12第六章油料运用技术

第六章工程机械用油料的运用技术,61工程机械用油料基础知识,一石油的基本组成及其性质1石油的元素组成：原油因产地的不同，其颜色、密度、凝点不同颜色有：黑、深棕色、暗绿、赤褐或黄色，并代有特殊气味。相对密度：一般都小于，在0.80.98之间，个别低于0.70。凝点：差异较大，有的高达30以上，有的都低于-50。原油的颜色，相对密度，凝点等的差异，是由于其化学组分不完全相同。原油不是单质，也不是两种以上元素组成的化合物，是由各种元素级成的多种化合物的混合物。原油的主要组成是碳和氢（96%99%），碳氢化合物简称为烃。原油以相互结合的各种碳氢及非碳氢化合物的形式存在。非碳氢化合物主有硫化物、氮化物、氧化物、胶质、沥青质等，另外要还有氯、铁、钾等元素，但含量很少。,2、石油的烃类组成,烷烃（正构烷径，异构烷径），环烷径、芳香烃、不饱和烃（主要是稀烃）润滑油理想组分为液体烷烃、环烷烃、少环长侧链的环烷烃和芳香烃，非理想组分为多环芳香烃、短侧链的环烷烃或芳香烃、固体烃、不饱和烃。各种烃类对石油产品性质的影响见下表。,各种烃类对石油产品性质的影响见下表。,3、石油中的非烃化合物,石油中的非烃化合物含量虽少，但它们大都对石油炼制及产品质量有很大的危害，是燃料与润滑油的有害成分，所以在炼制过程中要尽可能将它们去除。非烃类化合物主要有：含硫化合物、含氧化物、含氮化合物、胶质与沥青质。,各种非烃化合物的基本性质及对石油炼制与产品质量的影响,4、石油的分类及其基本性质,工业分类法在工业上通常按石油的相对密度将其分为四类。原油的工业分类相对密度小于0.8300.830-0.9040.904-0.966大于0.966工业分类轻质原油中质原油重质原油特重质原油商品分类法1）按含硫量分类按含硫量之不同，可将原油分为三类。原油按含硫量的分类含硫量（%）小于0.50.52.0大于2.0分类低硫原油含硫原油高硫原油,石油的分类及其基本性质,2）按含蜡量分类一般是在石油中取出一馏分，其粘度值为53mm2/s（50C），然后测其凝点。当凝点低于-6时，称为低蜡原油；当凝点在-15C20C时，称为含蜡原油；当凝点大于21C时，称为多蜡原油。3）按含胶质分类以重油(沸点高于300C的馏分)中胶质含量来分。含胶质量小于17%，称为低胶质油；含胶质量在18%35%，称为含胶质原油；含胶质量大小35%，称为多胶质原油。,石油的分类及其基本性质,化学分类法化学分类法是根据特性因素值的不同进行分类。,石油的分类及其基本性质,关键馏分分类法将原油在常压下进行蒸馏，切取250275的馏分叫做第一关键馏分；再将余油在减压下(残压为5.33kPa)进行蒸馏，切取275300的馏分(相当于常压下395425的馏分)叫做第二关键馏分。然后测定两个关键馏分的密度和中平均沸点，用公式算出其特性因素K。按关键馏分分类，可将原油分为七类，即：石蜡基、石蜡-中间基、中间-石蜡基、中间基、中间-环烷基、环烷-中间基、环烷基。,我国原油的一些基本性质：大庆：低硫石蜡基（含硫低于0.5%，凝点-1520）能生产出优质的煤油、柴油、润滑油及商品石蜡。辽河油田：低硫中间石蜡基原油（较好的石油）胜利原油：含硫（0.5%2%）中间基,二、石油炼制,把原油加工成各种石油产品的方法叫石油炼制工艺，不同的炼制方法，得到性质不同的产品。根据各炼油厂主要产品的不同，炼油厂可分为三种类型，即燃料型、燃料-润滑油型与燃料-化工型。以下我们仅介绍燃料-润滑油型炼油厂石油炼制的基本过程。,1.石油炼制的原理与流程,由于石油产品大多是原油中的某一馏分或是此馏分进一步加工得到的产品，因此，可将炼油过程分为两步：1)首先把原油蒸馏分为几个不同沸点范围的馏分，这叫一次加工；2)将一次加工得到的馏分再加工变成石油产品，这叫二次加工或深度加工。以生产燃料和润滑油为目的的炼油厂里，通常是先将原油进行常压、减压蒸馏，依次分离为汽油、煤油、柴油、重柴油，轻质、中质和重质润滑油等各种沸点不同的馏分。上述过程属于物理过程，原油中的烃类化合物在结构上没有发生变化，称为一次加工。以一次加工得到的各种馏分为原料，按产品质量的要求，分别进行加工，可生产不同品种、规格的燃料和润滑油等石油产品。在加工过程中有化学反应发生，且原料中的烃类化合物在结构上也发生变化，称为二次加工。,石油炼制的原理与流程,一次加工装置为常压蒸馏或常减压蒸馏，原油通过蒸馏得到制取汽油、煤油、柴油、润滑油或其他石油产品的组分或原料，它们叫直馏产品。二次加工装置根据其作用可分为二类:一类为转化装置，如将直馏汽油馏分转化为高辛烷值汽油的催化重整装置，将常压重油或减压馏分油转化为汽油、喷气燃料、柴油的催化裂化或加氢裂化装置，将减压蒸馏残留的渣油转化为轻质油品或燃料油的焦化及减粘裂化装置等；另一类为精制装置，其作用是除去直馏产品或二次加工产品中的各种杂质以得到质量符合要求的各种石油商品，例如汽油脱硫醇，汽、柴油加氢精制以及生产润滑油的各种精制装置。,2.炼制石油的过程,在石油的炼制过程中要采用各种生产工艺，但根据工艺的作用可大致分为分离、转化和精制。分离工艺有两种，一种是按沸点不同的范围来分离，即常压、减压蒸馏；另种是按照化学组成分离，如溶剂或分子筛脱蜡等。