第十章-汽车常用燃料.ppt

第十章汽车常用燃料 第1节车用汽油的合理使用第2节车用柴油的合理使用第3节其他汽车燃料 第1节车用汽油的合理使用 汽油特点 密度小 易于挥发的液体燃料 自然点为415 530 根据提炼方法不同 分为 裂化汽油和直馏汽油 裂化汽油 由石油重质馏分经裂化而得的汽油 含有烯烃 芳香烃和少量二烯烃 化学稳定性较差 但辛烷值较高 经热裂化而得的约为55 75 经催化裂化而得的约为80 95 可单独用作车用汽油 也可与直馏汽油等掺合 或多种裂化汽油相互掺合而成航空汽油等 航空汽油 有几种牌号 一种为95号 95 130 即汽油 空气贫混合物在巡航条件下的马达法辛烷值为95MON 汽油 空气富混合物在起飞时的品度值为130 其中含有四乙基铅 主要用于有增压器的大型活塞式航空发动机 另一种为75号 水白色 马达法辛烷值为75MON 无铅汽油 主要用于无增压器的小型活塞式航空发动机 航空汽油 Avgas 是一种用于飞机的高辛烷值燃料 亦曾经使用于赛车中 航空汽油只用于往复式发动机的飞机上 喷气式飞机和涡轮螺旋桨式飞机则使用航空煤油 直馏汽油 由原油经直接分馏 直馏法 而得的汽油 在常压蒸馏时 蒸馏塔顶部出来的油蒸气混合物经冷凝后获得的液体产品 其沸点范围 又称馏程 并无严格界定 通常为初馏点至205 或215 主要含碳四至碳十二的烃类 或更重些 还含有少量硫化合物 这种汽油主要含饱和烃类 含有较少的不饱和烃类 因而具有较高的化学稳定性 辛烷值因原油产地而异 但都不够高 只能作为一个组分调合到汽油中 由环烷基石油制得的 一般在60以上 由石蜡基石油制得的 一般在40 50之间 不可单独用作汽油机的燃料 需与二次加工汽油等掺合使用 也可用作工业溶剂油或洗涤油 直馏汽油是石油化工生产烯烃和芳烃的主要原料 一 汽油的使用性能 蒸发性抗爆性化学安定性腐蚀性清洁性 1 蒸发性 定义 由液态转化为气态的性质 评定指标 馏程和饱和蒸汽压蒸发性能对发动机性能的影响 蒸发性不好 部分燃油以液态形式进入气缸 造成点火不良 破坏润滑 有害物质增加动力性和经济性下降 1 蒸发性 蒸发性强 容易汽化 与空气混合均匀 燃烧速度加快 并且燃烧完全 降低油耗 会改善发动机的各种性能 排放性 过强 尤其是炎热夏季或者高原山区使用时 容易产生 气阻 会发生供油中断 结构措施 油箱材料 低碳钢 薄钢板 塑料燃油蒸发控制系统 活性碳罐 2 抗爆性 定义 汽油燃烧时防止爆燃的能力 评定指标 辛烷值爆燃和表面点火的区别 共同点 一种不正常燃烧现象不同点 爆燃属于自燃表面点火属于点燃 爆震传感器 视频 爆震控制最主要的传感器是爆震传感器 它用于检测发动机是否发生爆震 一般每台发动机安装一到两只 爆震传感器属于电控点火系统专用的传感器 爆震传感器安装位置 3缸发动机安装在第2缸缸体中间 4缸发动机安装在2 3缸缸体之间 工作原理 爆震传感器 如图8 38 8 39所示 是一种振动加速度传感器 装在发动机气缸体上 图8 38爆震传感器实物与特性简图 3 化学安定性 定义 汽油在储存 运输 加注和其他作业时 抵抗氧化生胶的能力 化学安定性对发动机性能影响 化学安定性差的汽油 在受到外界光 氧等作用时 就会发生氧化生成胶质 