第九單元車用燃料

1、第九單元車用燃料 主編課題一汽油機燃料 汽油機的主要燃料是汽油，汽油是從石油提煉而得到的密度小、易于揮發(fā)的液體燃料、自燃點為415530。目前汽油機常用的燃料有車用無鉛汽油、車用乙醇汽油、車用壓縮天然氣和車用液化石油氣等。一、汽油的使用性能及評價指標(biāo) 汽油機在工作時，汽油應(yīng)能在很短的時間內(nèi)形成良好的可燃混合氣，保證汽油機能在各種條件下可靠起動、平穩(wěn)運轉(zhuǎn)、正常燃燒。所以，汽油性能的好壞對內(nèi)燃機的動力性、經(jīng)濟性、可靠性和使用壽命有很大的影響。評價車用汽油的主要性能指標(biāo)有蒸發(fā)性、抗爆性、氧化安定性、腐蝕性和清潔性等。(1)蒸發(fā)性汽油的蒸發(fā)性是指汽油從液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的能力。(2)蒸發(fā)性對發(fā)動機工作的影

2、響(3)汽油蒸發(fā)性的評價指標(biāo)通常用餾程和飽和蒸氣壓來衡量汽油的蒸發(fā)性。2.抗爆性及其評價指標(biāo)(1)抗爆性汽油在發(fā)動機氣缸內(nèi)燃燒時，抵抗爆燃燃燒的能力稱為抗爆性。(2)抗爆性的評價指標(biāo)評價汽油抗爆性的指標(biāo)用“辛烷值”和“抗爆指數(shù)”表示。 (3)汽油的牌號目前，我國車用汽油均采用無鉛汽油，車用無鉛汽油不添加著色燃料。汽油標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的是GB 179302006車用汽油，我國生產(chǎn)的無鉛汽油有90號、93號、97號三個牌號。牌號越高，其抗爆性越好，適用于高壓縮比的發(fā)動機使用。90號、93號、97號車用汽油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及試驗方法見表9-1。3.氧化安定性及其評價指標(biāo) (1)氧化安定性汽油的氧化安定性指汽油在貯

3、存使用過程中抵抗氧化生膠的能力。 由于受到空氣中的氧氣，以及光線、溫度的影響，安定性差的汽油容易發(fā)生氧化反應(yīng)，生成酸性物質(zhì)和膠狀物質(zhì)，使顏色變深、酸值增加、辛烷值降低。使用這種汽油，易造成燃油供給系阻塞，氣閥關(guān)閉不嚴(yán)，積炭增加，氣缸散熱不良和引起爆燃燃燒等。因此汽油必須具有良好的氧化安定性。 (2)氧化安定性的評價指標(biāo)評價汽油氧化安定性的指標(biāo)有：實際膠質(zhì)和誘導(dǎo)期。4.腐蝕性及其評價指標(biāo)(1)腐蝕性汽油的腐蝕性是指汽油阻止其接觸的金屬被腐蝕的能力。(2)腐蝕性的評價指標(biāo)評價汽油腐蝕性的指標(biāo)有以下幾個方面：1)含硫量。2)硫醇硫含量。3)酸度。4)水溶性酸或堿。5.汽油的清潔性及其評價指標(biāo)(1)清

4、潔性汽油的清潔性是指汽油是否含有機械雜質(zhì)或水分。 (2)清潔性的評價指標(biāo)評價汽油清潔性的指標(biāo)是機械雜質(zhì)和水分，按GBT 5112010石油和石油產(chǎn)品及添加劑機械雜質(zhì)測定法和GBT 2601977石油產(chǎn)品水分測定法進(jìn)行。二、車用汽油的正確選用1.根據(jù)汽車使用說明書的要求選擇 選擇時應(yīng)注意說明書上要求的辛烷值是研究法辛烷值還是馬達(dá)法辛烷值。2.根據(jù)汽車發(fā)動機壓縮比選擇 壓縮比高的發(fā)動機應(yīng)選用牌號高的汽油；壓縮比低的發(fā)動機應(yīng)選用牌號低的汽油。如果選用不當(dāng)，壓縮比高的發(fā)動機使用低辛烷值的汽油，則易引起爆燃，使功率下降、耗油量增加；反之，壓縮比低的發(fā)動機如使用辛烷值高的汽油，則會造成不必要的浪費。3.根