转化工艺也有两种，一种是把化学结构转化，如催化重整和异构化；另一种把化学结构和沸点范围同时转化，如烷基化、热裂化、催化转化和加氢裂化等。精制工艺也可分为两种：一种是净化除去硫、氧和氮的化合物，如电化学、脱硫醇和加氢精制等；另一种是稳定的，把不饱和烃转变为饱和烃，如加氢精制。,下一页,石油炼制的基本方法,石油炼制属于一次加工的主要是常压与减压蒸馏。属于二次加工中的转化工艺的主要有热裂化、催化裂化、加氢裂化、延迟焦化、催化重整与烷基化。属于二次加工中精制工艺的主要有酸碱精制、溶剂精制、加氢精制、润滑油加氢处理、白土补充精制、丙烷脱沥青、脱蜡等。,燃料一润滑油型炼油厂炼制石油的流程示意图,3.轻质燃料油的生产工艺,轻质直馏油品只占原油的1040，通过石油炼制获得更多的，质量优良的轻质燃料油，采用各种二次加工工艺来提高原油加工深度和产品质量。生产轻质燃料油的二次加工工艺较多，但从它们所起的作用来看，只有转化和精制两类。属于二次加工中的转化工艺的主要有热裂化、催化裂化、加氢裂化、延迟焦化、催化重整与烷基化。属于二次加工中精制工艺的主要有酸碱精制、溶剂精制、加氢精制、润滑油加氢处理、白土补充精制、丙烷脱沥青、脱蜡等。,4.润滑基础油生产工艺,石油润滑油产品=润滑油基础油+添加剂质量的提高：通过增加添加剂品种，改进其质量以及增加其用量来实现采用高质量的基础油(基础油占润滑剂配方的95以上，某些液压油和压缩机润滑油，99是基础油某些金属加工流体、润滑脂或齿轮润滑剂含添加剂可达30)。润滑剂基础油有矿物基础油和合成基础油两大类，矿物基础油在数量上占优势导致。随着基础油的发展受到对润滑剂使用性能的要求日益提高和环境、健康与安全标准的影响，聚烯烃和酯类、油化学衍生物等高性能合成基础油的迅猛发展，许多高性能润滑剂已不再含矿物基础油。,润滑剂基础油的种类,润滑基础油生产工艺,优质基础油应具有的重要理化特性有：适当的粘度和好的粘温特性；低的蒸发损失；优良的低温流动性；良好的氧化安定性；适当的对氧化产物及添加剂的溶解能力；好的抗氧化性及空气释放性。,返回,润滑基础油生产工艺,从原油制取矿物润滑油基础油需经过以下步骤常减压蒸馏切割适当馏分以满足对基础油粘度和蒸发损失等方面的要求；精制以除去原料油中的多环短侧链芳烃及某些极性芳烃以改善基础油的粘温特性和抗氧化性能；当加工减压渣油时在精制前需经过脱沥青；脱蜡是从原料馏分中除去其所含高熔点烃类以满足对基础油低温流动性和凝固点方面的要求。具体工艺有丙烷脱沥青、润滑基础油精制、润滑油脱蜡、润滑油补充精制等。,润滑基础油生产工艺,润滑油的精制是把润滑油原料中粘温性质和抗氧化性能不好的组分除去的加工步骤。润滑油加氢处理的反应条件非常苛刻，通常压力为1220MPa，温度为360400，所以加氢处理的润滑油中芳烃含量低于10，粘度指数可高于120，它有很高的抗氧化剂感受性和很低的蒸发损失，是调制某些高档润滑油如SH，SJ车用机油必不可少的组分。脱蜡，除去其中的高凝固点组分(石蜡和地蜡)，以降低油品的凝固点或倾点。除去润滑油料中所含固体烃的方法有冷冻脱腊（冷榨法）、溶剂脱蜡、尿素脱蜡、细菌脱蜡（生物脱蜡）、临氢降凝（分为异构脱蜡和催化脱蜡）、分子筛脱腊等。,润滑基础油生产工艺,补充精制：润滑油料经过溶剂精制、脱蜡等工艺处理后，为了将少量未分离掉的溶剂，以及因回收溶剂被加热生成的大分子缩合物、胶质杂质去掉，进一步改善润滑油颜色，提高安定性，降低残炭，需要补充精制。润滑油补充精制通常有白土补充精制、加氢补充精制两种。润滑油加氢补充精制加氢条件非常缓和，加氢压力为26MPa、温度为210320、氢油比50300，该过程基本上不改变润滑油料的烃类结构及组成。但加氢补充精制尚不能全部取代白土精制。加氢工艺，通过加氢把油中的硫和氮等除去，把性能不理想的烃类转化为性能优良的异构饱和烃和带长侧链烷烃的少环烷烃。传统的工艺仅是物理分离工艺，无法改变油的性质，因而对原料要求严，生产的基础油只能达到API基础油分类中的类，用加氢可产出类和类基础油，而近年发展的高性能油品只有用、类基础油配制才能达到要求。,润滑基础油生产工艺,我国人工合成的方法生产润滑油有两种方法：烯烃合成。以软蜡为原料，经高温裂解和分馏获得烯烃，用三氯化铝为催化剂将烯烃进行聚合，聚合油再经过碱中和、分馏和精制，便获得合成润滑油。石蜡合成。将石蜡通过精制、氯化、聚合、脱氯等工序获得合成油。,传统工艺只能达到类，加氢可以生产出、类，高性能油品只有用、类基础油配制才能达到要求。我国基础油的分类：通用基础油140120140901204090UHVIVHVIHVIMVI超高很高高中,基础油按API分类分为类：主要区别在硫含量，饱和烃及粘度指数含硫饱和烃粘度指数0.03%90%801200.03%90%801200.03%90%120,三、油品的调和,润滑油的生产,油品的调和,返回,调和是生产燃料油与润滑油的最后一道工序，调和的方法有多种。生产中采用的润滑油调合方法有：压缩空气调合、泵循环调合、机械搅拌调合和管道调合。,油品的调和,返回,商品燃料=几种不同的加工方法所得的燃料馏分+各种添加剂。炼油厂里进行燃料的调合的方法是：先用泵将要调合的多种油品按比例从组分罐内抽出并打入调合罐；再用泵对罐中的混合油反复地抽出送回，直至油品混合均匀。