的加工方法得到的燃料馏分进行调和后制 成的产品 同时燃料中还加入各种添加剂 以满足现代汽车发动机的要求 举例 我国目前的汽油配方如下 催化汽油占75 直馏汽油约占18 其余是加氢裂化 重整 焦化汽油 烷基化油和MTBE 总体来说我国汽油的技术水平并不高 辛烷值主要由烯烃和芳烃供给 污染大 气 MTBE美国2002年已经禁用 污染水源 影响生殖系统 汽油是怎样练成的 Internal by ZTY 4 汽油的馏程 将100ml的汽油放进这个仪器中加热 从量桶6收集到第一滴汽油时起连续记录温度计7的 读数和量桶6收集到汽油体积 就可以得到一条汽油馏程曲线 这就是汽油馏程曲线 一 般我们关心4个点 10 蒸发温度 50 蒸发温度 90 蒸发温度和终馏点 国标也针 对这4个关键温度数值 Internal by ZTY 5 汽油的馏程对发动机性能的影响 10 的馏出温度 国标规定该温度不高于70摄氏度 该温度越低 汽油中轻组分越多 发动机启动性能越好 经验计算如下 10 的馏出温度 小于或等于 环境气温加上59 1然后乘以1 25 只要这个条件成立就可以保证发动机顺利启动 但该温度不是越低越好 如果该温度太低在高温或高原情况下容易产生气阻 轻 则发动机功率下降 重则断油停机 一般该温度不应低于60 65摄氏度 Internal by ZTY 6 汽油的馏程对发动机性能的影响 50 的馏出温度 国标规定该指标不高于120摄氏度 该温度代表汽油的平均蒸发性 对发动机加速性 工作温度性 暖机性有很大影响 发动机加速时节气门打开 空气密度小惯性小 增加快 汽油密度大惯性大 增加慢 这时容易导致混合气汽油浓度下降 影响加速性 经验公式如下 50 馏出温度 小于等于 混合气温度乘以2然后加16 符合这一条件就可以保证发动机的加速性能 同时该温度越低发动机暖机时间越短 下表为某台架启动后发动机温度上升50度为对比 大于28148 15127 10104 暖机时间 分钟 汽油50 馏出温度 摄氏度 Internal by ZTY 7 理想状态下汽油是以气体状态 已经气化的汽油和空气组成的混合气体 在发动机内燃烧 否则由于气化不 及时 汽油会以液态微小油滴的状态进入燃烧室 由于燃烧时间是非常短的只有几十毫秒 液态油滴只会表面燃烧 未液态油滴只会表面燃烧 未 燃烧的液态汽油就有机会粘附在汽缸壁上 随活塞上下运动进入润滑油系统 由于汽油氧化速度快 一旦有汽油进入会燃烧的液态汽油就有机会粘附在汽缸壁上 随活塞上下运动进入润滑油系统 由于汽油氧化速度快 一旦有汽油进入会 导致润滑油迅速氧化失效 磨损 积炭 油泥等各种问题随之而来 导致润滑油迅速氧化失效 磨损 积炭 油泥等各种问题随之而来 为了低排放高效率 发动机技术从化油器发展到缸内直喷 喷油点不断接近燃烧室 直喷发动机更将喷油嘴 设计在燃烧室内 汽油从喷嘴喷出开始气化到点火燃烧的时间越来越短 与空气进行混合的空间越来越小 对汽油的要 求就越来越高 就是说新技术的发动机对汽油质量更敏感 汽油的馏程对发动机性能的影响汽油的馏程对发动机性能的影响 Internal by ZTY 8 汽油的馏程对发动机性能的影响汽油的馏程对发动机性能的影响 90 的馏出温度 国标规定该指标 的馏出温度 国标规定该指标不高不高于于190摄氏摄氏度度 该温度该温度代代表汽油表汽油中中重重质质馏馏分分的的多少多少 对发动机 对发动机功率功率 油 油耗耗 发动机磨损有 发动机磨损有很大很大影响 影响 90 的馏出温度 的馏出温度越高越高 则则汽油汽油 在燃烧在燃烧室中处室中处于未汽化于未汽化状状态的态的 数量越多数量越多 这些以微小液滴状 存在的汽油会使混合气的燃烧 状况变差 发动机工作不稳 定 导致排气冒黑烟 功率下 降 油耗上升 左图可见在同等条件下 不同 的90 馏出温度令台架的输出 功率产生明显差别 Internal by ZTY 9 汽油的馏程对发动机性能的影响汽油的馏程对发动机性能的影响 90 的馏出温度 国标规定该指标 的馏出温度 国标规定该指标不高不高于于190摄氏摄氏度度 