项目一 汽车燃料

项目一汽车燃料 汽车材料 项目一汽车燃料 本章概述 汽车的主要燃料包括石油 汽油 柴油和其他代用燃料 目前汽车上使用的燃料仍主要是汽油和柴油 汽车代用燃料的研究已经成为世界各国研究的课题 任务导入 什么是石油 石油又称原油 是一种砧稠的液体 易燃烧 有特殊的气味 颜色非常丰富 有红 金 墨绿 黑 褐红 淡白色等 在国民经济中的地位和作用十分重要 它对于经济 政治 军事和人民生活的影响极大 日常生活中到处可见石油产品及其附属品的身影 如汽车上用到的汽油 柴油 石油气 润滑油 制动液以及塑料 纤维等 都是从石油中提炼出来的 石油从哪来的 一直以来 人们一直认为我们生活中不可或缺的石油 煤炭和天然气是由远古动植物的化石演变形成的 所以我们将其称之为 化石燃料 也是不可再生资源 我国古代人民采集石油有十分悠久的历史 特别是通过钻凿油井和气并来开采石油和天然气的技术 在世界上也是最早的 石油的提炼 石油的主要化学元素是碳和氢 它们组成不同的碳氢化合物 这些碳氢化合物都有不同的沸点 因此随着对石油逐步加热 不同的温度使不同沸点的成分蒸发分离出来 对石油进行分馏时 较先分馏出的是汽油 之后是柴油 较后分离出的是润滑油原料 最后剩下的就是沥青 沥青是良好的铺路材料 我国的主要石油产品 目前以原油为原料 我国已能制成2500多种性能相异的不同石油产品 以及3000多种石油化学品 石油产品虽多 但可分成以下七大类 气体类产品 燃料类产品 F 润滑油脂 L 柏油类产品 B 溶剂类产品 S 石油化学品及其他产品 任务导入 一辆白色的上海别克轿车驶入了加油站 在几台加油机上 分别标有90 93 97 等牌号 那么 上海别克轿车应开到哪台加油机上去加油呢 选择汽油牌号过高 会增加汽车运行成本 选用汽油牌号过低则会影响汽车的动力性和经济性 正确选用车用汽油 可以从以下几个方面入手 汽油的定义和用途 汽油是点燃式发动机 即汽油发动机 的专用燃料 它是从石油中提炼而来的由碳 氢元素组成的烃类化合物 汽油发动机使用的是车用汽油 汽油分为航空汽油 工业汽油和车用汽油3种 一 车用汽油的使用性能及评价指标 1 蒸发性蒸发性是指汽油从液态转化为气态的能力 汽油的蒸发性影响着燃料的雾化质量 1 汽油蒸发性对发动机的影响蒸发性好 发动机在低温 冷车下起动性能好 加速能力强 功率大 蒸发性差 汽油雾化不良 使可燃混合气品质变坏 发动机起动困难 功率下降 油耗增加 蒸发性过强 会使燃油系统产生 气阻 使供油中断 使汽油在保管和使用中的蒸发损失加大 2 汽油蒸发性的评价指标 馏程馏程是指定量油品在规定条件下蒸馏时 从初馏点到终馏点的温度范围 汽油馏程以初馏点 10 馏出温度 50 馏出温度 90 馏出温度 终馏点和残留量来表示 国家有关标准规定 汽油10 的馏出温度 70 汽油50 馏出温度 120 145 汽油90 馏出温度 190 汽油终馏点温度 205 汽油的残留量 1 5 2 2 抗爆性汽油的抗爆性指汽油在汽油机中燃烧时抵抗爆燃的能力 1 汽油抗爆性的评定指标通常采用辛烷值作为汽油抗爆性的评定指标 测试辛烷值的方法有研究法和马达法两种 分别得到研究法辛烷值和马达法辛烷值 研究法辛烷值 RON 表示汽油机在中负荷 低转速运转条件下汽油的抗爆性 它是模拟了轿车在城市道路条件下行驶的工况而测得的 