汽車運(yùn)行材料課件：車用柴油 -

汽車運(yùn)行材料車用柴油

3.1車用柴油概述

3.1.1車用柴油與車用柴油機(jī)1.車用柴油

柴油（dieselfuel，又稱油渣）是由原油、頁巖油等經(jīng)直餾或裂化等工藝過程煉制、得到的。柴油的英文名稱DieselFuel是由柴油機(jī)發(fā)明人——德國工程師魯?shù)婪颉さ胰麪柕拿諶udolf·Diesel派生而來的，以此紀(jì)念Rudolf·Diesel的杰出貢獻(xiàn)，并將柴油發(fā)動(dòng)機(jī)稱為“狄塞爾發(fā)動(dòng)機(jī)（DieselEngine）”。狄塞爾及其發(fā)明的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)柴油分為輕柴油（沸點(diǎn)范圍約180～370℃）和重柴油（沸點(diǎn)范圍約350～410℃）兩大類。輕柴油用于高速柴油機(jī)，重柴油用于中、低速柴油機(jī)。2.車用柴油機(jī)

現(xiàn)代車用柴油機(jī)廣泛采用電控燃油噴射、高壓共軌供油、渦輪增壓中冷、渦輪增壓柴油直接噴射（TDI）等高新技術(shù)，在重量、噪聲、煙度等方面已取得重大突破，達(dá)到了汽油機(jī)的水平。大眾寶來、帕薩特裝備的V10TDI柴油發(fā)動(dòng)機(jī)

3.1.2對車用柴油使用性能的要求

為了保證柴油發(fā)動(dòng)機(jī)正常、高效地工作，滿足排放要求，對車用柴油使用性能的要求主要有：良好的低溫流動(dòng)性；良好的霧化和蒸發(fā)性；良好的燃燒性；良好的安定性；對機(jī)件等無腐蝕性;柴油本身的清潔性，等等。3.2車用柴油的低溫流動(dòng)性3.2.1車用柴油的低溫流動(dòng)性及其影響1.車用柴油的低溫流動(dòng)性

車用柴油的低溫流動(dòng)性（Flow-ability）是指在低溫條件下車用柴油具有的流動(dòng)性能。

隨著溫度的降低，柴油的黏度會(huì)變大。柴油的黏度越大，則其低溫流動(dòng)性越差。2.低溫流動(dòng)性對柴油機(jī)的影響

簡而言之，柴油的低溫流動(dòng)性直接影響柴油的泵送性能。3.柴油低溫流動(dòng)性的影響因素及改進(jìn)措施影響因素：石蠟（即正構(gòu)烷烴）改進(jìn)措施：可加入流動(dòng)性能改進(jìn)劑（又稱柴油降凝劑）3.2.2車用柴油低溫流動(dòng)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)1.凝點(diǎn)

柴油在一定的試驗(yàn)條件下，冷卻到液面不能移動(dòng)時(shí)的最高溫度，稱為柴油的凝點(diǎn)。也就是說，凝點(diǎn)是柴油在低溫環(huán)境中失去流動(dòng)性的最高溫度。我國車用柴油的牌號(hào)就是按照凝點(diǎn)來劃分的。

車用柴油凝點(diǎn)的測定按照GB/T510－1983《石油產(chǎn)品凝點(diǎn)測定法》的規(guī)定進(jìn)行，測試儀器為凝點(diǎn)測定儀。凝點(diǎn)測定儀

柴油低溫流動(dòng)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)分別為凝點(diǎn)、濁點(diǎn)和冷濾點(diǎn)。在數(shù)值上，一般凝點(diǎn)＜冷濾點(diǎn)＜濁點(diǎn)。2.濁點(diǎn)

柴油液體樣品在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下冷卻至開始出現(xiàn)混濁的最高溫度稱為柴油的濁點(diǎn)（Cloudpoint）。

車用柴油濁點(diǎn)的測定按照GB/T6986－1986《石油產(chǎn)品濁點(diǎn)測定法》的規(guī)定進(jìn)行，測試儀器為濁點(diǎn)測定儀。

柴油出現(xiàn)渾濁是由于隨著溫度的降低，油品中開始析出石蠟晶體所致。含石蠟越多的柴油，其濁點(diǎn)也越高。溫度達(dá)到濁點(diǎn)后，柴油還能保證正常供油，并不影響柴油機(jī)的正常工作。因此，濁點(diǎn)并不是車用柴油使用的最低溫度。濁點(diǎn)測定儀3.冷濾點(diǎn)