近年来也有使用管道调合的，可使燃料的调合过程更简单，生产率更高。精制的不同粘度的基础油或不同加工方法所得到的基础油互相混合+一定量的各种提高润滑油使用性能的润滑油添加剂（如粘度指数改进剂、清净分散剂、抗氧抗腐剂、抗泡沫添加剂等）=润滑油润滑油的品种繁多，每一种又有许多牌号，而且品种之间需求量悬殊，随季节、地区的不同，使用的品种和数量亦不相同。因此需用调合的方法来满足对润滑油多品种、数量不同的需求。,润滑脂的备制,脂肪材料,基础油,混合,皂化,熔化,冷却,脱气,过滤,成品,碱,添加剂,研磨,返回,润滑脂的制备,返回,润滑脂是由基础油、添加剂和稠化剂三部分所组成的。润滑脂的制备工艺因其种类不同而各异，但其基本目的是将稠化剂与基础油分散均匀制成均一体系的润滑脂。不同类型的稠化剂和基础油就应采用不同的分散方法，选择不同的分散条件。,皂基脂制备的工艺过程,四、石油产品和润滑剂的分类,1.总分类我国在1965年颁布了石油产品的分类与润滑油的分类等几个国家标准国际标准化组织（ISO）近年来发布了许多关于石油产品分类的标准。为了与国际标准相一致，参照采用国际标准ISODIS8681-1985，制定了GB498-87石油产品及润滑剂的总分类及GB7631-87润滑剂和有关产品(L类)的分类等几个国家标准，为规范石油产品的生产打下了基础。,石油产品的分类,石油产品及润滑剂总分类,石油产品的分类,2.润滑剂和有关产品(L类)的分类,五、石油添加剂、粘度及粘温特性,1.石油添加剂石油添加剂：能改善油品一种或多种性能的物质。石油添加剂分类：润滑剂添加剂、燃料添加剂、复合添加剂和其它添加剂。每类添加剂按作用之不同，又可分为若干组。如润滑油添加剂的类别有：清净剂和分散剂，抗氧抗腐剂，极压抗磨剂、油性剂和摩擦改进剂，抗氧剂和金属减压剂，粘度指数改进剂，防锈剂，降凝剂，抗泡剂。此外润滑油中添加复合添加剂的越来越普遍：如汽油机、柴油机、机油复合剂，工业齿轮油复合剂，液压油复合剂等等。,返回,（三）润滑油添加剂，粘度及粘度指数,石油添加剂：能改善油品一种或多种性能的物质。石油添加剂分类：润滑剂添加剂、燃料添加剂、复合添加剂和其它添加剂。1润滑油添加剂的分类：清净剂和分散剂，抗氧抗腐剂，极压抗磨剂油性剂和摩擦改进剂，抗氧剂和金属减压剂，粘度指数改进剂，防锈剂，降凝剂，抗泡剂。此外润滑油中添加复合添加剂的越来越普遍：如汽油机、柴油机、机油复合剂，工业齿轮油复合剂，液压油复合剂等等。,返回,2.油液的粘度油液的粘度就是度量油液流动时，分子间的相互作用产生的阻碍油液流动的内摩擦力的大小的一个物理量,油液的粘度,du/dy，式中比例常数du/dy为液体的粘度，称其为动力粘度或绝对粘度如果选择的液层面积为1cm2，厚度为1cm，液层表面的流速为lcms，则得：Fs。动力粘度是使相距单位距离的单位面积液层，产生单位流速所需之力。这就是动力粘度的含义。在CGS制中，如果使相距1厘米，面积为1平方厘米的液层产生每秒1厘米的相对运动所需的力为1达因，那么动力粘度就为1泊。动力粘度单位“泊”的因次为：,=,=,=,=,油液的粘度,近年来已逐步为各国采用的“国际(S1)单位制”中规定，动力粘度单位的名称为“帕斯卡秒”，符号为“帕秒(Pas)”。其中帕斯卡为国际单位制的压力名称。用国际制基本单位米(m)、千克(kg)、秒(s)来表示动力粘度的单位为m-1kgs-1，即：l帕秒(Pas)1千克(米秒)kg(ms)国际单位制的动力粘度单位与“厘米克秒”动力粘度单位之间的关系为：1帕秒10泊=103厘泊(符号为cP),油液的粘度,运动粘度表示液体在重力作用下流动时内摩擦力的量度，运动粘度是液体在同一温度下的动力粘度与该液体密度的比值，用表示/ct式中：液体的密度；液体的运动粘度，m2s；c常数，随粘度计而异；t时间，s。每一粘度计的常数c，可用已知粘度的标准液来测定，通常用纯洁的水或已知粘度的标准油作为测定粘度计常数的基准物质。用国际单位制时，它的单位为m2s、mm2s。过去在CGS制中，曾以斯托克(Stoke)作为运动粘度的专用单位，简称为“斯”(St)。St与m2s之间的关系为：1St=104m2s，lcSt(厘斯)=10-6m2s=1mm2s(毫米2秒),ML-1T-1ML-3=L2T-1,油液的粘度,我国石油产品的运动粘度是按国家标准GB/T26588进行测定的。其原理是一定量的试油(见图7-6毛细管粘度计椭圆球AB之间所包含的油量)在一定温度下(40或100)，流过毛细管，记录油面从刻线A流到刻线B的时间t，然后用已知数c乘上时间t，即得试油的运动粘度。用国际单位制时，它的单位为m2s、mm2s1mm2s=10-6m2s。,油液的粘度,条件粘度（相对粘度）是采用特定粘度计，在特定条件下所测得的粘度，以条件单位来表示。世界各国按自己的习惯，采用恩氏度、赛氏秒、雷氏秒等不同的条件粘度。恩氏粘度测定如图7-7所示。我国主要采用运动粘度，国际标准化组织（ISO）也在近期规定统一采用运动粘度。各种条件粘度的数值因缺乏严格的物理意义，而且所用仪器也不符合精密测定粘度的要求，所以逐渐被淘汰。,油液的粘度,液体的粘度基本上是由分子间的吸引力决定的。