马达法辛烷值 MON 表示汽油机在重负荷 高速运转条件下汽油的抗爆性 模拟载货汽车在公路条件下行驶工况测得的 同一种汽油用研究法测定的辛烷值比马达法测定的辛烷值要高6 10个单位 这一差值称为汽油的灵敏度 汽油灵敏度越小越好 2 改善抗爆性的方法 采用新的炼制工艺 生产出含有高辛烷值的汽油在低辛烷值汽油中加入抗爆剂 过去广泛采用的抗爆剂是四乙基铅 但含铅汽油燃烧废气中有强烈的致癌物质 因此 各国先后取消使用含铅汽油 在汽油中调入辛烷值高的改善组分20世纪70年代起 国外出现了新的高辛烷值汽油调合组分 如甲基叔丁醚 MTBE 等含氧化合物 可代替四乙基铅及减少芳香烃调入量 3 安定性汽油的安定性是指汽油在储存 运输 加注和其他作业时抵抗氧化生胶的能力 安定性不好的汽油 容易发生氧化反应 生成胶状物质和酸性物质 使辛烷值降低 酸值增加 颜色变深 产生黏稠沉淀 使用安定性不好的汽油 会给汽车发动机带来严重的危害 从而使发动机的性能显著下降 4 防腐性汽油的防腐性是指汽油阻止与其相接触的金属被腐蚀的能力 汽油的防腐性指标硫含量 博士试验 铜片腐蚀试验 酸度 水溶性酸和水溶性碱等 汽油中硫含量高 使汽车排放尾气中有害物质增多 污染严重 硫还会使催化转化器中的催化剂中毒 使催化剂活性下降 甚至失效 5 清洁性汽油的清洁性是指汽油是否含有机械杂质和水分 汽油清洁性的评定指标 机械杂质机械杂质会造成油路堵塞 磨损加剧等严重后果 水分水分混入汽油中 会加速汽油的氧化和金属的腐蚀 1 车用汽油的牌号无铅车用汽油有90号 93号 97号三个牌号 我国车用汽油均用无铅汽油 其牌号是按照研究法辛烷值 RON 划分的 汽油牌号中的数字就是辛烷值 2 根据环保法规的要求 汽车必须使用无铅汽油国外开始生产新配方汽油 RFG 我国的无铅清洁汽油是加入5 10 醇类 并在出厂前调制好 由于醇类的燃烧值低于烃类 使用无铅清洁汽油的汽车动力性相对不足 应用案例 任务引入 中的上海别克轿车要加几号汽油呢 选用汽油有哪些原则呢 使用汽油有哪些注意事项呢 1 案例分析根据前面所学的汽油的使用性能 评价指标和汽油的牌号 可以总结出汽油的选用有如下几条原则 1 根据汽车使用说明书的要求选择汽油牌号 2 根据汽车发动机压缩比 选择 3 根据使用条件选择汽油牌号 4 根据使用时间调整汽油牌号 5 选择时应重视汽油的质量 2 汽油牌号的选择按照使用说明书的要求 上海别克使用93号汽油 目前 我国大部分载重汽车及部分轿车均采用90号国产汽油 如CAlO9l EQl091 桑塔纳 奥迪V6 捷达 本田雅阁 富康轿车等 上海别克 夏利电喷轿车使用93号国产汽油 上海帕萨特B5 日产风度 奔驰S6O0轿车等使用95号国产汽油 因此 上海别克轿车应开到93号汽油加油机上加油 3 使用汽油的注意事项 发动机长期使用后 可考虑更换汽油牌号 原用低牌号汽油的发动机改用高牌号时 可适当提前点火提前角 在炎热的夏季和高原地区 应加强发动机散热 或者换用饱和蒸气压较低的汽油 汽油中不能掺入煤油或柴油 不要使用长期存放变质的汽油 汽油易燃 易爆 易产生静电 使用中要注意安全 应用案例 在北方寒冷的冬季 一辆富康轿车在低温情况下不能起动 经检查 汽缸无缸压 气门已顶弯 维修后 次日早上又发生同样的故障 气门再次全部顶弯 