使汽油颜色变黄并产生粘稠沉淀 化学安定性对发动机性能影响 胶状物粘附在滤清器 汽油管道 化油器量孔和喷油器喷口处 不仅会破坏汽油的正常供给 甚至中断供油胶状物积聚在进气门密封面 会影响气门的正常启闭和进气通道的截面 如果在高温下进一步氧化 将导致气门上的胶质在高温下分解生成积炭 沉积在活塞顶 活塞环槽 燃烧室壁和火花塞上 使气缸散热不良 发动机过热 引起爆燃和加剧磨损 4 腐蚀性 要求 汽油对储油容器和机件应无腐蚀 但汽油中所含的有害元素如硫 活性或非活性硫化物 水溶性酸或碱等超过一定限制时 就会对金属产生直接或间接腐蚀作用 对发动机的影响 汽油中含硫在燃烧后生成二氧化硫 遇到冷凝水或水汽时会形成亚硫酸和硫酸 对工作温度较高的气缸 排气管具有强烈的腐蚀作用 另外 硫的含量过高还会降低汽油的辛烷值 因此 要严格控制汽油中硫的含量 5 清洁性 定义 用汽油中含有机械杂质和水分的多少表示 评定指标 机械杂质和水分 二 汽油主要使用性能的评价指标 蒸发性 馏程饱和蒸汽压 抗爆性 辛烷值 1 馏程 定义 指在石油产品馏程测定仪上对100mL油品蒸馏时 从初馏点到终馏点的温度范围 1 馏程 评定汽油的蒸发性能的指标 汽油的初馏点10 蒸发温度50 蒸发温度90 蒸发温度和终馏点残留量 初馏点 对100mL汽油在规定条件下蒸馏时 得到第一滴汽油时的温度 叫做初馏点 10 蒸发温度 10 蒸发温度 对100mL汽油在规定条件下蒸馏时 得到10 汽油馏分的温度 表示汽油中含轻质馏分的多少 对汽油机冬季起动的难易和夏季是否发生 气阻 有很大的影响 10 蒸发温度 10 蒸发温度越低 汽油的蒸发性越好 就能迅速形成可燃混合气 国家有关标准规定各牌号汽油的10 蒸发温度不高于70 但10 的蒸发温度也不能过低 否则在夏季将使汽油机燃料供给系内产生 气阻 的倾向增大 在一般情况下 汽油10 馏出温度不宜低于60一65 50 蒸发温度 50 蒸发温度 对100mL汽油在规定条件下蒸馏时 得到50 汽油馏分的温度 表示汽油的平均蒸发性 其温度低 对汽油机的加速性 工作稳定性及起动后迅速升温 暖车 有利 50 蒸发温度 50 蒸发温度高时 当汽油机由低速骤然变为高速时 节气门突然开大 由于汽油蒸发量少 会使可燃混合气变稀 汽油机不能发出需要的功率 运转不平稳 加速时间长 并在加速时车辆出现抖动现象 国家有关标准中规定各牌号汽油50 蒸发温度不高于120 90 蒸发温度和终馏点 90 蒸发温度 对100mL汽油在规定条件下蒸馏时 得到90 汽油馏分的温度 终馏点 当100mL汽油完全蒸馏时的温度 90 蒸发温度和终馏点 表示汽油中含重质成分的多少 其温度越高 汽油的质量越差 因含重质成分过多 汽油在点火爆发前处于未蒸发状态数量多 在沿气缸壁下流的同时 冲洗掉气缸壁上的润滑油膜 稀释润滑油导致气缸 活塞等零件以及其他配合副机械磨损加剧 同时也造成混合气燃烧不完全 尾气排放污染增加 耗油量增加 汽油机工作不稳定 国家标准中规定汽油90 蒸馏温度不高于190 汽油终馏点不高于205 残留量 残留量 对100mL汽油在规定条件下蒸馏时 所得残留物质的体积百分数 残留量表示汽油中最不易蒸发的重质成分和贮存过程中生成的氧化胶状物的含量 