第三章 車用輕柴油

1、第三章第三章 車用輕柴油車用輕柴油 一、低溫流動(dòng)性 柴油在低溫條件下所具有一定流動(dòng)狀態(tài)的性 能，叫做柴油的低溫流動(dòng)性。要求柴油具有 良好的低溫流動(dòng)性。 第一節(jié) 輕柴油的使用性能 ?柴油中的烴分子一般含有柴油中的烴分子一般含有1623個(gè)碳原子，個(gè)碳原子， 其中一部分為石蠟，通常在柴油中呈溶解狀 態(tài)存在。當(dāng)溫度降低時(shí)，石蠟開始結(jié)晶析出 形成石蠟結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)延展到全部柴 油中，使其流動(dòng)阻力增加，甚至失去流動(dòng)性。 ? 柴油的低溫流動(dòng)性，不僅關(guān)系到柴油機(jī)燃料柴油的低溫流動(dòng)性，不僅關(guān)系到柴油機(jī)燃料 供給系在低溫下能否正常供油，而且與柴油 在低溫下的貯存、運(yùn)輸、倒裝等作業(yè)能否正 常進(jìn)行都有著密切的關(guān)系

2、。 ?在柴油中添加流動(dòng)改進(jìn)劑是改進(jìn)柴油低 溫流動(dòng)性的主要途徑。其作用機(jī)理是， 在低溫下靠與柴油中析出的石蠟發(fā)生共 晶、吸附作用，抑制石蠟結(jié)晶的生長， 從而改善了柴油的低溫流動(dòng)性。國產(chǎn)柴 油流動(dòng)改進(jìn)劑代號(hào)為T1804，化學(xué)名稱 是聚乙烯醋酸乙烯酯。 ? 柴油低溫流動(dòng)性的評(píng)定指標(biāo)是凝點(diǎn)、濁 點(diǎn)和冷濾點(diǎn)，我國只采用凝點(diǎn)和冷濾點(diǎn)。 ?二、燃燒性二、燃燒性 柴油的燃燒性主要是抗粗暴的能力。 若著火延遲期過長，則在氣缸內(nèi)積聚并完成燃燒 準(zhǔn)備的柴油就多，以致造成大量的柴油同時(shí)燃燒， 使氣缸壓力急劇升高，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，發(fā)出 異響，這種不正常燃燒現(xiàn)象，叫做粗暴。柴油機(jī) 工作粗暴的后果與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃一樣，會(huì)

3、使曲 柄連桿機(jī)構(gòu)承受過大的沖擊力作用，產(chǎn)生強(qiáng)烈的 金屬敲擊聲，加速零件的磨損和損壞，發(fā)動(dòng)機(jī)功 率下降、油耗增加。柴油機(jī)的燃燒狀況與噴油裝 置的噴油特性、燃燒室結(jié)構(gòu)型式、運(yùn)行條件和柴 油的燃燒性有關(guān)，要求柴油具有良好的燃燒性。 ? 燃燒性良好的柴油，其自燃點(diǎn)低，燃燒性良好的柴油，其自燃點(diǎn)低， 在著火延遲期，燃燒室的局部易 于形成高密集度的過氧化物，成 為著火中心，故著火延遲期短， 整個(gè)燃燒過程發(fā)熱均勻，氣體壓 力升高平緩，最高壓力較低。 柴油燃燒性的評(píng)定指標(biāo)是十六值 和十六烷指數(shù)。 ?三、霧化和蒸發(fā)性 ? 為了保證柴油機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，燃燒過程 必須在活塞位于壓縮行程上止點(diǎn)附近迅速完成， 要求

4、噴油持續(xù)時(shí)間極為短促，只有150300。 曲軸轉(zhuǎn)角，混合氣形成時(shí)間只有汽油機(jī)的1 20l30，在既定的燃燒室和噴油設(shè)備條件下， 柴油的霧化和蒸發(fā)性決定了混合氣形成的速度和 質(zhì)量。 但是，柴油的霧化和蒸發(fā)性過強(qiáng)，不僅 貯存和運(yùn)輸中蒸發(fā)損失大，而且安全性差，所以， 要求柴油具有較好的霧化和蒸發(fā)性。 柴油霧化 和蒸發(fā)性的評(píng)定指標(biāo)是餾程、運(yùn)動(dòng)粘度、密度和 閃點(diǎn)。 ?四、安定性四、安定性 ?柴油的安定性是指柴油在運(yùn)輸、貯存和使用過程中保持 顏色、組成和使用性能不變的能力。柴油應(yīng)有良好的安 定性。定性。 ?柴油的安定性不好，就會(huì)氧化結(jié)膠，會(huì)在燃燒室內(nèi)生成 積炭、膠狀沉積物，附在活塞項(xiàng)和氣門上，甚至造成氣