对该车进行全面检查 配气相位正常 正时齿带无断齿 断裂现象 其他方面也没有任何异常 再次维修后 第三天早晨一起动发动机 气门又全部顶弯 1 案例分析北方冬季严寒 汽车消声器内的存水容易结冰 使排气管堵塞 发动机不易起动 但若处理不当 用牵引的方法强制起动发动机 则易发生正时齿带错齿 顶气门现象 该车排除了上述情况 配气相位正常 而且又排除了防冻液渗漏的可能 那为什么又会顶气门呢 后来在发动机进气歧管内壁 发现有一层胶状物质 于是怀疑是劣质汽油在作怪 2 故障排除 任务导入 南方炎热的夏季气温高达40 而北方寒冷的冬天气温低至零下40 以下 汽车在这两种不同环境下工作 能使用同一种型号的柴油吗 南方炎热的夏天 北方寒冷的冬天 学会选择和使用车用柴油 可以从以下几个方面入手 一 车用柴油的使用性能及评价指标 1 柴油的燃烧性能及评价指标 燃烧性柴油的燃烧性是指其自燃能力柴油的燃烧性能差 着火延迟期就长 发动机工作粗暴 反之 燃烧性能良好的柴油 柴油机工作柔和 评价指标柴油燃烧性的评定指标是十六烷值十六烷值采用和被测定燃料具有相同着火延迟期的标准燃料中正十六烷的体积百分数表示 十六烷值高的柴油 其燃烧性能好 着火延迟期短 低温起动性好 但十六烷值过高 柴油的低温流动性 喷雾和蒸发性差 标准规定 轻柴油十六烷值不小于48 2 雾化和蒸发性及评价指标 雾化和蒸发性柴油的雾化和蒸发性决定了柴油在发动机燃烧室内形成混合气的质量和速度 车用柴油必须具有良好的雾化和蒸发性能 评价指标评定柴油的雾化和蒸发性的主要指标是运动黏度 馏程 闪点和密度 运动黏度运动黏度表示液体在重力作用下流动时内摩擦力的量度 运动黏度影响着柴油的流动性和雾化质量 馏程柴油馏程的测定项目有50 90 和95 馏出温度 50 馏出温度越低 柴油蒸发速度越快 柴油机越易起动 90 和95 馏出温度越低 混合气燃烧越完全 闪点 密度柴油的密度增大 其黏度也将增大 使雾化质量变差 不能形成质量良好的混合气 使燃烧条件变坏 3 低温流动性及评价指标 低温流动性柴油的低温流动性反映了柴油在低温条件下具有一定的流动状态的性能 柴油的低温流动性能直接影响到柴油能否可靠地供给汽缸 发动机能否正常工作 评价指标柴油低温流动性能的评价指标有凝点 浊点 冷滤点 凝点凝点是将柴油装在规定的试管内 冷却到预期的温度 将试管倾斜45度 经过lmin液面不移动 此时的温度便是柴油的凝点 我国的轻柴油按凝点划分牌号 一 车用柴油的使用性能及评价指标 1 6 浊点浊点是柴油中开始析出石蜡晶体 柴油失去透明时的最高温度 柴油达到浊点后虽然末失去流动性 但在燃料供给系中易造成油路堵塞 使供油减少以致逐步中断供油 冷滤点冷滤点可作为根据气温选择柴油牌号的依据 我国用冷滤点和凝点对柴油低温流动性进行评价 4 柴油的安定性 安定性柴油的安定性是指柴油在运输 储存和使用过程中保持其外观颜色 组成和使用性能不变的能力 使用安定性差的柴油 易生成胶状物质使发动机供油系统堵塞 评价指标实际胶质 10 蒸余物残炭 颜色 5 柴油的腐蚀性 腐蚀性柴油中含有硫及硫化物 水分及酸性物质 对零件产生腐蚀作用 燃烧后的排放污染严重 而且促进柴油机沉积物的生成 要求车用柴油具有无腐蚀性 评价指标腐蚀性可用硫含量 硫醇硫含量 酸度 铜片腐蚀试验 水溶性酸或碱等指标评价 