汽车基础运行及材料 5

汽车运行材料（第4版）VehicleRunningMaterial绪论所谓汽车运行材料是指在车辆运行过程中使用周期较短，消耗费用较大，对车辆使用性能有较大影响的一些非金属材料。

主要包括车用汽油、车用轻柴油、车用替代燃料、发动机润滑油、车辆齿轮油、汽车液力传动油、车用润滑脂、汽车制动液、液压系统用油、车用其他工作液、汽车轮胎等，着重就汽车运行材料的主要使用性能、评价指标或方法、特点、规格、标准、发展趋势、选用技术以及合理使用对车辆性能的影响进行论述。汽车运行材料车用燃料车用润滑油车用工作液汽车轮胎发动机润滑油车辆齿轮油车用润滑脂上述汽车运行材料跟石油有密切的关系，所以认识和了解石油对研究汽车运行材料有重要的作用。汽车液力传动油汽车制动液液压系统用油发动机冷却液尿素水溶液空调制冷剂汽车风窗玻璃清洗液车用汽油车用柴油车用替代燃料一、石油的基本知识石油是埋藏在地下的天然矿产物，未经炼制前也叫原油。石油在国民经济中占有极其重要的地位，车用燃料与润滑剂目前多为石油产品。状态颜色气味密度/g/cm3凝点/℃液体半液体黑色深棕色特殊气味0.80-0.98-50-301.石油的物理性质常温2.石油的元素组成碳氢硫氧

氮其他C83.0%—87.0%H10.0%—14.0%S0.05%—8.00%O

0.05%—2.00%N0.02%—2.00%其他：金属元素：镍、钒、铁、钾、钠等非金属元素：氯、碘、磷、砷、硅等从上面数字看出，碳、氢两种元素含量占石油元素组成的绝大部分.二者合计为96％～99％二者含量的比值(C/H)大体在6～7.5范围。国内部分油田的原油中碳、氢元素的质量分数及二者的比值

3.石油的烃类组成由碳和氢两种元素组成的化合物，叫做碳氢化合物，通常称为烃。通过大量研究证明，石油的烃类组成主要包括烷烃、环烷烃和芳香烃三类，少数石油中还含有烯烃。

甲烷乙烷环烷烃芳香烃CnH2n+2烷烃是饱和烃，分子式通式碳原子间以单键相连成链状，其余价键为氢原子所饱和。碳原子数从碳原子数从碳原子数为17

1～4的是气体

5～16的是液体，及以上的是固体，

是汽油和煤油的大都存在于柴油

主要组分和润滑油馏分中开链（1）烷烃烷烃同系物中的碳原子数不同,在常温常压下，烷烃性质的差别：相同碳原子数的正构烷与异构烷相比：正构烷烃由于碳链直线排列，因此不安定，易被空气氧化生成过氧化物，发火性好，是压燃式发动机燃料的良好成分异构烷烃结构紧凑，性质相对安定，不易被氧化生成过氧化物，发火性能差，不易发生爆燃，是点燃式发动机燃料的良好成分-

环烷烃是饱和烃，分子式通式分子内碳与碳相连且呈环状，碳的剩余键为氢所饱和。对大多数石油来说，环烷烃是主体成分。

（2）环烷烃闭链CnH2n热值略小、凝点低、润滑性好是汽油和润滑油的良好组分在高温下的发火性介于正构烷烃和异构烷烃之间环烷烃单环芳香烃多环芳香烃稠环芳香烃123分子中含有一个苯环的芳香烃分子中含有两个或两个以上独立苯环的芳香烃分子中含有两个或两个以上苯环，且苯环彼此间通过共用两个相邻碳原子稠合而成的芳香烃

凡具有的烃称为芳烃

（3）芳香烃苯环结构

芳烃燃烧温度过高氮氧化物(NOx)芳烃燃烧不充分炭烟颗粒芳香烃特性自燃点高，不易被氧化，抗爆性较好，而发火性较差。压燃式内燃机燃料的不良成分，是点燃式内燃机燃料的良好成分。对环境保护不利：