5、據(jù)使用條件選擇 高原地區(qū)大氣壓力小，空氣稀薄，汽油機工作時爆燃傾向減小，可以適當(dāng)降低汽油的辛烷值。一般海拔每上升100m，汽油辛烷值可降低約0.1個單位。經(jīng)常在大負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速下工作的汽油機，應(yīng)選擇辛烷值較高的汽油。3.根據(jù)使用條件選擇 高原地區(qū)大氣壓力小，空氣稀薄，汽油機工作時爆燃傾向減小，可以適當(dāng)降低汽油的辛烷值。一般海拔每上升100m，汽油辛烷值可降低約0.1個單位。經(jīng)常在大負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速下工作的汽油機，應(yīng)選擇辛烷值較高的汽油。4.根據(jù)使用時間調(diào)整汽油牌號 發(fā)動機使用時間較長后，由于燃燒室積炭、鋼套積垢等會使發(fā)動機壓力增加，此時，再使用原牌號汽油時發(fā)動機會有爆燃。因此，這類汽車在維護后應(yīng)該使

6、用高一級的汽油。5.使用加入汽油清潔劑的清潔汽油 使用無汽油清潔劑的車用汽油，汽車發(fā)動機在運行一段時間后，發(fā)動機燃油供給系統(tǒng)會有不同程度的油垢、膠狀物和積炭生成，從而使發(fā)動機油道不暢、供油不均、功率下降、油耗增加。同時，尾氣中的碳?xì)浠衔?、一氧化碳、氧氮化合物的含量會增加而污染環(huán)境。而使用清潔汽油則可以使這一問題得到根本的解決。課題二柴油 柴油是柴油機的燃料。柴油發(fā)動機是柴油與被壓縮的高溫空氣相遇后自行著火燃燒的，故又稱為壓燃式發(fā)動機。由于柴油發(fā)動機具有熱效率高、耗油率低、燃料資源較汽油豐富、使用耐久可靠、燃料火災(zāi)危險性小等特點，因此廣泛用于汽車、艦艇、坦克和工程機械，特別是一些大型載重汽車，

7、大都使用柴油機作為動力。一、柴油的主要使用性能及評價指標(biāo)1.燃燒性及其評價指標(biāo)(1)燃燒性柴油的燃燒性是指其自燃能力，也稱抗工作粗暴性。(2)評價指標(biāo)柴油燃燒性的評價指標(biāo)是十六烷值。2.霧化和蒸發(fā)性及評價指標(biāo)(1)霧化和蒸發(fā)性為了保證柴油機的動力性和經(jīng)濟性，可燃混合氣燃燒過程必須在活塞位于壓縮行程上止點附近迅速完成。 (2)霧化和蒸發(fā)性的主要指標(biāo)評價柴油的霧化和蒸發(fā)性的主要指標(biāo)是運動粘度、餾程、閃點和密度。3.低溫流動性及評價指標(biāo)(1)低溫流動性柴油的低溫流動性是柴油在低溫條件下具有一定的流動狀態(tài)的性能。柴油的低溫流動性能直接影響到柴油能否可靠地供給氣缸，發(fā)動機能否正常工作。(2)低溫流動性的

8、評價指標(biāo)評價柴油低溫流動性能的指標(biāo)有凝點、濁點、冷濾點。4.柴油的安定性及其評價指標(biāo)(1)柴油的安定性安定性是指柴油的儲存安定性和熱安定性。(2)安定性的評價指標(biāo)評價柴油安定性的指標(biāo)是碘值、色度、氧化安定性、實際膠質(zhì)和10蒸余物殘?zhí)俊?.柴油的腐蝕性及其評價指標(biāo)(1)腐蝕性柴油中含有硫及硫化物、水分及酸性物質(zhì)，對零件產(chǎn)生腐蝕作用，燃燒后排放污染嚴(yán)重，而且促進(jìn)柴油機沉積物的生成。所以要求柴油具有無腐蝕性。(2)腐蝕性的評價指標(biāo)腐蝕性可用硫含量、硫醇硫含量、酸度、銅片腐蝕試驗、水溶性酸或堿等指標(biāo)評價。二、車用柴油的牌號及正確使用1.車用柴油的牌號目前，我國車用柴油采用GB 191472009車用柴