这些物质的含量过高会使燃料燃烧时燃烧室积炭增加从而影响发动机的正常工作 残留量的多少用体积百分数来表示 国家标准规定车用汽油残留量 V V 应不大于1 5 或2 2 饱和蒸气压 蒸汽压指的是在液体 或者固体 的表面存在着该物质的蒸汽 这些蒸汽对液体表面产生的压强就是该液体的蒸汽压 比方说 水的表面就有水蒸汽压 当水的蒸汽压达到水面上的气体总压的时候 水就沸腾 我们通常看到水烧开 就是在100摄氏度时水的蒸汽压等于一个大气压 蒸汽压随温度变化而变化 温度越高 蒸汽压越大 也和液体种类有关 2 饱和蒸气压 在规定条件下 油品在适当的试验仪器中气液两相达到平衡时 液面蒸气所显示的最大压力 称饱和蒸气压 用kPa表示 汽油饱和蒸气压越高 汽油含轻馏分越多 低温下汽油机越容易起动 蒸发性越好 大气压强越低或环境温度越高 汽油饱和蒸气压也随之提高 但饱和蒸气压不能过高 否则易产生 气阻 影响汽油机的正常工作 为什么汽车行驶在山区或者夏季 容易产生气阻 馏程和饱和蒸气压 馏程是反映汽油馏分本身的蒸发性饱和蒸气压除反映汽油馏分本身的蒸发性外 还考虑到大气压强和环境温度的影响 辛烷值 测定方法 在规定条件下的标准发动机试验中 通过与标准燃料进行比较来测定 采用和被测定燃料具有相同抗爆性的标准燃料中异辛烷的体积百分数表示 辛烷值越高 则抗爆性就越好 标准燃料 标准燃料是用两种烷烃调配 一种是异辛烷 C8H18 它的抗爆性很高 定其辛烷值为100 另一种是正庚烷 C7H16 它的抗爆性很低 定其辛烷值为0把它们按不同的体积比混合 以得到辛烷值从0 100之间的各号标准燃料 研究方法 主要有两种 马达法辛烷值是在苛刻试验条件下所测得的辛烷值 缩写成MON 研究法辛烷值是在缓和条件下测得的辛烷值 缩写成RON 我国原来用马达法辛烷值作为汽油的抗爆性指标 并以此划分汽油牌号 现已改用研究法辛烷值 抗爆指数 为反映汽油的灵敏度 汽油规格标准采用了抗爆指数这一新指标 抗爆指数是汽油研究法辛烷值与马达法辛烷值之和的1 2 即抗爆指数 MON RON 2抗爆指数反映一般运行条件下汽油的平均抗爆性 提高车用汽油抗爆性的方法 方法主要有两种 采用二次加工的炼制工艺和加入抗爆添加剂 二次加工 从原油中直接得到的轻馏分是有限的 大量的重馏分和渣油需要进一步加工 以得到更多的轻质油品 二次加工工艺包括催化裂化 加氢裂化 重整 焦化等 是以化学反应为主的加工过程 燃油添加剂 抗爆剂 抗氧化剂 防胶剂 防静电剂 防冰剂 抗烧蚀剂等 还新发展了清净剂 节能减摩剂等 抗爆剂最有效的是四乙基铅 Pb C2H5 4 这是过去为了提高汽油的抗爆性所采用的最有效的方法 四乙基铅无色 有毒 密度为1 65g cm3 沸点200 不溶于水 能溶于各种液体燃料中 在直馏汽油中加入0 13 的四乙基铅 辛烷值可提高20 30个单位 为了防止铅中毒 往往在含铅汽油中加入少量的染料使其带有一定的颜色 如黄色 红色 蓝色等 无铅汽油 无铅汽油是一种在提炼过程中没有添加四乙基铅作为抗震爆添加剂的汽油 无铅汽油中只含有来源于原油的微量的铅 一般每升汽油为百分之一克 它的辛烷值为95 比现有其他级别含铅汽油的辛烷值 97 略低 使用无铅汽油能有效控制汽车废气中的有害物质 减少碳氢化合物 