当液体的温度升高时，体积膨胀，分子间的距离增大，分子间的吸引力减弱，导致液体的粘度下降。油液的粘温关系可用双对数坐标图以直线的形态表示。对于任何油液，只要测出两个粘度数据，在图上标出并将它们用直线相连，即可得出该油液的粘度温度变化关系。液体的粘度一般均随压力的升高而增大（温度不变时）。矿物油在低压时，压力对油液的粘度的影响不明显，压力超过20MPa时，影响就很明显，如压力为50MPa时，油液的运动粘度将增加3倍。,润滑油的粘度分类A、工业液体润滑剂的ISO粘度等级划分，以40时的运动粘度为基础经修理后的中心点粘度。B、内燃机机油的SAE（美国汽车工程师学会）粘度分类，现执行的是SAEJ300APR97，按低温动力粘度，低温泵送性和100时的运动粘度分级，此外还增加了高温高剪切时的粘度（150及106/s条件下）。SAE粘度等级有单级（未稠化）油和多级（稠化）油之分。粘度即符合W系列的一种粘度级别又符合非W系列的一种粘度级别的油称为多级油。,C、车辆齿轮油的SAE粘度分类：我国87年有关国标采用这个分类方法，按低温粘度（150000mpas）时最高温度和100时的运动程度分类，车辆齿轮油主要用在后桥齿轮及手动变速箱上。粘度要求：100时的粘度为7mm2/s（170时不小于3mm2/s23.3时的粘度在4500mm2/s以下）。,润滑油粘度大小对机械的影响内摩擦大摩擦损失大产生热量达到热平衡的温度高流到零件表面的时间长摩擦表面缺油的机会多磨损大起动阻力大吸油困难,3.粘温特性润滑油的粘度随着温度升高而变小的性质称为粘温特性。粘温特性是润滑油的重要性质，是评价润滑油性质好坏的主要标志之一。粘温特性对在宽温度范围使用的润滑油来说非常重要。粘温特性的好坏用粘度比和粘度指数来表示。粘度比大：粘温特性差，粘度比小，粘温特性好。粘度指数大：粘温特性好，粘度指数小，粘温特性差。,粘度指数和粘度比：润滑油粘度随温度变化程度与标准曲粘度随温度变化程度进行比较所得的相对数值。粘度比：同一润滑油，低温粘度与高温粘度的比值叫粘度比。,粘度指数大于100时,试油100时的粘度。,62燃料油的运用技术,一、车用汽油汽油主要可分为航空汽油与车用汽油。通常将沸程在30220范围内，可以含有适当添加剂的精制石油馏分称之为汽油。车用汽油中可以含添加剂，尤其是抗爆剂或抑制剂。不同时期对车用汽油的品种和质量有着不同的要求。对车用汽油的质量要求除考虑车辆性能外，还重视汽油的质量对汽油机排放污染物的直接影响，并提出了相应的要求。,燃料油的运用技术,1.汽油的使用性能对汽油的质量要求是：良好的蒸发性，保证发动机在冬季易于起动，在夏季不易产生气阻，并能较充分燃烧；抗爆性好（辛烷值合乎要求）；安定性好（诱导期长，实际胶质要小）；抗腐蚀性要好。提高辛烷值具有重要的经济效益和社会效益，它直接影响发动机的热功效率及油耗，同时使用高辛烷值的汽油可以有效地防止爆震，从而减少污染，保护环境。汽油性能的优劣，对于汽油发动机的动力性，经济性，可靠性及使用寿命等均有很大影响。,评价汽油质量的指标蒸发性汽油的蒸发性越强，就越容易汽化，与空气混合就越均匀。由于汽化良好，混合气均匀的可燃混合气的燃烧速度就越快，并完全燃烧，不仅发动机容易起动、加速及时，而且能减少机械磨损，降低汽油消耗。蒸发性的评价指标有馏程与饱和蒸汽压。馏程是限制不高于某温度，是保证汽油具有良好的蒸发性，保证发动机正常工作，而饱和蒸气压是限制不大于某值是防止汽油供给系产生气阻和汽油蒸气排放。10%馏出温度70，表示汽油中轻质馏分的含量，影响低温起动性和供油系统产生气阻的可能性，越低发动机在低温条件下容易起动。但不能过低，否则易发生“气阻”现象。50%出温度120，表示汽油中中间馏分(的多少或汽油的平均蒸发性，对发动机的热起动、预热时间、加速性和运转稳定性有一定影响。90%出温度190和终馏点205这两个温度过高，汽油燃烧不完全，冒黑烟，耗油量增加，没有完全燃烧的重质油分会冲掉气缸壁上的润滑油，从而加剧活塞、活塞环和气缸壁的磨损，同时还会稀释曲轴箱中的润滑油，缩短润滑油更换周期。,辛烷值的高低反映汽油的抗爆性，辛烷值低易产生爆震（火头响）,抗爆性,汽油抗爆性是指汽油在发动机气缸内燃烧时抵抗爆燃的能力，评定指标是辛烷值和抗爆指数。,辛烷值是表征点燃式发动机燃料抗爆性的一个约定数值。它由在规定条件下的标准发动机试验中，通过和标准燃料进行比较来测定，采用和被测燃料具有相同抗爆性的标准燃料中异辛烷的体积百分数来表示。测定辛烷值的标准燃料，是用两种抗爆性相差悬殊的烷烃掺配而成的。一种是抗爆性良好的异辛烷规定其辛烷值为100；另一种是抗爆性极差的正庚烷，规定其辛烷值为0。它们按不同比例掺合，便得到辛烷值从0100之间各号标准燃料。需测定辛烷值的燃料在可变压缩比发动机上测其发生爆燃的压缩比，与某一标准燃料发生爆燃时的压缩比相同，则这种燃料的辛烷值就与这一标准燃料的辛烷值相同。,评价汽油质量的指标抗爆性,（平均抗爆性能，美国汽油牌号）,马达法辛烷值=研究法辛烷值0.8+10,道路辛烷值，它是在一定温度条件下由多缸汽油机测定的。