9、油。該標(biāo)準(zhǔn)將柴油按凝點分為5、0、-10、-20、-35和-50六種牌號，最新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定車用柴油中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0.05，氧化安定性總不溶物不大于2.5mg/100mL，十六烷值不小于48。車用柴油的技術(shù)要求和試驗方法見表9-2。2.柴油牌號的正確選用 車用柴油用于柴油發(fā)動機汽車，特別是在城市行駛的柴油發(fā)動機汽車，其選用方法同樣是根據(jù)使用地區(qū)氣溫，選用不同牌號的車用柴油。 (1)按所在地區(qū)季節(jié)氣溫來選擇柴油牌號所選柴油應(yīng)保證最低氣溫時，不發(fā)生凝固失去流動性，造成油道堵塞。 (2)對照當(dāng)?shù)禺?dāng)月風(fēng)險率為10的最低氣溫選擇柴油牌號3.柴油使用中的注意事項1)柴油加入油箱前，要充分沉淀(不少于48h

10、)，然后用麂皮、綢布或細(xì)布仔細(xì)過濾，除去雜質(zhì)。2)不同牌號的柴油可以混合使用，可根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁氐母叩驼{(diào)整?；旌虾蟮牟裼湍c不是按比例計算的，一般比按比例計算高2。例如，用-10號與-20號柴油各以50%混合其凝點約為-13左右。3)柴油不能與汽油混合，因為汽油的自燃點高，摻汽油會導(dǎo)致柴油機起動困難，甚至無法起動。4)在低溫起動困難時，可采用適當(dāng)?shù)念A(yù)熱措施，提高發(fā)動機溫度；還可另用起動燃料幫助起動。例如用乙醚與航空煤油按體積比11配成的燃料很容易自行著火。三、柴油機的特點及發(fā)展現(xiàn)狀與汽油機相比，柴油機的主要優(yōu)點有：1)具有較好的經(jīng)濟性。柴油機的壓縮比可達(dá)1422，熱功率高，其單位功率燃料消耗量比汽

11、油機低3040，因此功率大，油耗少。2)所用燃料的沸點高、餾程寬、來源多、成本低。3)具有良好的加速性能，不需經(jīng)過預(yù)熱階段即可轉(zhuǎn)入全負(fù)荷運轉(zhuǎn)。4)柴油閃點比汽油高，使用管理中著火危險性極小，使用保管較為方便。 繼捷達(dá)SDI以后，一汽大眾又推出了寶來TDI、奧迪A6的2.5升TDI柴油轎車，上海大眾也將推出柴油款GOL，此外菲亞特、福特和標(biāo)致雪鐵龍生產(chǎn)的柴油款轎車也將投入市場。課題三汽車環(huán)保燃料 石油燃料是汽車的主要能源，據(jù)統(tǒng)計全世界的石油產(chǎn)品約46為汽車所消耗。隨著汽車用量的增加，汽車對環(huán)境污染也日趨嚴(yán)重。而石油儲量逐漸減少，能源危機日益加劇。 根據(jù)有關(guān)資料預(yù)測，石油資源只能供給全世界使用到2

12、0402050年。因此，如何降低油耗和開發(fā)新的能源已成為汽車技術(shù)發(fā)展的重要課題。為保護環(huán)境和節(jié)約能源，各國科學(xué)家們投入了大量的精力和時間來研究、開發(fā)各種汽車環(huán)保燃料。 汽車環(huán)保燃料(或稱新型環(huán)保能源)的選擇標(biāo)準(zhǔn)有：熱值高、能量大，只需攜帶少量燃料就有足夠的行駛里程，保證有足夠的承載質(zhì)量；安全、無毒，對空氣的污染少；價格便宜，來源廣，容易獲得；攜帶、儲存和使用方便。此外，最好能與現(xiàn)在汽車的供油系兼容，或只需進(jìn)行簡單的改裝即可使用。一、車用醇類燃料1.醇類燃料及其特點(1)醇類燃料醇類燃料主要是指甲醇(CH3OH)和乙醇(C2H5OH)。(2)醇類燃料的類型汽油機中應(yīng)用的醇類燃料主要有兩種：純醇燃