造成烟雾 一氧化碳 有毒 及氮氧化物 形成酸雨 等污染 要减少排污最有效 最简单的方法就是在排气系统中加装催化转换器 而汽油含铅量每升超过0 013克时 就会使催化剂失效 从而达不到控制汽车废气的目的 汽油含铅量每升超过0 013临界量即为界定无铅汽油的标准 无铅汽油 无铅汽油并不是真的没有含铅汽油含铅量0 013g l 作为界定无铅汽油的标准 无铅汽油并非无害汽油汽油无铅化 只从根本上解决了汽车尾气中的铅污染问题 很多人误将无铅汽油当作无害绿色汽油 在生活中放松了对汽车尾气的防范 三 车用汽油牌号及规格 车用汽油牌号中的数字表示辛烷值的高低 例如 93 95 97 汽油的质量水平主要体现在各种指标上 无铅汽油硫及烯烃含量 规格 2006年我国对车用无铅汽油国家标准GB17930 1999进行了修订 产生了国家标准GB17930 2006 车用汽油 代替GB17930 1999 车用无铅汽油 并分为车用汽油II和车用汽油III两个规格 要求更加严格 车用汽油国家标准GB17930 2006从2006年12月6日发布之日起开始实施 过渡期到2009年12月31日 四 汽油选用注意事项 根据汽车使用说明书的要求 按汽车的压缩比选用汽油牌号 以汽油机在正常条件下运行不发生爆燃为原则 压缩比高的发动机应选择高标号的汽油 压缩比低的发动机应选择低标号的汽油 四 汽油选用注意事项 在汽油的供应上 若一时不能满足需要时 可以用牌号相近的汽油暂时代用 但必须对汽油机进行适当的调整 用辛烷值较低的汽油代替辛烷值较高的汽油时 应适当推迟点火提前角 相反 用辛烷值较高的汽油代替辛烷值较低的汽油时 则应适当提前点火 四 汽油选用注意事项 3 高原山区条件下使用时 由于大气压力小 空气稀薄 汽油机工作时爆震倾向减小 可以适当降低汽油的辛烷值 一般海拔每上升100m 汽油辛烷值可降低约0 1个单位 四 汽油选用注意事项 4 经常在大负荷 高转速下工作的汽油机 应选择较高辛烷值汽油 5 发动机长期使用 由于燃烧室积碳 水套积垢等会使发动机缸压升高 导致爆震 因此 这类汽车在维护后应该燃用高一级的汽油 6 汽油的蒸发性受季节温度影响 差异较大 汽油的供应部门应根据季节变化 认真做好汽油供给工作 五 汽油的清洁化趋势 为了实现车用汽油无铅化 车用汽油中增加了高辛烷值成份 如苯 芳烃 烯烃和含氧化合物 这些成份在提高汽油抗爆性方面发挥了很大的作用 但容易使汽车燃油系统中沉淀物增加 导致汽车排放的劣化和油耗的增加 车用清洁汽油 燃油清洁剂对控制发动机沉积物生成十分有效 它的准确定义是 一种添加到车用无铅汽油中用以抑制或清除发动机进气系统和 或 燃烧室沉积物的物质 可称之为发动机清道夫 世界汽油清洁剂的用量约为每年350万t 其中美国用量最大 车用清洁汽油与无铅汽油有何区别 无铅汽油和清洁汽油是不同时期对汽油的不同叫法 无铅汽油与含铅汽油相比 组成发生了较大的变化 它对减少大气污染有重要作用 但同时还存在汽车燃油系统的喷嘴 进气阀和燃烧室沉积物多 排放劣化和油耗增加等问题 为此 国家于2003年7月1日起开始执行燃油新标准 按新标准生产和销售的油品被称为新标准清洁汽油 在新标准清洁汽油中 烯烃 苯 芳烃 硫和含氧化合物的含量受到严格控制 