进行道路辛烷值测定很复杂，在实用中大都由经验公式求得，即：道路辛烷值285+0.431(RON值)+0.311(MON值)0.040烯烃百分含量,提高汽油辛烷值的途径一是采用先进的炼制工艺，通过工艺装置提高汽油的辛烷值来获取高辛烷值汽油组分；二是往汽油中加入抗爆添加剂来提高汽油的辛烷值；三是在汽油中调入改善辛烷值的组分，如加入烷基化油、异构化油、苯、甲苯及工业异辛烷等都能提高汽油的辛烷值。,汽油机的压缩比与辛烷值抗爆性好的汽油可用在高压缩比的汽油机（热效率高）上，提高汽油机的动力性和经济性。提高发动机的压缩比，增加了发动机的爆燃倾向，发动机压缩比的选择受到了汽油抗爆性的限制。美国汽车发动机平均压缩比1972年为8.4，1990年提高到8.92，且长期以来辛烷值、压缩比都是很高的。我国较国外汽车平均耗油高20左右，其主要原因就是发动机压缩比低，油气雾化不佳，汽油辛烷值低。,汽油的安定性,汽油的安定性：汽油在其正常的储存与使用过程中,保持其性质不发生永久变化的能力。评定安定性的指标：实际胶质与诱导期实际胶质：在规定条件下测得的汽油蒸发残渣中的正庚烷不溶部分。诱导期：在规定的加速氧化条件下,油品处于稳定状态所经历的时间周期。GB484一93规定汽油的诱导期不小于480min.,汽油的安定性,安定性差的汽油,在储存及运输过程中易发生氧化反应,生成胶状与酸性物质,使辛烷值降低,酸值增加。生成的胶质过多时,油路易被阻塞,混合气变稀，气门被粘着而关闭不严;还会使积炭增加,导致散热不良和点火不良。,汽油的安定性,提高汽油安定性的措施一是通过采用新的炼制工艺，使易氧化的活泼的烃类及非烃类尽量减少；二是在汽油中加添加剂。汽油清净剂又称汽油多效清净节能添加剂，它是由多种功能剂组合而成的一种复合添加剂。通常含有：清净分散剂、抗氧防腐剂、减摩剂、防锈剂、金属减活剂和稀释剂等。国外汽油清净剂已发展到第四代，除对电控喷嘴、进气阀有清洁作用外，还可以控制燃烧室沉积物的形成。,汽油的防腐性及其评价指标,汽油中引起腐蚀的物质是硫、硫化物、有机酸、水溶性酸、碱等。汽油防腐性指标：硫含量、铜片腐蚀试验、水溶性酸或碱、酸度、博士试验等,汽油的清洁性及其评价指标,汽油的清洁性：汽油中是否含有机械杂质及水分。,2.车用汽油规格与标准,1)我国的汽油规格与标准GB179301999将车用汽油牌号划分为90号、93号、97号。过去我国的汽油是按马达法辛烷值(MON)制订牌号的，目前按研究法辛烷值(RON)确定牌号。压缩比大于7.2的汽油机适用于90号汽油，国产汽车压缩比基本都大于7.2，故我国已先后淘汰了66号汽油、70号汽油，形成以生产90号汽油为主的局面。汽油按其是否含有四乙基铅抗爆剂分为含铅汽油和无铅汽油。因为含铅汽油有毒并污染环境，国家已正式公布自1998年1月起停止生产，且2000年已实现全国汽油无铅化的目标。,车用汽油规格与标准,2)世界燃料规范世界燃料规范对无铅汽油和柴油建立以下四个不同质量类别：类：对排放污染控制没有或极少要求，适用于对汽车排放没有或无严格要求的国家和地区；类：适用于有严格排放和其他的要求的国家和地区，以及类似排放控制水平的市场要求；类：适用于对汽车排放控制要求更严格的国家和地区，以及类似的排放控制水平的市场要求。类：对排放和节油有更严格的市场要求。中国从2000年开始实行的轻型汽车排污标准(GBl47611999)相当于欧洲EURO1。2004年7月开始实施欧洲2#排放标准。若要达到欧洲号法规的排放要求，需要使用世界燃料规范中定义的类油，而我国目前所能生产的无铅汽油，其主要指标与类油有着相当的差距。我国汽油硫含量低，汽油中芳烃水平相对较低，但烯烃含量高、蒸气压偏高，含氧化合物含量低，辛烷值分布差。,3.汽油的选择,汽油主要应根据汽车使用说明书的具体要求，以在正常运行条件下发动机不发生爆震为前提，选用适当牌号。但在发动机爆震时，不要轻易决定换用高牌号汽油。,汽油的选择,发动机的压缩比是选择汽油牌号的主要依据。压缩比越大，汽油的牌号越高。压缩比在在7.0以下及7.0一8.0之间的汽油机，宜选用90号汽油；压缩比在8.0以上的宜选用93号或97号汽油。压缩比高的发动机选用低辛烷值汽油，则会引起发动机爆震，使得功率下降，油耗升高，甚至损坏发动机零部件。压缩比低的发动机若使用较高辛烷值的汽油，不仅经济上造成浪费，还会引起着火慢，燃烧时间长，以致燃烧热能不能充分转变为功率，并且还因为燃烧气体的温度过高，高温废气可能烧坏排气门或排气门座。,汽油的选择,当代汽车发动机结构正在不断趋于完善，很多压缩比超过8的汽油机，使用90号汽油仍能正常工作。我国国产汽油的实测辛烷值一般要比标定的高一个单位以上，所以，要求使用研究法辛烷值91号汽油的汽车，一般均为可使用国产90号汽油。只有在90号汽油抗爆性不能满足车辆正常运行要求时，可考虑加用93号汽油。造成发动机爆震的因素(在发动机压缩比一定时)除与选用的汽油牌号有关外，尚与其它一些因素有关。因此，在发动机爆震时，应先查明原因，采取措施消除引起爆震的各种因素，而不要轻易决定换用高牌号汽油。,4.汽油的使用技术,1)汽油在供应上一时不能满足要求时，可以选择牌号相近的汽油代用。当汽油机使用辛烷值低于要求的汽油时，可适当推迟点火时间，并注意勿使发动机超负荷工作，以免发生爆震；当汽油机使用辛烷值高于要求的汽油时，可将点火时间适当提前些，以充分发挥较高辛烷值汽油的效能，提高发动机功率，降低油耗。