5、門關(guān)閉不嚴(yán)。還會(huì)使燃油濾清器堵塞，在噴油器針閥上 生成漆狀沉積物，造成針閥粘滯，形成積炭，使噴霧惡 化，甚至中斷供油，干擾正常燃燒，從而使排放污染增 加。加。 ?影響柴油安定性的主要因素是柴油中所含的不安定組分， 主要是二烯烴、烯烴等不飽和烴。柴油的餾分過重，環(huán) 烷芳烴和膠質(zhì)含量增加安定性也變差。烷芳烴和膠質(zhì)含量增加安定性也變差。 ? 柴油安定性的評(píng)定指標(biāo)是碘值、色度、氧化安定性、 實(shí)際膠質(zhì)、實(shí)際膠質(zhì)、10蒸余物殘?zhí)亢蛧娪推髑鍧嵍取Ｕ粲辔餁執(zhí)亢蛧娪推髑鍧嵍取??五、腐蝕性 ? 柴油中腐蝕性物質(zhì)有硫、硫醇硫、有機(jī)酸、水 溶性酸或堿。由于柴油屬于中等餾分，存在于柴 油中的硫、硫醇硫的含量較多，對(duì)零

6、件的腐蝕作 用強(qiáng)，而且會(huì)促進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)沉積物的生成。 ?柴油腐蝕性的評(píng)定指標(biāo)是硫含量、硫酸硫含量、 酸度和銅片腐蝕試驗(yàn)。 ?六、無害性 ?柴油中的芳烴含量、硫含量，對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排 放污染影響很大。柴油中的芳烴（特別是多環(huán)芳 烴）含量對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)顆粒物的排放影響最大。 ?七、清潔性七、清潔性 ?柴油機(jī)的燃料供給系有許多精密偶件，如噴油泵 的柱塞副間隙儀為的柱塞副間隙儀為0.00150.0025mm若柴油中若柴油中 混入堅(jiān)硬的雜質(zhì)，就會(huì)堵塞油路并使發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)件 產(chǎn)生磨料磨損。同樣，水分的存在能增加硫化物 對(duì)金屬零件的腐蝕作用。對(duì)金屬零件的腐蝕作用。 ? 柴油清潔性的評(píng)定指標(biāo)是水分、灰分和機(jī)械雜 質(zhì)。質(zhì)

7、。 第二節(jié) 輕柴油低溫流動(dòng)性的評(píng)定指標(biāo) ?一、凝點(diǎn) ?1凝點(diǎn)的概念 ?石油產(chǎn)品在試驗(yàn)條件下，冷卻到液面不能移動(dòng)的 最高溫度，叫做凝點(diǎn)。 ? 石油產(chǎn)品隨溫度降低會(huì)失去流動(dòng)性，是因?yàn)槿?在油品中的石蠟發(fā)生結(jié)晶所引起的。冷卻到某一 臨界溫度時(shí)，石蠟開始形成小結(jié)晶體，再進(jìn)一步 冷卻時(shí)，油品中分出石蠟的現(xiàn)象加劇，并使各單 位微粒的結(jié)晶聚合起來，形成所謂的石蠟結(jié)晶網(wǎng) 絡(luò)。在凝固過程中，這種網(wǎng)絡(luò)延伸到全部油中， 使油品流動(dòng)阻力逐漸增加，以致最后使油品失去 流動(dòng)性。 ?我國柴油的牌號(hào)是按凝點(diǎn)劃分的。 ?二、濁點(diǎn) ?1濁點(diǎn)的概念 ?對(duì)柴油冷卻，開始析出石蠟晶體，使柴油失去透 明時(shí)的最高溫度，叫做柴油的濁點(diǎn)。 ?