并要求加入一种有效的汽油清净剂 用来溶解和清洗燃油系统的沉积物 这种汽油能自动清洗燃油系统的喷嘴 进气阀和燃烧室的沉积物 因此被称为新标准清洁汽油 简称清洁汽油 目前 在中国石油 中国石化加油站销售的都是新标准清洁汽油 小结 汽油的性能及评价指标牌号及规格使用注意事项 第十章汽车常用燃料 第1节车用汽油的合理使用第2节车用柴油的合理使用第3节其他汽车燃料 第2节车用柴油的合理使用 又称轻柴油特点 密度较大 易自燃燃烧方式 压燃 一 柴油的使用性能 低温流动性雾化和蒸发性燃烧性腐蚀性清洁性和安定性 1 低温流动性 定义 指柴油在低温条件下具有一定的流动状态的性能 原因 柴油烃分子 一般含16 23个碳原子 中的石蜡部分 通常在柴油中呈溶解状态存在 当温度降低时 石蜡开始结晶析出 形成石蜡结晶网络 这种网络延展到全部柴油中 使液体流动阻力增加 供油减少 严重时 18 20 甚至失去流动性 中断供油 1 低温流动性指标 凝点 浊点和冷滤点我国用冷滤点和凝点 凝点 指随温度下降柴油中的石蜡结晶析出 导致失去流动性的温度 我国柴油的牌号就是按凝点来区分的 凝点 浊点和冷滤点 浊点 指随温度下降柴油中开始析出石蜡晶体 使柴油失去透明时的温度 柴油达到浊点后虽未失去流动性 但在燃料供给系中容易造成油路堵塞 使供油量减少 但浊点不是柴油使用的最低温度 凝点 浊点和冷滤点 冷滤点 指在测定条件下 以196kPa压力进行抽吸试油 使其通过一个363目 m2 平方英寸 的过滤器 当试油冷却到通过滤网流量小于20mL min的最高温度 冷滤点最接近柴油的实际使用最低温度 可作为根据气温选用柴油牌号的依据 凝点和冷滤点区别 0号柴油表明它在0 时还能正常使用 错误 凝点为0 的0号柴油只能在高于其冷滤点 4 的温度时才能正常使用 而在冷滤点及其以下的温度时 该柴油已经不能通过滤网 或滤清器 不能正常使用 当温度降到0 时 该油会失去流动性而呈现凝固状态 改善低温流动性能措施 脱蜡向柴油中调入二次加工馏分的煤油向柴油中加流动性能改进剂 降凝剂 2 雾化和蒸发性 主要指标 馏程运动粘度闪点密度 馏程 柴油馏程采用50 蒸发温度 90 蒸发温度和95 蒸发温度 柴油50 蒸发温度与起动时间的关系 运动粘度 表示液体在重力作用下流动时内摩擦力的量度国际单位制中以m2 s为单位 柴油规格中要求测定20 的运动粘度 对发动机性能影响 运动粘度不仅影响柴油的流动性 更主要的是影响柴油的雾化质量运动粘度高 会降低雾化的细度 使雾化质量变差运动粘度过小 喷入燃烧室内的喷柱射程短 喷柱锥角大 没有足够的贯穿深度 由于局部缺乏氧气 导致燃烧不完全 柴油机功率下降 同时 粘度过小又会影响偶合件的可靠润滑 造成磨损加剧 闪点 闪点 石油产品在规定条件下加热 其蒸气与周围空气形成的混合气接触火焰发生瞬间闪火时的最低温度 闪点过低 轻馏分过多 蒸发过快 造成气缸压力突然上升 引起柴油机工作粗暴 在使用中不安全 分类 闭口闪点和开口闪点闭口闪点用于低闪点的油品 如车用轻柴油 开口闪点用于高闪点的油品 如发动机油 车辆齿轮油 密度 密度过大 雾化质量差 不能形成良好的混合气 使燃烧条件变差 排气冒黑烟 柴油密度增大意味着芳香烃含量多 