凡分子结构中含有的烃叫烯烃

分子式通式为

（4）烯烃CnH2n碳碳双键CnH2n-2辛烷值高凝点低汽油的抗爆性柴油的低温流动性烯烃尾气臭氧毒性物质各种烃类对石油产品性质的影响烃类密度自燃点辛烷值十六烷值化学安定性黏度粘温性低温性烷烃正构小低低高好小最好差(大分子）异构高高低差（多分支）好环烷烃少环中中中中好大好好多环差（多侧链）差芳香烃少环大高高低好大好中多环差（长链）差烯烃稍大于烷烃高高低差--好4.石油的非烃类组成石油中除烃类化合物以外，还有一些非烃类化合物。这些化合物有含硫化合物、含氧化合物、含氮化合物、胶质和沥青质、矿物质等。氧、硫和氮等元素总的含量，在石油中一般虽然只含有1％左右，但它们组成的化合物的含量却可达19％，甚至更多。非烃类化合物大多对原油加工和石油产品的质量带来不利影响，所以在炼制过程中都要尽可能将它们除去。（1）含硫化合物硫在石油中的含量随产地不同而相差很大，可以说是从万分之几到百分之几，甚至是百分之十几。硫在石油馏分中的分布一般是随着馏分沸点的升高而增加，并且大部分集中在残油中通常将含硫量大于2％的石油称为高硫石油，低于0．5％的石油称为低硫石油，而含硫介于0．5％-2．0％之间的石油称为含硫石油。我国石油大多数属于低硫石油和含硫石油硫的分布硫的形态元素硫(S)硫醇(RSH)二硫化物(RSSR')噻吩同系物硫醚(RSR')环硫醚硫化氢(H2S)活性硫化物非活性硫化物（2）含氧化合物石油中的含氧量一般很少，约占千分之几，个别地区石油中的氧含量较高，可达2%-3%，且均以有机化合物的状态存在。含氧化合物脂肪酸酮醛酚类环烷酸酸性氧化物中性氧化物石油酸（环烷酸）（3）含氮化合物石油中含氮量很少，一般为万分之几到千分之几。我国大多数原油的含氮量均低于千分之五。含氮化合物碱性氧化物非碱性氧化物砒啶喹啉异喹啉砒啶的同系物吡咯吲哚咔唑二者的同系物（4）胶质和沥青胶质和沥青质是一些含有C、H、O、N、S等元素的多环化合物的混合物，其结构非常复杂，大致上是一些分子量很高的杂环化合物。颜色加深抗氧化能力下降粘温性变差燃烧后形成积碳矿物质在石油中的含量一般是万分之几，甚至十万分之几。石油中矿物质燃烧后形成灰分，灰分由Si、Ca、Mg、Fe、Na、Al、Mn、V、Ni等元素组成。在未加添加剂的石油产品中，其灰分越大，质量越差。（5）矿物质5.石油的馏分组成馏分产生位置性质蒸发温度/℃碳原子个数环烷烃和芳香烃环数烷烃的质量分数正构烷烃异构烷烃汽油馏分分馏塔上部轻质35--2005--11稍多单环50%煤油馏分和柴油馏分分馏塔中部中质200--35011--20稍多单环双环三环40%润滑油馏分分馏塔下部重质350--50020--36稍多三环以上40%馏分就是石油在分馏过程中所得到的蒸馏物。6.石油的分类（1）原油的密度石油轻质石油中质石油重质石油密度小于0.878g/cm3密介于0.878--0.884g/cm3密度大于0.884g/cm3（2）硫含量石油低硫石油含硫石油高硫石油硫的质量分数低于0.5%硫的质量分数介于0.5%--2.0%之间硫的质量分数大于2.0%

我国原油多为低硫原油（3）蜡含量石油低蜡石油含蜡石油多蜡石油凝点低于-16℃凝点介于-15℃--20℃凝点大于21℃（4）胶含量石油低胶石油含胶石油多胶石油胶的质量分数低于17%胶的质量分数介于18%--35%之间胶的质量分数大于35%（5）特性因数K原油石蜡基原油中间基原油环烷基原油