8、 美國、俄羅斯、法國等國家采用濁點(diǎn)作為柴油 低溫流動(dòng)性的評(píng)定指標(biāo)。 ? 柴油雖已達(dá)到濁點(diǎn)，但仍能有效地通過柴油濾 清器的濾網(wǎng)，保證正常供油，只有冷卻到濁點(diǎn)下 某一溫度時(shí)，才影響柴油機(jī)的正常工作。換言之， 濁點(diǎn)不是柴油的最低使用溫度。 ?三、冷濾點(diǎn) ?1.冷濾點(diǎn)的概念 ?在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，試油不能以20mL/min 的 流量通過一定規(guī)格過濾器的最高溫度，叫做冷濾 點(diǎn)。 ?冷濾點(diǎn)是選擇柴油低溫流動(dòng)性的依據(jù)，因?yàn)槔錇V 點(diǎn)的測定條件是模擬發(fā)動(dòng)機(jī)工作情況確定的，近 似于實(shí)際使用條件，能較好地判斷柴油可能使用 的最低溫度，一般地說柴油的冷濾點(diǎn)相當(dāng)于最低 使用溫度。例如50號(hào)柴油的冷濾點(diǎn)為44， 則可在最

9、低氣溫為44以上地區(qū)使用。 第三節(jié) 輕柴油霧化和蒸發(fā)性的評(píng)定指標(biāo) ?一、餾程 ?柴油的餾程采用50、90和95蒸發(fā)溫度。 柴油的50蒸發(fā)溫度越低，說明柴油中的輕質(zhì)餾 分越多，使發(fā)動(dòng)機(jī)容易起動(dòng)。但要說明的是，不 能單從起動(dòng)難易角度來要求柴油有過輕的餾分。 因?yàn)楹羞^輕餾分的柴油往往使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生工作 粗暴。 ?柴油的90和95蒸發(fā)溫度表示柴油中重質(zhì)餾 分的多少，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、油耗、排放污染和 零件磨損都有較大的影響。因?yàn)檫@兩個(gè)蒸發(fā)溫度 越高，越容易產(chǎn)生不完全燃燒和積炭。 ?二、運(yùn)動(dòng)粘度二、運(yùn)動(dòng)粘度 ?運(yùn)動(dòng)粘度是在同一溫度下液體的動(dòng)力粘度和該液運(yùn)動(dòng)粘度是在同一溫度下液體的動(dòng)力粘度和該液 體密度的比

10、值。粘度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的影響：體密度的比值。粘度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的影響： ?1）影響供油量；）影響供油量； ?2）影響噴油器噴出油束特性；）影響噴油器噴出油束特性； ?3）影響供油系精密偶件的潤滑。）影響供油系精密偶件的潤滑。 ?三、密度三、密度 ?柴油密度增大，會(huì)影響柴油機(jī)噴油器噴出油柬的 射程。隨著柴油密度的增大，其粘度也增大，也 影響柴油的霧化和蒸發(fā)性。柴油密度大，還會(huì)提 高柴油機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)的供油量，表面上看， 可提高柴油機(jī)的功率，但由于霧化和蒸發(fā)性差， 不能形成良好的混合氣，使燃燒條件變壞，排氣 冒黑煙，反而使發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性下降。柴油密度 大也是柴油中芳烴多的標(biāo)志，將促進(jìn)粗暴的發(fā)生。

11、?四、閉口閃點(diǎn)四、閉口閃點(diǎn)1閃點(diǎn)的概念閃點(diǎn)有閉口閉點(diǎn)和閃點(diǎn)的概念閃點(diǎn)有閉口閉點(diǎn)和 開口閉點(diǎn)之分。柴油采用閉口閃點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)油、 車輛齒輪油采用開口閃點(diǎn)。車輛齒輪油采用開口閃點(diǎn)。 石油產(chǎn)品用閉口杯石油產(chǎn)品用閉口杯 在規(guī)定條件下加熱到它的蒸氣與空氣的混合氣接 觸火焰發(fā)生閃火時(shí)的最低溫度，叫做閉口閃點(diǎn)。 柴油的閃點(diǎn)既是柴油霧化和蒸發(fā)性的指標(biāo)，也是 柴油安全性的評(píng)定指標(biāo)。如果柴油的霧化和蒸發(fā) 性過強(qiáng)，將使柴油機(jī)工作粗暴，而且在貯存、運(yùn) 輸和使用中不安全。油品的危險(xiǎn)等級(jí)就是根據(jù)閃 點(diǎn)劃分的。閃點(diǎn)在45以下的為易燃品，45 以上為可燃品。在貯存運(yùn)輸中禁止將油品達(dá)到它 的閃點(diǎn)溫度，加熱的最高溫度，一般應(yīng)低于閃