2)要根据汽车行驶地区的海拔高度，在没有换用汽油牌号的条件下，应及时调整点火提前角。汽车从平原(或高原)地区驶入高原(或平原)地区后，应及时将点火提前角适当提前(或推迟)一些。,汽油的使用,3)区分季节选择汽油的蒸发性，冬季应选择蒸气压较大的汽油，夏季应选择蒸气压较小的汽油。汽车在夏季高温或高原地区行驶时，易发生气阻现象，应加强发动机室的通风散热，用绝热材料将输油管和汽油泵同排气管道隔开。如已发生气阻，则可向汽油泵、输油管及进气管上浇洒冷水，或停车使发动机自然降温。因此，如选用蒸发性较小、饱和蒸气压较低的汽油，也可防止气阻现象的产生。4)修理发动机时，应彻底清除进、排气管，进、排气门及燃烧室中的积炭，使其表面光滑，可降低汽油在使用中产生结胶的趋向。,汽油的使用,5)汽油中也不可掺入煤油或柴油使用，因煤油或柴油蒸发性和抗爆性不好，掺合使用将会引起发动机爆震，同时会严重破坏发动机的正常润滑条件，造成发动机损坏。6)长期存放后已变质的汽油不应使用，否则，将导致发动机油路结胶严重，使气门粘着而关闭不严，积炭严重。此外，应经常使油箱充满油，减少汽油与氧气的接触面积，同时，应注意保持油箱盖通气阀作用良好，注意按要求定期清洗油箱与汽油滤清器。7)注意加油时的清洁，避免机械杂质、其他油品或水分混入燃油中8)汽油易蒸发，易燃烧，易爆炸，易产生静电，有一定毒性，使用中应注意防火、防爆，避免中毒。,汽油的使用,9)蒸发性变差后的汽油的使用10馏出温度比标准高5以下时，可用于夏秋季；如10馏出温度比规定标准高5以上时，则只能用于盛夏季节，且要求20馏出温度不能高于100。50馏出温度超过标准时，一般不会严重影响使用效果。但要求驾驶员必须细心操作，发动机起动后不要急于带负荷运转，适当延长升温时间。加速时要稍放慢加速踏板的动作，使加速平稳。90馏出温度和终馏点比标准高5以下时，一般不会引起什么后果。如终馏点高于标准20以上时，该汽油不宜使用。10)土炼油生产的汽油不经过二次加工，质量差，抗爆性差，安定性差，不得使用。,汽油的规格的发展趋势，辛烷值越来越高，如英国超级汽油，辛烷值100.5，优质汽油辛烷值97.5,二柴油,为了保证发动机具有良好的使用性能，必须控制轻柴油的一些性质，如粘度、十六烷值、低温流动性、含硫量、芳烃含量、残碳等。轻柴油的性质与发动机性能的关系很复杂，有时其要求还是互相矛盾的。例如，评价轻柴油着火性能的指标是十六烷值，它和发动机的低温起动性、排放有关；而发动机的低温起动性除与十六烷值有关外，还与柴油的低温流动性、挥发性有关。,1柴油的牌号及规格,我国的轻柴油规格执行GB2522000轻柴油标准。柴油等级：优级品一级品与合格品6个牌号(按凝固点分):10#、5#、0#、-10#、-20#、-35#和-50#。10号柴油表示其凝点不高于10。,GB2522000轻柴油是对GB2521994轻柴油的修定，主要变化有：(1)在标准中质量水平只设一个档次（GB2521994轻柴油按硫含量划分质量等级，即优等品、一等品、合格品。(2)增设5号轻柴油牌号，使牌号总数达到7个。(3)把硫含量修定为不大于02(mm)，并增加其测定方法。(4)取消水溶性酸或碱和硫醇硫项目。(5)氧化安定性总不溶物修定为不大于25mg100mL，并把其列为保证项目。(6)把十六烷值的注改为“由中间基或环烷基原油生产的各号轻柴油十六烷值允许不小于40”。(7)把闪点指标分别由不低于65、60和45修定为不低于55、55和45。,柴油的牌号及规格,2)车用柴油标准（GB/T191472003）参照欧洲EN5901998车用柴油标准制定，要求柴油车的排放达到欧洲号标准。这个标准主要规定了车用柴油硫含量由GB2522000轻柴油的不大于0.2%降为不大于0.05%，对氧化安定性也作了具体规定。,我国轻柴油规格(GB2521994),2柴油的评价指标：发火性燃烧性能指标：十六烷值1000rpm十六烷值354010001500十六烷值40451500以上十六烷值4560十六烷值不能太高，太高时低温流动性差蒸发性闪点、馏程低温流动性凝点，浊点，冷滤点（高于凝点46）加降凝剂，冷滤点高于凝点1015低温流动性影响供油量雾化质量润滑及流动性安全性应有较好的氧安定性和热稳定性防腐性：柴油的腐蚀性影响比汽油要大清洁性：用灰分，水分和机械杂质等项指标确定,1）.低温流动性,概念：柴油在低温条件下所具有一定流动状态的性能。重要性：关系到柴油机燃料供给系在低温下的正常供油关系到柴油在低温下的贮存、运输、倒装等作业的正常进行。评定指标：凝点、浊点和冷滤点。,凝点,概念：试样在规定温度下冷却至停止移动时的最高温度,以表示。意义：柴油的凝点直接影响着柴油在各种气候条件下的使用特性,我国轻柴油就是按其凝点的不同来划分牌号的。,浊点,概念：在规定的条件下,清晰的液体石油产品由于蜡晶体的串现而呈雾状或浑浊时的温度,以表示。意义：柴油达到浊点后虽未失去流动性,但在燃料系中易造成油路堵塞使供油出现故障。,冷滤点,概念：在规定的条件下,20mL试样开始不能通过过滤器时的最高温度,以。