13、料和摻醇燃料。(3)醇類燃料的特點與車用無鉛汽油相比，車用乙醇汽油有以下一些優(yōu)缺點：2.車用乙醇汽油的牌號 按GB 183512004車用乙醇汽油規(guī)定，我國車用乙醇汽油目前有四個牌號，分別是90號、93號、95號和97號。與車用無鉛汽油一樣，其牌號是按研究法辛烷值大小來劃分的，數(shù)值越大，表示車用乙醇汽油的抗爆性越好。車用乙醇汽油的技術(shù)要求見表3.車用乙醇汽油的選用 車用乙醇汽油的選用與車用無鉛汽油一樣，主要是根據(jù)發(fā)動機的壓縮比大小來確定。壓縮比高的發(fā)動機應(yīng)選用牌號較高的乙醇汽油；壓縮比低的發(fā)動機應(yīng)選用牌號較低的乙醇汽油。選用時，可以根據(jù)汽車的使用說明書中查到的發(fā)動機壓縮比和汽車生產(chǎn)廠家推薦的乙

14、醇汽油牌號。 乙醇汽油；壓縮比在8.08.5之間的發(fā)動機，應(yīng)選用93號車用乙醇汽油；壓縮比在8.59.5之間的發(fā)動機，應(yīng)選用93號、95號車用乙醇汽油；壓縮比在9.510.5之間的發(fā)動機，應(yīng)選用97號、98號車用乙醇汽油。二、車用壓縮天然氣 天然氣主要來源于油田，是地表下巖石儲集層中自然存在的，以輕質(zhì)碳?xì)浠衔餅橹黧w的可燃?xì)怏w，它無色、無味、無毒、無腐蝕性，其主要成分是甲烷(CH4)。天然氣作為汽車代用燃料，具有辛烷值高，與空氣混合均勻，氣缸積炭少，排放污染小，不稀釋潤滑油等優(yōu)點，而且供氣簡單，發(fā)動機無需作較大的改進(jìn)，因而是較為理想的汽車燃料，也是世界公認(rèn)的“環(huán)保燃料”，受到越來越多國家的重視

15、。但天然氣不易液化，通常是經(jīng)壓縮后使用，也稱為壓縮天然氣(Compressed Natural Gas，簡稱CNG)，因攜帶量少，行駛里程短，需要建立許多充氣站，只適用于短途運輸。1.車用壓縮天然氣的特點(1)抗爆性能好天然氣中甲烷的馬達(dá)法辛烷值(MON)為140，大多數(shù)天然氣的MON值為115130，因此具有很強的抗爆性。 (2)燃燒完全天然氣本身是氣態(tài)，燃燒完全，不結(jié)炭，可提高熱效率10以上。(3)對環(huán)境污染小汽車中使用天然氣作燃料與使用汽油作燃料相比，一氧化碳減少97，碳?xì)浠衔餃p少72，氮氧化物減少39，二氧化碳減少24，二氧化硫減少90，苯、鉛等粉塵減少100，噪聲降低40。(4)資

16、源豐富我國天然氣地質(zhì)資源量估計超過55萬億m3，預(yù)測天然氣可采資源量為12萬億m3，儲量非常豐富，可采100年以上，因此，應(yīng)用前景十分廣闊。(5)經(jīng)濟性好用天然氣作發(fā)動機燃料，其燃料費用是汽油的23，由于天然氣的著火極限較汽油寬，有利于燃燒氣混合，可提高使用天然氣汽車的燃料經(jīng)濟性。加上燃料燃燒完全，無結(jié)炭、無爆燃，大大延長了汽車的使用壽命，其維修費用僅為汽油車的70。2.車用壓縮天然氣的技術(shù)要求及正確選用 我國車用壓縮天然氣目前執(zhí)行的是強制性國家標(biāo)準(zhǔn)GB 180472000車用壓縮天然氣，該標(biāo)準(zhǔn)參考了ISOFDIS 15403：1998天然氣作為車用壓縮燃料的天然氣的質(zhì)量指標(biāo)，結(jié)合我國近年來壓