12、點(diǎn) 2030。 第四節(jié) 輕柴油燃燒性的評(píng)定指標(biāo) ?一、十六烷值 ?1十六烷值的概念 ?十六烷值是表示壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料燃燒性 的個(gè)約定值。在規(guī)定條件下的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng) 機(jī)試驗(yàn)中，通過和標(biāo)準(zhǔn)燃料進(jìn)行比較來測 定，采用和被測定燃料具有相同著火延遲 期的標(biāo)準(zhǔn)燃料中正十六烷的體積百分?jǐn)?shù)表 示。 ?二、十六烷指數(shù) ?十六烷指數(shù)是表示柴油在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒性 的一個(gè)計(jì)算值。 ?請(qǐng)學(xué)生論述柴油的各項(xiàng)性能指標(biāo)及其對(duì)柴 油機(jī)工作的影響。 ?主要論述了柴油使用性能的各項(xiàng)指標(biāo)，輕 柴油低溫流動(dòng)性的評(píng)定指標(biāo)，輕柴油霧化 和蒸發(fā)性的評(píng)定指標(biāo)，輕柴油燃燒性的評(píng) 定指標(biāo)。 ?請(qǐng)論述輕柴油的使用性能及其對(duì)柴油機(jī)工作的影請(qǐng)論述輕柴油的使用

13、性能及其對(duì)柴油機(jī)工作的影 響。 第五節(jié) 輕柴油安定性的評(píng)定指標(biāo) ?一、碘值 ?在規(guī)定的條件下和100g油品起反應(yīng)所吸收碘的 克數(shù)，叫做碘值，用gI100g表示。 ?從測得的碘值大小可反映油品中不飽和烴含量的 多少，石油產(chǎn)品中的不飽和烴越多，碘值就越大， 油品安定性就越差。 ?二、色度 ?油品顏色是用色度(號(hào))表示其深淺，可反映餾分 的輕重?？刂撇裼偷纳?號(hào))主要是控制其重質(zhì) 餾分，即控制其殘?zhí)亢统猎??三、氧化安定性三、氧化安定性 ? 氧化安定性是指一定量的過濾試油，氧化安定性是指一定量的過濾試油， 在規(guī)定的條件下氧化后所測得的總不 溶物的量。總不溶物是粘附性不溶物 和可過濾的不溶物之和。

14、和可過濾的不溶物之和。 ?四、10蒸余物殘?zhí)?? 把測定餾程中餾出把測定餾程中餾出90以后的蒸余物以后的蒸余物 作為試樣，所測得的試樣在裂解中所 形成的殘留物，叫做形成的殘留物，叫做10蒸余物殘?zhí)空粲辔餁執(zhí)俊?第六節(jié)第六節(jié) 輕柴油其他的評(píng)定指標(biāo)輕柴油其他的評(píng)定指標(biāo) ?一、腐蝕性評(píng)定指標(biāo) ?1硫含量 ? 柴油中的硫含量不僅影響柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排放污 染，而且對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作還有其他影響（見圖 1）。我國輕柴油規(guī)格按照硫含量和安定性等 質(zhì)量指標(biāo)分為優(yōu)等品（硫含量不大于0.2）、 一等品（硫含量不大于0.5）和合格品（硫含 量不大于1.0）三個(gè)等級(jí)。 圖1 柴油硫含量柴油發(fā)動(dòng)機(jī)磨損的影響 ?3酸度 ? 酸