柴油的冷滤点与柴油实际使用的最低温度有良好的对应关系,可作为根据气温条件选择柴油的依据。注意：与柴油的低温使用性能有直接对应关系的是柴油的冷滤点,改善低温流动性的方法,主要途径：在柴油中添加流动改进剂其他方法:脱蜡和掺兑裂化煤油,各国在采用时凝点、浊点、冷滤点有所不同，日本用凝点评定，美国用浊点评定，欧洲国家中多采用冷滤点来评定，我国用凝点和冷滤点评定。,2）.燃烧性,柴油的燃烧性主要是抗粗暴的能力。燃烧性好的优点自燃点低，着火延迟期短，整个燃烧过程发热均匀，气体压力升高平缓，最高压力较低。燃烧性的评定指标：十六烷值指数,燃烧性,粗暴现象：若着火延迟期过长，则在气缸内积聚并完成燃烧准备的柴油就多，以致造成大量的柴油同时燃烧，使气缸压力急剧升高，发动机运转不平稳，发出异响。粗暴后果：使曲柄连杆机构承受过大的冲击力作用，产生强烈的金属敲击声，加速零件的磨损和损坏，发动机功率下降、油耗增加。,十六烷值,提高柴油十六烷值的方法,用硫酸或选择溶剂除去柴油中的芳香烃用石蜡基原油直按蒸馏制取柴油向柴油中添加能提高十六烷值的添加剂,柴油机的工作粗暴与汽油机的爆震的区别,汽油机的爆震是部分混合气生成过氧化物，自行燃烧而致，一般发生在燃烧末期；而柴油机工作粗暴是喷入的燃料积聚过多同时自燃造成压力增长过快，一般发生在燃烧的初期。汽油机若提高压缩比或增高气缸温度会促发爆震，而柴油机若提高压缩比或增高气缸温度却能减轻其工作粗暴的倾向。汽油中的正构烷烃易使汽油机发生爆震，而对于柴油而言，所含的正构烷烃却能减轻柴油机工作粗暴。柴油机要求使用易于自燃即自燃点低的燃料，而汽油机则要求使用不易氧化、自燃点高的燃料。,为了保证柴油机的动力性和经济性，燃烧过程必须在活塞位于压缩行程上止点附近迅速完成，要求喷油持续时间极为短促。在既定的燃烧室和喷油设备条件下，柴油的雾化和蒸发性决定了混合气形成的速度和质量。评价指标：馏程和闪点,3）.雾化和蒸发性,馏程,50%馏出温度越低：说明柴油中的轻质馏分含量多，柴油机易于起动。但轻质馏分含量过多会使柴油蒸发太快,易引起全部柴油迅速燃烧,使得柴油机工作粗暴,馏程,馏程,90%与95%馏出温度越低：说明柴油中重质馏分含量低,使柴油的燃烧更加充分。好处：提高柴油机动力性,减少磨损，避兔发动机产生过热现象,使油耗降低。GB252一87规定柴油的50%馏出温度不高于300;90%馏出温度不高于355;95%馏出温度不高于365。,概念：石油产品在一定试验条件下加热后,当油料蒸气与周围空气形成的混合气接近火焰时,开始发出闪火时的温度。分类：根据测定仪器之不同,又分为开口闪点与闭口闪点两种。,闪点,闪点,柴油的闪点既是控制柴油蒸发性的指标,也是确保柴油安全性的指标。闪点低的柴油,其蒸发性好,但柴油的闪点也不能过低。因为:其一,闪点过低,会导致柴油机工作粗暴。其二,柴油的闪点又是柴油储运及使用中的安全指标。,闪点,液体燃料多采用闭口闪点,在同样条件下闭口闪点要比开口闪点约低1020。用馏程与闪点两个指标相互配合,主要是控制柴油轻重馏分适宜,以满足使用要求。GB252一87规定10号、0号、-10号及-20号柴油闪点不低于65;-35号、-50号柴油闪点不低于45。,柴油粘度对柴油机工作的影响有：,影响供油量影响雾化质量影响供油系精密偶件的润滑,5）安定性,安定性：柴油在运输、贮存和使用中保持颜色、组成和使用性能不变的能力主要要求柴油有较好的热安定性和氧化安定性。评定指标：碘值、色度、氧化安定性、实际胶质、10蒸余物残炭和喷油器清洁度。,6）腐蚀性,柴油中腐蚀性物质：硫、硫醇硫、有机酸、水溶性酸或碱。柴油属中等馏分，存在于柴油中的硫、硫酸硫的含量较多，对零件的腐蚀作用强，而且会促进发动机沉积物的生成。腐蚀性的评定指标：硫含量、硫醇硫含量、酸度和铜片腐蚀试验。,柴油中的硫化物的危害,燃烧过程中生成SO2、SO3，与水蒸气反应生成硫酸，燃烧室和排气系统产生腐蚀性磨损；对气缸壁上的发动机油和尚未燃烧的柴油起反应，加速烃类聚合反应，生成积炭。积炭增多使磨损增加，导致发动机功率下降和燃料消耗增加。在铁被腐蚀时，因生成硬度很大的硫酸铁又引起滑动表面的磨料磨损；柴油含硫过多，会加速润滑油的老化，并使过滤器上的沉渣量、润滑油的残碳值增加；增加柴油发动机的排放污染。世界汽车燃油规范要求二类柴油的硫含量不大于0.03（mm）。,我国柴油的质量与国外的差距,我国柴油的质量与国外差距较大，主要表现在硫含量和十六烷值上。国外规格大多要求硫含量小于005，有的国家和地区甚至提出小于0.010.03的要求。我国初步提出第一步先将硫含量普遍降至0.2以下，部分大城市车用柴油要求小于0.05，这一要求是比较合理的。对柴油十六烷值的要求不十分统一，一般要求4550，这一要求我国基本能满足。,根据我国对汽车排放的要求，需要使用该规范的类油。以类油与我国柴油规格的优等品相比，仍有相当大的差距，如世界标准的硫含量为0.03，而我国优等品的硫含量才达到0.2，相距甚远；二类柴油的十六烷值为53，而我国仅为45。,3.轻柴油的选择,柴油的选用依据：柴油机的构造、性能、工作状态和环境温度。,轻柴油的选择1）根据当地风险率为10%的最低气温选择柴油牌号轻柴油的选择就是按照风险率为10的最低气温进行牌号的选择。