评价指标的测定标准与汽油机相同 目前 我国车用柴油套用 轻柴油 GB252 1994 国家标准 该标准将柴油按凝点分为10 5 0 10 20 35和 50七种牌号 同时规定车用柴油十六烷值 45 硫含量 0 2 实际胶质 70mg 100mL 2000年 中国石化集团发布了 城市车用柴油技术要求 Q SHR006 2000 企业标准 该标准将柴油按凝点分为 10号 5号 0号 5号 10号 20号六个牌号 同时要求十六烷值 48 硫含量 0 05 氧化安定性总不溶物 2 5mg 100mL 三 车用柴油的开发和利用 1 生物柴油生物柴油是植物柴油和动物柴油的总称 生物柴油是优质的石油柴油代用品 是典型的 绿色能源 2 复合柴油复合柴油是以各种化工厂 石化厂 炼油厂副产品为主要原材料 按一定工艺及配方勾兑调配而成的 复合柴油与市售柴油基本相同 它无毒性 无异味 不分层 起动快 马力大 尾气有害物的排放量低 既可以单独使用 也可以同纯柴油相混使用 应用案例 前面 任务引入 中提到的同一辆汽车在不同地区 不同季节能否使用同一种牌号的柴油呢 如何选择车用柴油的牌号呢 使用车用柴油有哪些注意事项呢 1 案例分析不同规格柴油的凝固点在 50 10 之间 不同地区 不同季节不能使用同一种牌号的柴油 而是要根据具体情况进行选择 不同牌号的柴油除凝点有明显区别 其余指标基本相同 因此可以按照柴油的牌号 凝点 总结出车用柴油的选择方法 2 柴油牌号的选择 按所在地区季节气温来选用所选柴油牌号 凝点 要比当地当月最低气温还低3 5 气温高选用高牌号油 气温低选用低牌号油 为了充分利用资源与降低成本 不同牌号的柴油可以掺兑使用 对照当地当月风险率为10 的最低气温选择柴油牌号风险率为10 最低气温 反映最低气温低于该值的概率为10 例如河北省 一月份风险率为10 最低气温为 14 指一个月按30天计算 可能有3 4天气温低于 14 各地选用车用柴油可参考下表 一 柴油牌号的选择 3 柴油的使用注意事项 柴油加入油箱前 要充分沉淀 不少于48h 然后用麂皮 绸布或细布仔细过滤 除去杂质 在寒冷地区 缺乏低凝点柴油时 可向高凝点 轻柴油中掺入10 40 的裂化煤油以降低凝点 掺兑后应注意搅拌均匀 严禁向柴油中掺入汽油 因为汽油发火性差 掺汽油会导致起动困难 甚至不能起动 在低温起动困难时 可采用适当的预热措施 提高发动机温度 也可另用起动燃料帮助起动 应用案例 一辆装有预热塞的柴油车 见下图 在结冰的天气不能起动 手摸预热塞外表 没有温度升高的感觉 其他检查均未发现异样 请问该车出现了什么故障 能否起动 如何处理 不能启动的柴油车 二 故障诊断与排除 2 2 1 案例分析手摸预热塞外表 没有温度升高的感觉 说明该车预热电路或元件出现了故障 结冰的天气 外界气度很低 进入发动机汽缸的新鲜空气的温度也很低 从而使喷入汽缸的柴油的蒸发性变差 不能很好的雾化 缸内气体被压缩后的温度不能达到柴油的闪点温度 柴油不能自燃 所以发动机不能启动 只要提高汽缸内的温度 发动机是可以启动的 2 故障处理 待水温达到正常温度后 将汽车开到修理厂进行预热装置的维修 使汽缸内温度升高 然后起动发动机 充分预热 1 了解汽车代用燃料的各项指标 2 了解主要汽车代用燃料及代用汽车 任务导入 据有关数据表明 我国煤的保有储量约占世界的30 