在規(guī)定的條件下對柴油進(jìn)行冷卻，并以2kPa的真空對其進(jìn)行抽吸，柴油不能以20mL/min的流量通過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格過濾器的最高溫度，稱為柴油的冷濾點(diǎn)（coldfilterpluggingpoint）。

與濁點(diǎn)、凝點(diǎn)相比，柴油的冷濾點(diǎn)更具有實(shí)際意義，是衡量車用柴油低溫流動(dòng)性能的重要指標(biāo)。因此，目前國內(nèi)外評(píng)價(jià)車用柴油低溫流動(dòng)性時(shí)，廣泛采用冷濾點(diǎn)。

車用柴油冷濾點(diǎn)的測定按照SH/T0248－2006《柴油和民用取暖油冷濾點(diǎn)測定法》的規(guī)定進(jìn)行，測試儀器為冷濾點(diǎn)測定儀。冷濾點(diǎn)測定儀3.3車用柴油的霧化和蒸發(fā)性3.3.1車用柴油的霧化和蒸發(fā)性對發(fā)動(dòng)機(jī)的影響

柴油的霧化和蒸發(fā)性是指柴油在柴油機(jī)氣缸內(nèi)經(jīng)噴油器噴出時(shí)分散成液體霧粒及液體霧粒汽化蒸發(fā)的能力。柴油自身的霧化和蒸發(fā)性決定了可燃混合氣形成的品質(zhì)和速度。

柴油以百萬計(jì)的細(xì)小霧粒噴散在氣缸內(nèi)

如果柴油的霧化和蒸發(fā)性能較差，則提高了排氣溫度，增加了柴油機(jī)的熱損失，導(dǎo)致有效功率下降。

同時(shí)，未及時(shí)蒸發(fā)的柴油在高溫下還將發(fā)生熱分解，形成難于燃燒的炭粒，使柴油機(jī)排氣管冒黑煙，導(dǎo)致排放污染物增加，油耗增多。柴油機(jī)排氣管冒黑煙（公交車）

柴油機(jī)排氣管冒黑煙（大型貨車）3.3.2車用柴油霧化和蒸發(fā)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)1.餾程50％回收溫度表征柴油中輕質(zhì)餾分含量的多少。50%回收溫度數(shù)值低，說明柴油中輕質(zhì)餾分較多，柴油的蒸發(fā)性好，容易形成均勻的混合氣，柴油機(jī)易于起動(dòng)。

柴油中的輕質(zhì)餾分越多，則柴油機(jī)越易于起動(dòng)。能顯著改善柴油機(jī)低溫起動(dòng)性能的低溫起動(dòng)液就是基于這一原理配制而成的。低溫起動(dòng)液

90％回收溫度和95％回收溫度，表征柴油中重質(zhì)餾分的含量。90%回收溫度和95％回收溫度高，說明柴油中重質(zhì)餾分多，蒸發(fā)性差，形成的混合氣質(zhì)量差，燃燒不完全，易造成發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管冒黑煙，功率下降，油耗增多，零件磨損增大等。2.運(yùn)動(dòng)黏度

黏度（viscosity，也寫作粘度）是表征液體在外力作用下發(fā)生移動(dòng)時(shí)，液體分子內(nèi)部摩擦力大小的物理量。黏度小的液體流動(dòng)性能好，黏度大的液體流動(dòng)性能差。

運(yùn)動(dòng)黏度（kineticviscosity）是表征液體在重力作用下流動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力的量度，其值為相同溫度下液體的動(dòng)力黏度（dynamicviscosity）與其密度之比。在國際單位制中，運(yùn)動(dòng)黏度以m2/s為單位，但習(xí)慣上使用厘斯為單位。厘斯用cSt表示（1cSt=1mm2/s）。

運(yùn)動(dòng)黏度影響柴油的流動(dòng)性（供油量）和霧化質(zhì)量（噴油器噴出油束特性）。柴油的運(yùn)動(dòng)黏度不可太大，也不可太小。

試驗(yàn)證明，柴油在20℃條件下的運(yùn)動(dòng)黏度為5mm2/s左右時(shí)，既能保證柴油流動(dòng)性和精密偶件的潤滑要求，又能保證霧化質(zhì)量和供油量。因此，在我國車用柴油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，車用柴油運(yùn)動(dòng)黏度的測定和檢驗(yàn)，以20℃為準(zhǔn)。

柴油運(yùn)動(dòng)黏度的測定按照GB/T265－1988《石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)黏度測定法和動(dòng)力黏度計(jì)算法》的規(guī)定進(jìn)行。運(yùn)動(dòng)黏度測定儀3.密度