17、縮天然氣加氣站和壓縮天然氣汽車運行的經(jīng)驗，規(guī)定了車用壓縮天然氣的技術(shù)指標(biāo)，見表9-5。3.我國天然氣汽車的發(fā)展現(xiàn)狀 我國的天然氣汽車起步于20世紀(jì)50年代，“氣囊車”是那個時代的一大特征。1986年以后，由于能源緊張，我國再次出現(xiàn)發(fā)展天然氣汽車的勢頭。1988年，四川南充建成我國第一座充氣站。之后，隨著我國對環(huán)境保護的日益重視，天然氣汽車發(fā)展迅速，1998年，我國由國家科技部牽頭啟動了“空氣凈化工程清潔汽車行動”，北京、上海、重慶、西安等12個城市被國家科技部列為首批試點和示范城市，天然氣汽車被列為首選。隨后又將清潔汽車重點推廣應(yīng)用城市(地區(qū))擴大到16個，目前我國的各大中城市已普遍建立了CN

18、G加氣站。三、車用液化石油氣 液化石油氣(Liquefied Petroleum Gas，簡稱LPG)是從石油的開采和加工中得到的可燃?xì)怏w，主要由丙烷、丁烷以及其他氣體混合而成。石油氣通常經(jīng)加壓使其液化后貯存在高壓容器中使用，以液化石油氣為主要燃料的汽車稱為液化石油氣汽車。1.汽車使用液化石油氣的特點 液化石油氣作為車用燃料具有以下一些優(yōu)點： (1)抗爆性能好液化石油氣(LPG)的辛烷值在110左右，而汽油則在9098之間，所以LPG具有較好的抗爆燃性能。 (2)對環(huán)境污染小液化石油氣中氫含量大，硫、氮等雜質(zhì)少，不含芳香烴。 (3)延長發(fā)動機使用壽命汽車使用汽油作為燃料時，因汽油不能完全汽化而

19、形成液膜，液態(tài)汽油稀釋并沖刷了運動部件的潤滑油. (4)低溫起動性好液化石油氣中主要成分丙烷的沸點為-42，試驗證明，在環(huán)境溫度為-30時，LPG汽車無需采用特別措施仍可順利起動。 (5)使用方便，經(jīng)濟性好在常溫條件下，液化石油氣在16個大氣壓下就可由氣體變成液體，儲存在中壓氣罐中即可使用，攜帶也較為方便。同時LPG的熱值較汽油高45，加上LPG燃燒完全，具有較好的經(jīng)濟性。2.車用液化石油氣的牌號及正確選用 我國車用液化石油氣目前執(zhí)行的是強制性國家標(biāo)準(zhǔn)GB 191592003車用液化石油氣，該標(biāo)準(zhǔn)將車用液化石油氣按丙烷、丁烷組分含量的不同分為1號、2號、3號三個牌號，其技術(shù)指標(biāo)見表9-6。四、電能以電能為動力的汽車稱為電動汽車。 電能是二次能源，它可以來源于風(fēng)能、水能、核能、熱能、太陽能等多種方式。1.電動汽車的特點 電動汽車的電動機相當(dāng)于原來的發(fā)動機，蓄電池相當(dāng)于原來的油箱，因此，電動汽車無需再用內(nèi)燃機，是非常有發(fā)展前景的替代能源汽車。電動汽車具有噪聲低、無廢氣排放以及操作方便等優(yōu)點。2.電動汽車蓄電池 電動汽車常用的蓄電池主要有鉛酸電池、鎘鎳電池、氫鎳電池、鋰電池及燃料電池等。其中，由于鉛酸電池技術(shù)比較成熟，比功率較大，壽命在8001000次左右，成本也較低，因此是目前電動汽車使用最廣泛的電池。大約有90的電動汽