将导致柴油机在工作中产生粗暴现象 3 燃烧性 柴油的燃烧性是指其自燃能力 用十六烷值表示 燃料中正十六烷的体积百分数 十六烷值越高 燃烧性越好 其自燃点就越低 选择柴油十六烷值的主要依据是柴油机转速 转速越高 燃料在气缸中燃烧的时间越短 同时对十六烷值的要求也越高 柴油机转速在1500 3000r min之间 十六烷值范围最好是45 55单位 4 腐蚀性 柴油中含有硫及硫化物 水分及酸性物质既对零件产生腐蚀作用 而且促进柴油机沉积物的生成 腐蚀性指标包括硫含量 硫醇硫含量 酸度和铜片腐蚀试验 柴油硫含量对发动机磨损影响 5 清洁性和安定性 评定柴油清洁性的指标是水分 灰分和机械杂质 安定性是指在高温及溶解氧的作用下 柴油发生变质的倾向 影响柴油安定性的主要因素是柴油中所含的不安定组分 主要是二烯烃 烯烃等不饱和烃 柴油的馏分过重 环烷芳烃和胶质含量增加 安定性也会变差 二 轻柴油的牌号及规格 2000年 中国石化集团发布了 城市车用柴油技术要求 Q SHR006 2000该标准要求硫含量控制为不大于0 05 氧化安定性总不溶物不大于2 5mg 100ml 十六烷值不低于48 该标准按凝点分为10号 5号 0号 5号 10号 20号六个牌号城市车用柴油 三 注意事项 柴油牌号的选用柴油牌号的选用应以使用环境的最低气温高于柴油冷滤点为原则 为保证柴油车的安全使用 我国规定了各地区风险率为10 的最低气温 表10 9 三 注意事项 柴油牌号的选用1 10号柴油适合于有预热设备的高速柴油机上使用 2 0号柴油适合于风险率为10 的最低气温在4 以上的地区使用 3 10号柴油适合于风险率为10 的最低气温在 5 以上的地区使用 4 20号柴油适合于风险率为10 的最低气温在 14 以上的地区使用 5 35号柴油适合于风险率为10 的最低气温在 29 以上的地区使用 6 50号柴油适合于风险率为10 的最低气温在 44 以上的地区使用 三 注意事项 1 柴油加入油箱前 要充分沉淀 不少于48h 2 柴油不能高 低牌号混用 50 的0 柴油和50 的 50 柴油混合不等于 25 或 30 的柴油 感觉上是稀了 实际上各是各的凝固点 4 C时0 柴油开始析出晶体 3 冬季车辆不能起动时 可以采用起动燃料帮助起动 如乙醚与航空煤油按体积1 1配制 这种燃料很容易自行着火 但禁止向柴油中加入汽油进行起动的做法 因为汽油的自燃点高于柴油 不易于压缩自燃 加入后反而更难起动 第3节其他汽车燃料 主要包括 天然气 甲醇 乙醇 氢气 电能 天然气 主要成分是甲烷 CH4 占85 一95 特性 1 热值高天然气的体积和质量的热值都比汽油高 因为密度低 所以 理论混合气热值比汽油低 2 抗爆性能好天然气的生要成分是甲烷 甲烷的研究法辛烷值为130 具有很强的抗爆性能 3 混合气发火界限高4 着火温度高 分类 按其存在形式分为压缩天然气和液化天然气压缩天然气是将天然气压缩至20Mpa存储在气瓶中 经减压器减压后供给发动机燃烧液化天然气是将天然气液化后 存储在高压瓶中 主要用于储存和运输 目前广泛用于汽车上的是压缩天然气 甲醇 乙醇 燃料 醇类燃料对降低汽车排放污染发挥重要作用特点 1 辛烷值比汽油高 可采用高压缩比提高热效率2 蒸