某月风险率为10的最低气温值，表示该月中最低气温低于该值的概率为0.1，或者说该月中最低气温高于该值的概率为0.9，也可说最低气温低于该温度的可能性不超过1/10。掌握本地区内风险率为10的最低气温不仅是选择轻柴油牌号的依据，也是选择发动机油、车辆齿轮油和制动液的依据。,轻柴油选用表,4.轻柴油的使用技术,不同牌号的柴油，由于它的质量指标，除凝点外基本相同，因而可以掺和使用，以调整凝点。但应注意，凝点的掺兑不呈加减关系。凝点较高的柴油中可掺入裂化煤油(1040)以降低其凝点，如在0号柴油中掺入40的裂化煤油，可获得10号柴油。掺兑时要搅拌均匀。但随着添加抗磨剂的低硫柴油的普遍使用，不同厂家、不同牌号的柴油能否掺和，应通过试验确定。柴油中不能掺入汽油，柴油中掺入汽油后，发火性能将显著变差，导致发动机启动困难甚至不能起动，即使能启动也会造成发动机工作粗暴。为改善柴油机低温启动性的启动燃料不能直接加注于柴油箱中，以免引起气阻甚至火灾。,轻柴油的使用技术,选用的轻柴油在加入油箱前要注意清洁，确保其清洁度。柴油加入油箱前，一定要充分沉淀(不少于48h)，仔细过滤，以除去杂质，切实保证净化，以保证柴油机燃料供给系统的高压油泵和喷油嘴等精密部件，不被磨坏或出故障，延长其使用寿命。加油过程中要避免使用不干净的加油器具，避免其它人为加油污染。目前先进的柴油机电控高压共轨系统的喷油压力已达到140160MPa，系统中有高压的供油泵，且许多摩部件处在高压下工作。可以说柴油的清洁程度决定了电控高压共轨系统的工作寿命每日作业完毕后，应将油箱加满，减少空气中水蒸气冷凝成水，侵入油中。每日工作前，应排放油箱中的积水。,轻柴油的使用技术,要按照保养规程规定，及时清洗或更换柴油滤清器滤芯，并定期清洗柴油箱。特别要注意的是：采用目前先进的电控高压共轨系统的柴油机，在更换新滤清器滤芯时不能在滤芯中直接加柴油，因更换新滤芯而存在于供油系统中的空气只能通过手动排气装置排出。冬季使用桶装高凝点柴油时，不得用明火加热，以免爆炸。低温条件下起动时可以采取预热措施，如对进气管、机油及蓄电池预热，也可采用馏分轻、蒸发性好又具有一定十六烷值的低温起动液（主要成分是乙醇，易在柴油内自燃），低温起动液不能加入油箱与柴油混用，否则易形成气阻甚至火灾。,三重柴油与燃料油,一）重柴油的规格牌号和质量指标1重柴油按凝点分为10号、20号、30号三个牌号。其表示方法与轻柴油表示方法相同，如10号重柴油表示其凝点不高于10，以此类推，其规格牌号和质量指标请参阅GB44577，1988年确认。2重柴油的选用重柴油是中、低速柴油机的燃料，也可用于导热油加热炉，沥青脱桶器，沥青混合料拌和设备等加热设备，但使用时必须预热和过滤。重柴油牌号选用原则：10号用于500-1000rmin的中速柴油机；20号用于300-700rmin的中速柴油机；30号用于300rmin以下的低速柴油机,重柴油与燃料油,二）燃料油1。规格牌号燃料油通常称为重油。燃料油按80C时运动粘度分别为20、60、100、200、250五个牌号1燃料油的用途：20号用在较小喷嘴的燃烧炉上(30kgh以下)；60号用在中等喷嘴的船用蒸汽锅炉或工业用炉上；100号用在大型喷嘴的陆用炉或具有预热设备的炉上；200号用在与炼油厂有直接管线送油的具有大型喷嘴的上；250号用在发电厂等大型锅炉、工业窑炉以及炼钢炉等处。2质量要求：要求燃料油具有良好的雾化性能和低腐蚀性，并含有较少的沥青质和胶质，以使燃料油充分燃烧，减少结焦，延长炉子的使用寿命。,重柴油与燃料油,3注意事项：(1)要根据炉膛和喷嘴结构的特点及设计要求，选用适当粘度和质量的燃料油。(2)200号以上的燃料油，用油罐车输送时，必须在有保温层和通蒸汽的加热盘管或套层，以及有蒸汽加热卸车的条件下使用。(3)燃烧200号以上燃料油的装置必须具备使燃料油预热到90100的加热设备，使燃料油完全熔化并使粘度降低到喷油嘴设计规定的粘度后方能使用。,发动机润滑油按用途主要分为汽油润滑油、柴油润滑油和二冲程汽油润滑油三大类。汽油机油又分为车用汽油机油、二冲程汽油机油和航空活塞式汽油机油；柴油机油又分为汽车、拖拉机和固定式柴油机油，铁路内燃机车柴油机油和船用柴油机油。润滑油的作用：润滑、冷却、清洁、防腐、密封、减应。,63发动机润滑油的运用技术,润滑部位温度很高（如第一道活塞环处约为200300），冬季室外停车后，油底壳里润滑油的温度与大气温度一样低。高温时发动机油容易氧化、裂解，产生积炭、漆膜等高温沉积物，高温还会使发动机润滑油粘度降低，不易形成流体润滑。低温时发动机润滑油粘度增大，使发动机起动困难，磨损严重。燃气最高压力可达59MPa，活塞环对气缸的侧压力约为25MPa，活塞裙部对气缸的侧压力为1.01.2MPa。活塞在气缸中的速度变化大（活塞平均速度可达1015ms，且活塞在上下止点时速度为0），因此摩擦表面难以形成理想的润滑状态，会产生异常磨损和擦伤。与可燃混合气和燃烧废气接触的零件(如气缸、气缸盖、活塞组等)将受到化学腐蚀。发动机油的高温氧化、曲轴箱窜气、杂质和沉积物的混入，会促进发动机润滑油劣化变质。,发动机润滑油的运用技术,一、发动机润滑油的工作条件,对润滑油的性能要