该温度该温度代代表汽油表汽油中中重重质质馏馏分分 对润滑油的 对润滑油的稀释以及稀释以及对发动机磨损的影响 对发动机磨损的影响 90 的馏出温度 的馏出温度越高越高 则则汽油在燃汽油在燃 烧烧室中处室中处于未汽化于未汽化状状态的态的数量越多数量越多 这些液态的汽油会粘附在气缸壁 上 从而进入润滑油循环系统 稀 释润滑油导致气缸 活塞环 以及 其它摩擦副的磨损加剧 左图左图是是90 馏出温度在 馏出温度在不同气不同气温温环境环境下的润下的润 滑油的滑油的稀释稀释程度 程度 例如90 馏出温度是200 oC的汽油 如果工作在 15 oC的环境气温下就会 对润滑油产生强烈的稀释作用 只 有在环境气温高于3 oC才不会严重 稀释润滑油 其它温度状况如此类 推 可见气气温温低时更低时更容容易易出出现现汽油汽油 进入润滑油的进入润滑油的情况情况 Internal by ZTY 10 汽油的馏程对发动机性能的影响汽油的馏程对发动机性能的影响 终终馏馏点点 国标规定该指标 国标规定该指标不高不高于于205摄氏摄氏度度 该温度同样代表汽油中重质馏分的多少 同样对发动机功率 油耗 发动机磨损有 很大影响 破坏原理同样破坏原理同样是液态汽油是液态汽油存存在于燃烧在于燃烧室中室中 破坏破坏燃烧燃烧状况状况 稀释稀释润滑油润滑油 活塞环磨损率 汽油消耗率 汽油的终馏点oC 500140250 200107225 100100200 9798175 汽油终馏点与油耗及磨损的关系 基本基本规规律律是是终终馏馏点越高点越高对润滑油对润滑油破坏破坏就就越强烈越强烈 磨 磨 损损越严越严重 油重 油耗也越大耗也越大 Internal by ZTY 11 汽油的汽油的辛烷值辛烷值对发动机性能的影响对发动机性能的影响 汽油在燃烧室的燃烧状况有三种 1 正常燃烧 混合气体在气缸内被火花塞点燃 火焰由火花塞处开始以20 50m s的速度 均匀传播 燃烧充分 发动机工作状态正常 平稳 柔和 2 爆震燃烧 火花塞点火后 部分未燃烧的混合气在火焰到达之前 受火焰面的压缩和热 辐射的作用下发生急剧化学反应 生成许多不稳定的过氧化物 并下火焰到达之前剧烈分解 自燃 爆震导致热负荷增加 噪音增大 功率下降 油耗上升 润滑系统润滑系统和冷却和冷却系统系统工作状工作状 况恶况恶化 化 3 表面点火 由于燃烧室内存在炽热点 如严如严重的积炭等重的积炭等 导致混合气被不正常点燃 汽油辛烷值的设定就是为了避免爆震产生 辛烷值要配合发动机的具体工作状况 这方面就是大家日常讨论最多的指标 这里不想再说了 对发动机而言辛烷值太低会产生爆震 导致功率下降 油耗上升 损坏发动机零件 辛烷值太高不仅造成经济浪费而且由于着火慢 燃烧时间拖长 燃烧温度过高导致 燃烧热 不能有效转化为功率 甚至烧坏排气阀和阀门座 目前国内汽油的辛烷值较大程度上靠添加剂达到的 金属类的添加剂对环境都有破 坏 而且由于金属的氧化物都是固体 需要有排出添加剂协助将其排出燃烧室 一旦不能彻 底排出 会导致发动机效会导致发动机效率率下下降降 磨损 磨损严严重重甚至拉甚至拉缸缸 河南中石化锰添加剂案例 Internal by ZTY 12 汽油的汽油的实际胶质实际胶质对发动机性能的影响对发动机性能的影响 实际胶质就是用这个仪器测出来的 胶质胶质 对发动机的影响对发动机的影响不仅与数量不仅与数量有关而有关而且以胶质类型且以胶质类型有有 关关 有一个对比试验 一种胶质含量达51 6的汽油 虽然在气门上结胶很多 但都是脆性焦炭状 而且 粘结性不强 行驶了1792公里发动机依然工作 但 另一种胶质含量45 6的汽油由于在气门产生的是粘 结性半流体状的粘胶 结果只行驶450公里就由于 气门卡主而停车 网上曾流传过一种说法 说气门说气门上上干硬干硬的的 积炭是由于燃油积炭是由于燃油产生产生 粘性的积炭由润滑油 粘性的积炭由润滑油产生产生 这明显这明显是是不正确不正确的 的 偏颇偏颇的的 虽然 虽然润滑油润滑油更倾向更倾向 于于产生产生粘性的粘性的胶质胶质 但但汽油汽油也也会会产生产生粘性积炭粘性积炭 