15、度是指中和100mL試油中的酸性物質(zhì)所需 要的氫氧化鉀毫克數(shù)，以mgKOH/100mL表 示。 ?有機(jī)酸大部分含在石油中等餾分中，因此， 柴油中有機(jī)酸含量比汽油高。有機(jī)酸的含量 在柴油規(guī)格中用酸度表示。柴油的酸度大， 會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)沉積物增加，還使噴油泵柱塞副 磨損加劇，噴油器頭部和燃燒室積炭增多， 從而導(dǎo)致噴霧惡化以及使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)功率降 低和氣缸活塞組件磨損增加。 ?二、清潔性的評(píng)定指標(biāo) ?1水分 ?在輕柴油規(guī)格中要求水分不大于痕跡，痕跡表 示水分為0.03。 ?2灰分 ?溶于柴油中無機(jī)鹽類和有機(jī)鹽類以及不能燃燒 的機(jī)械雜質(zhì)經(jīng)過灼燒后所剩余的不燃物質(zhì)，叫 做灰分。 ? 灰分間接表示上述物質(zhì)的含量

16、，這些物質(zhì)能侵 蝕金屬，在摩擦副中起磨粒作用，是造成氣缸 壁與活塞環(huán)以及噴油泵柱塞副偶件磨損的重要 原因之一。 第七節(jié) 輕柴油規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn) ?一、世界燃料規(guī)范柴油 ? 世界燃料規(guī)范柴油部分見書6668。 ?二、CEC基準(zhǔn)柴油 ?GBl47611999汽車排放污染物限值及測試 方法“ 附錄H基準(zhǔn)燃料的技術(shù)要求”規(guī)定，用 于試驗(yàn)裝壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的基準(zhǔn)燃料（柴油）的技 術(shù)要求，等同采用CEC（歐洲潤滑油和發(fā)動(dòng)機(jī)燃 料試驗(yàn)性能研究協(xié)調(diào)理事會(huì)）基準(zhǔn)燃料 RF-03- A-84 標(biāo)準(zhǔn)。 ?三、我國輕柴油標(biāo)準(zhǔn) ? GB2522000輕柴油是對(duì)GB2521994 輕柴油的修定，主要差異是： ?（1）在標(biāo)準(zhǔn)中質(zhì)量水

17、平只設(shè)一個(gè)檔次。 ?（2）增設(shè)5號(hào)輕柴油牌號(hào)，使牌號(hào)總數(shù)達(dá)到7個(gè)。 （3）把硫含量修定為不大于0.2（m/m），并 增加其測定方法。 ?（4）取消水溶性酸或堿和硫醇硫項(xiàng)目。 ? （5）氧化安定性總不溶物修定為不大于 2.5mg/100mL ，并把其列為保證項(xiàng)目。 ?（6）把十六烷值的注改為“由中間基或環(huán)烷 基原油生產(chǎn)的各號(hào)輕柴油十六烷值允許不小 于40” 。 ?（7）把閃點(diǎn)指標(biāo)分別由不低于65、60 和45修定為不低于55、55和45。 輕柴油按照凝點(diǎn)分為10號(hào)、5號(hào)、0號(hào)、10 號(hào)、20號(hào)、35號(hào)和50號(hào)7個(gè)牌號(hào)。 第八節(jié)第八節(jié) 輕柴油的選用輕柴油的選用 ? 輕柴油的選擇就是按照風(fēng)險(xiǎn)率為10的最低氣 溫進(jìn)行牌號(hào)的選擇。 ?各地區(qū)風(fēng)險(xiǎn)率為10的最低氣溫見書7071。 某月風(fēng)險(xiǎn)率為10的最低氣溫值，表示該月中最 低氣溫低于該值的概率為0.1，或者說該月中最 低氣溫高于該值的概率為0.9。掌握本地區(qū)內(nèi)風(fēng) 險(xiǎn)率為10的最低氣溫不僅是選擇輕柴油牌號(hào)的 依據(jù)，也是選擇發(fā)動(dòng)機(jī)油、車輛齒輪油和制動(dòng)液 的依據(jù)。 ?輕柴油牌號(hào)的選擇一般應(yīng)使最低使用溫度等于或 略高于輕柴油的冷濾點(diǎn)。 ? 10號(hào)輕柴油：適用于有預(yù)熱設(shè)備的柴油機(jī)； ? 5號(hào)輕柴油：適用于風(fēng)險(xiǎn)率為10的最低