K=12.1-12.91.含蜡量较高，凝点较高，密度较小；2.直馏汽油的辛烷值较低；3.直馏柴油的十六烷值较高；4.制得的润滑油粘温性能较好

K=11.5-12.11.含有一定数量的烷烃、环烷烃和芳香烃；2.性质介于石蜡基原油和环烷基原油之间

K=10.5-11.5

1.含有较多的环烷烃，凝点较低，密度较大；2.直馏汽油的辛烷值较高，直馏柴油的十六烷值较低，制得的润滑油粘温性能较差T为原油馏分的平均沸点，以热力学温度表示（6）关键馏分特性石油石蜡基原油中间基原油中间-石蜡基原油中间-环烷基原油环烷基原油环烷-中间基原油石蜡-中间基原油7.石油的炼制方法常压蒸馏减压蒸馏热裂化催化裂化加氢裂化催化重整烷基化延迟焦化常用的石油炼制方法：（1）常压蒸馏常压蒸馏是根据组成石油的各类烃分子的沸点不同，利用加热、蒸发、冷凝等步骤对石油进行的直接分馏。油泵常压蒸馏塔加热炉汽油煤油柴油重柴油重油常压蒸馏流程图石油气体（2）减压蒸馏减压蒸馏是利用“物质的沸点随外界压力减小而降低”的原理，通过降低蒸馏的压力，来降低石油中烃分子的非典，从而将常压蒸馏得到的重油再进行分馏的加工过程油泵减压蒸馏塔加热炉轻润滑油中润滑油重润滑油减压渣油减压蒸馏流程图（3）热裂化

热裂化是利用500℃左右的高温使重油一类的大分子烃受热分解裂化成小分子烃的加工过程。裂化气汽油柴油渣油（4）催化裂化

催化裂化是在催化剂硅酸铝或分子筛的左右和450-510℃的高温条件下，通过对原料油进行裂化、异构化、芳构化、氢转移等反应，使沸点较高的大分子烃裂化为小分子烃的加工工艺。石油气汽油轻柴油普遍应用（5）加氢裂化

加氢裂化是在370-430℃的高温和10-15MPa的高压，并有钨、钼、镍等催化剂的作用下，加入氢气，对原料油进行加氢裂化和异构化等反应，从而使重质油转变成饱和的轻质油的一种炼制方法。汽油柴油润滑油抗爆性好，腐蚀性低发火性能好，凝点低粘温性能好

当裂化原料不适合采用催化裂化时（6）催化重整

催化重整是对直馏汽油馏分中的正构烷烃和环烷烃，在催化剂作用下，通过进行异构化、芳构化、脱氢等反应，使其烃分子结构进行重新排列而转化为异构烷烃和芳香烃，从而获得高辛烷值汽油。铂重整铂铼重整铂锡重整多金属重整（7）烷基化

烷基化是指在催化剂作用下，烷烃与烯烃之间发生的化学加成反应。常用的催化剂是浓硫酸或氢氟酸。各种丁烯组分异辛烷车用汽油的理想调和组分异丁烷（8）延迟焦化

延迟焦化是为了充分利用能源，以获得更多的轻质油，对减压渣油进行深度加工的一种炼制方法。裂化原料油（25%--35%）汽油（10%--20%）柴油（25%--35%）石油焦（15%--20%）可作为催化裂化和加氢裂化等二次加工的原料含有大量的不饱和烃，安定性差，易变质，须精制焦化装置的独有产品，可用作炼钢用的电极及冶金工业燃料等8.石油产品的精制方法在一定温度、压力和催化剂作用下，利用加氢除去油中的硫、氮、氧、等有害成分，并使不饱和烃变为饱和烃。在电场作用下，对油品进行酸洗和碱洗，以除去油中不良成分。用选择性好、溶解能力强的溶剂将原料油中的胶质和环烷酸等不良成分溶解并抽取出来利用白土吸附能力强且选择性好的特点，让白土与油品充分混合，将油中胶质和酸渣等吸附在微孔表面，并经过滤得到精制油品在一定温度和压力等条件下，是原料油与氢气混合后，进入载有催化剂的反映器中进行加氢反应，除去油料中的含氧化合物、含氮化合物等，并使不饱和烃加氢饱和。加氢补充精制白土补充精制溶剂精制加氢精制电化学精制