可采年数达数百年 石油的保有储量仅占世界的2 4 自1993年起我国已成为石油纯进口国 2004年我国石油总需求的40 已从国外进口 2010年我国石油总需求的50 需进口 在另一方面 我国的汽车排放已成为城市大气环境的一个主要污染源 因此如何在后石油时代 针对我国自然条件和资源 逐步改变汽车能源结构 发展汽车清洁代用燃料 实现发动机高效 低污染的燃烧 以控制汽车发动机有害排放对我国城市大气质量带来的日趋严重的影响 这些已成为我国能源与环境研究中的一个十分重大和紧迫的研究课题 为什么要代用燃料 能够代替汽油或柴油的汽车燃料要满足几点要求 能够代替汽油或柴油作为汽车发动机的燃料 必须符合下列几点要求 1 热值高 能量大 携带少量燃料就能有足够的续航里程 2 安全性高 无毒或低毒 对环境没有污染 3 来源广泛 容易制取 最好能与现有汽车的供油系统兼容 或只需进行简单的改装即可使用 价格便宜 储存 运输和使用方便 主要汽车代用燃料及代用汽车 1 天然气 NG 和液化石油气 LPG 天然气 NG 和液化石油气 LPG 由于具有低的污染物排放被认为是内燃机较理想的代用燃料 已经被成功地应用于汽油机 作为车用燃料LPG的主要成分是丙烷 丁烷和少量烯烃和戊烷 LPG辛烷值较高 燃料成本比酒精 汽油 柴油等便宜 C0 NO二等有害排放量低于汽油排放 基本上消除黑烟和颗粒物 PM 发动机工作噪声低 天然气具有较高的辛烷值 抗爆性能好 与汽油相比 燃烧更完全 天然气凭借其良好的排放特性及丰富的储量而成为各种代用燃料汽车的首选 目前 国家发改委公告的天然气汽车 轿车 有东风雪铁龙 长安 一汽宝来 比亚迪 北京现代 一汽捷达 上海桑塔纳 一汽威志等 其中一汽捷达占有市场份额最大 在西安比亚迪也有不少份额 天然气汽车 货运 有东风 一汽解放 陕西重汽等 天然气汽车 客车 有上海申沃 2 醇类燃料醇类燃料具有辛烷值高 汽化潜热大 热值较低等特点 醇类燃料自身含氧 在发动机燃烧中可提高氧燃比 CO和HC的排放较汽油和柴油低 几乎无碳烟排放 另外 由于汽化潜热大 可降低进气温度 提高充气效率 使最高燃烧温度低 发动机的NOx排放较低 醇类燃料主要包括甲醇和乙醇 醇类燃料汽车简介 醇类燃料汽车是利用醇类燃料做能源驱动的汽车 醇类燃料是指甲醇和乙醇 都属于含氧燃料 以甲醇为燃料的汽车称为甲醇汽车 以乙醇为燃料的汽车称为乙醇汽车 目前一些国家包括我国是使用醇类燃料与汽油掺混使用 掺混比例在5 15 以下时可不更改发动机结构 已经正式投放市场 全乙醇燃料汽车雷诺sandero 添加10 乙醇汽油 3 生物燃料生物燃料是指从农作物或动物的脂肪中提取的可再生燃料 地球变暖已引起世界各国的关注 人们正在开发来源广泛的生物能源 目前已研制成功并投入使用的植物油型燃料有菜籽油 棉籽油 棕桐油 豆油 甲醇醋混合油等 生物燃料是一种可再生能源 特别是植物在生产过程中会吸收大气中的CO2 有助于减轻地球温室效应 生物燃料可供提取的物质种类很多 比如玉米 黄豆 亚麻籽 油菜籽 甘蔗 椰子油 厨余食用油等等 它不同于石油等传统燃料 属于可以再生的燃料 虽然生物燃料属于可再生能源 但是生产生物燃料的农作物也存在污染 粮食安全等诸多问题 目前尚未得到全球性的广泛应用 柯尼塞格CCXR采用了可燃烧生物燃料的发动