汽油的汽油的胶质胶质受受存存储储环境环境的的极极大大影响 影响 见见下下页页 实际胶质实际胶质 国标规定该指标出 国标规定该指标出厂厂时不高时不高于于5 油 油站零售站零售时不时不超过超过10 90 93 和 和8 97 该指标是在规定的条件下测得汽油的蒸发残留物以mg 100mL表示 Internal by ZTY 13 储储存存条件条件对对实际胶质实际胶质的影响的影响 4594个月个月 2772个月个月 44新新油油 35 38 oC 15 30 oC 储储存存期期 气温与时间对实际胶质的影响 mg 100ml 1641399819550 63342412595 6个月个月5个月个月4个月个月1个月个月新新油油油油罐装满罐装满程度程度 储储存时存时间间 储油容器装满程度对实际胶质的影响 mg 100ml 106175不不密封密封 995密封密封 32周周16周周新新油油密封密封状状态态 储储存时存时间间 容器密封状态对实际胶质的影响 mg 100ml 可见汽油在储运条件的不同会对胶质含量产生很大影响 即使同批生产的汽油 储运条件不 同最终用户的使用效果也可能很大差别 边远地区油品质量不好 除了诚信问题外还是有客观原因的 Internal by ZTY 14 汽油中硫 硫醇对发动机的影响 硫含硫含量量 国标规定该指标 国标规定该指标不高不高于于0 15 m m 硫醇硫含硫醇硫含量不量不超过超过0 001 m m 该指标是该指标是限制限制汽油汽油中中对发动机有对发动机有严严重重腐蚀腐蚀的的硫硫 硫硫化化物物 硫醇硫醇的的含含量量 硫含量通过左图的设备测得 汽油中含有的硫会腐 蚀发动机的各类金属部件 会使汽油中的烷烃和烯 烃发生反应 如果有水分存在还会生成腐蚀性更强 的亚硫酸 硫酸等对发动机部件产生强烈的腐蚀 同时同时硫硫化化物物会会使使润滑油的润滑油的组组分分磺磺化化和和酯酯化化以及产生以及产生 胶状胶状物物质质 严严重重破坏破坏润滑油 润滑油 硫醇通过博士试验测得 硫醇是来自原油的有害成 分 它令汽油带臭味 1L汽油如果含有超过亿分之 一克的硫醇就会问到臭味 它除了腐蚀金属外它除了腐蚀金属外 还还 会会促促进进胶质生胶质生成成 Internal by ZTY 15 汽油中水溶性酸碱 机械杂质及水分对发动机的影响 水溶性酸碱 国标规定该指标为 无 原油中不含水溶性酸碱 汽油中的水溶性酸碱主要来自生产过程中的炼制工艺的残留酸 碱未有效去除 主要种类包括硫酸 盐酸 乙酸 氢氧化钠 碳酸钠等等 水溶性酸对 发动机内所有的金属都有腐蚀作用 水溶性碱则主要腐蚀铝 虽然虽然汽油汽油或或润滑油润滑油中中混混入入水溶水溶性性酸碱酸碱的机会的机会很低很低 但但由于由于腐蚀腐蚀作作用用强烈强烈所所以以一旦发一旦发现现润润 滑油滑油中中混混入入水溶水溶性性酸碱应酸碱应该该马马上上换换油油 机械杂质及水分 国标规定该指标为 无 理论上汽油不应含有机机械杂械杂质和质和水水分分 这些物质是在生产 运输 储存 灌注时带入的 机械杂质的种类多种多样 统统计计上来上来讲主讲主要是要是以以铁铁 28 和和硅硅 20 为主为主 机械杂质会导致供油系统堵塞 燃烧室沉积物增加 部件不正常磨损 水分会导致汽油 氧化加速 溶解抗氧防胶剂 分解添加剂 低温时结冰堵塞油路 以及水分本身就对金 属带有的腐蚀作用 有有数数据据显显示示发动机发动机故障故障中中50 是由燃油是由燃油供给供给系统系统故障故障导致 而燃油导致 而燃油供给供给系统的系统的故障故障50 是由于燃油是由于燃油 或可或可燃燃混合混合汽汽 不 不洁造成洁造成 Internal by ZTY 16 小结小结 汽油标号只代表汽油的辛烷值 标号高不代表汽油质量好 完整地评价汽油的质量需要一整套的指标 每 项指标都有意义 有些指标不好除了影响汽油质量 还会破坏润滑油 90 馏出温度和终馏点过高会导致燃烧室内存在未被燃烧的液态汽油 这些液态汽油会粘附在汽缸壁上 随活塞上下运动进入润滑油 由于汽油氧化速度快 一旦汽油进入润滑油会导致润滑油迅速氧化失效 磨损 积炭 油泥等各种问题