将焦化汽油、催化裂化汽油、轻柴油等轻质燃料中带有恶臭味的硫醇除掉。利用溶剂和冷冻室润滑油原料中的蜡结晶并予以分离。利用尿素和正构烷烃生成固体络合物，采用过滤方式把固体络合物从油品中分离出来，已达到脱蜡目的。利用分子筛的选择性吸附和均一孔的特点，找一空隙刚好比蜡分子直径大而又比异构烷烃和芳香烃的分子直径小的分子筛，让它选择性的吸附蜡却不能吸附异构烷烃和芳香烃等组分，达到脱蜡的目的。利用某种微生物能有选择性地以石油中正构烷烃为营养，并把正构烷烃转化为蛋白质已达到脱蜡的目的。分子筛脱蜡溶剂脱蜡尿素脱蜡微生物脱蜡脱硫醇精制二、辅助添加剂石油添加剂按应用场合可分为润滑剂添加剂、燃料添加剂、复合添加剂和其他添加剂四部分。润滑剂添加剂按照作用分为清净分散剂、抗氧抗腐剂、极压抗磨剂等9组。燃料添加剂按作用分为抗爆剂、防冰剂、抗静电剂、染色剂等15组。复合添加剂按油品分为汽油机油复合剂，柴油机油复合剂、通用汽车发动机油复合剂、车辆齿轮油复合剂等12组。

1.石油产品添加剂分类为与国际标准化组织标准一致，我国参照国际标准ISO/DIS8681-1985，制定了GB498-1987《石油产品及润滑剂的总分类》，GB7631-2008《润滑剂和有关产品（L）的分类》等国家标准。2.石油添加剂品种命名及代号类别各类别的含义类别各类别的含义F燃料L润滑剂和有关产品S溶剂和化工原料W蜡B沥青C焦本分类体系的产品是用统一的格式命名的，产品的整体名称组成（一组符号）如下：类－品种数字类——石油产品和有关产品的类比用一个字母表示（上表），该字母与其他符号用短线相隔。品种——由一组英文字母所组成，其首字总是表示组别，任何后面所跟的字母单独存在时有无含义，应在有关组或品种的详细分类标准中给予明确规定

石油添加剂品种命名由三部分组成：组号+品种名称+组别名称例：1

01

清净剂石油添加剂统一代号由三部分组成：T+组号+品种名称例：T

16

01

组别名称低碱值石油磺酸钙品种清净剂组号二聚酸和磷酸酯品种抗磨剂组号石油添加剂标志3.润滑添加剂把已沉积在发动机部件上的积碳、漆膜等洗涤下来，保证发动机部件清洁干净抑制油品的氧化过程，钝化金属的催化作用，保护零部件不受酸的腐蚀润滑机件，减少机件间的摩擦和磨损，防止金属烧结改善润滑性能，降低摩擦面的摩擦因数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黏度指数改进剂防锈剂降凝剂抗泡沫剂改善油的粘温性能防锈降低凝点，改善润滑油在低温条件下的流动性能抑制起泡或迅速消泡4.燃料添加剂抗爆剂十六烷值改进剂低温流动性改进剂提高车用汽油辛烷值提高柴油十六烷值改善柴油的低温流动性清净分散剂抗氧防胶剂金属钝化剂使氧化胶质溶于油中，保持燃油供给系统和喷嘴的清洁提高燃油的抗氧化能力抑制金属的催化作用，提高汽油氧化安定性三、研究汽车运行材料的意义——为什么学行车安全以及对环境的污染程度关系到运行材料的数量消耗和资源的充分利用关系到汽车运行性能的发挥汽车的耐久性、运输效率和使用维修成本

1.汽车运行材料关系到环境保护汽车排放污染物是指汽车排放物中污染环境的各种物质，主要有一氧化碳、碳氢化合