柴油的密度過大，將使霧化質(zhì)量變差，混合氣燃燒條件劣化，排氣管冒黑煙，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性下降。

柴油密度的測定按照GB/T1884－2000《原油和液體石油產(chǎn)品密度測定法（密度計(jì)法）》的規(guī)定進(jìn)行。

石油密度計(jì)4.閃點(diǎn)

在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，加熱油品所產(chǎn)生的蒸氣與周圍空氣形成的混合氣接觸火焰發(fā)生瞬間閃火的最低溫度稱為閃點(diǎn)，以℃計(jì)。

柴油密度大也是柴油中芳烴含量多的標(biāo)志，將促使發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴現(xiàn)象的發(fā)生。

根據(jù)測定儀器的不同，閃點(diǎn)有開口閃點(diǎn)和閉口閃點(diǎn)之分。用開口杯閃點(diǎn)測定器測得的閃點(diǎn)稱為開口閃點(diǎn)，用閉口杯閃點(diǎn)測定器測得的閃點(diǎn)稱為閉口閃點(diǎn)。

一般重質(zhì)油品（如發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油、齒輪油等）采用開口閃點(diǎn)，輕質(zhì)油品（如車用柴油）采用閉口閃點(diǎn)。

柴油的閃點(diǎn)低，則其蒸發(fā)性好；反之，則蒸發(fā)性差。但閃點(diǎn)過低，蒸發(fā)性過好，易使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生工作粗暴現(xiàn)象。開口杯閃點(diǎn)測定器

閉口杯閃點(diǎn)測定器3.4車用柴油的燃燒性3.4.1車用柴油的燃燒性及其影響

車用柴油的燃燒性是指柴油既容易被壓燃著火，又能有效防止柴油機(jī)工作粗暴的能力。1.車用柴油的燃燒過程

車用柴油的燃燒是一個(gè)歷時(shí)短暫、溫度和壓力變化劇烈的復(fù)雜過程。圖3-14車用柴油的燃燒

車用柴油的燃燒過程可分為備燃期、速燃期、緩燃期、后燃期四個(gè)階段。燃燒過程中，氣缸壓力與曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系如圖3-15所示。圖3-15氣缸壓力與曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系Ⅰ-備燃期；Ⅱ-速燃期；Ⅲ-緩燃期；Ⅳ-后燃期2.車用柴油燃燒性對發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響

若柴油燃燒性能較差，易造成柴油機(jī)工作粗暴；對于燃燒性過好的柴油，易造成柴油燃燒不完全，氣缸產(chǎn)生的爆發(fā)壓力下降，進(jìn)而使柴油機(jī)的輸出功率下降。

此外，由于柴油燃燒不完全，還會(huì)出現(xiàn)排氣管冒黑煙，燃料消耗增大。同時(shí)，燃燒性過好的柴油，一般凝點(diǎn)過高，餾分較重，也不利于使用。

車用柴油應(yīng)具有較好的燃燒性能，但不可過好。3.4.2車用柴油燃燒性的評(píng)價(jià)指標(biāo)1.十六烷值

十六烷值（CeaneNumber，略作CN）是表征壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料燃燒性的一個(gè)當(dāng)量數(shù)值。

柴油的十六烷值是在規(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)行比較來測定的，采用和被測定燃料具有相同燃燒性能的標(biāo)準(zhǔn)燃料的十六烷值表示。

測定十六烷值的標(biāo)準(zhǔn)燃料是用兩種燃燒性能相差懸殊的烴作基準(zhǔn)燃料配制而成的。一種是正十六烷，它的燃燒性能最好，規(guī)定其十六烷值為100；另一種是α－甲基萘，它的燃燒性能最差，規(guī)定其十六烷值為0。按不同體積比例混合即得到多種標(biāo)準(zhǔn)燃料。

十六烷值只表明某一燃料的燃燒性與標(biāo)準(zhǔn)燃料相同，而不是說它真的含有那么多的正十六烷。如乙醚的十六烷值為53，但它并不含正十六烷。

根據(jù)GB19147-2009《車用柴油》的規(guī)定，我國車用柴油的十六烷值應(yīng)不小于45。2.十六烷值的測定

柴油十六烷值的測定按照GB/T386－2010《柴油十六烷值測定法》的規(guī)定進(jìn)行。柴油十六烷值測定機(jī)3.十六烷指數(shù)

柴油十六烷值的測定耗時(shí)、費(fèi)力，比較麻煩。也可以在不做發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)的情況下，利用經(jīng)驗(yàn)公式估算柴油的十六烷值。

這個(gè)估算出來的十六烷值稱為十六烷指數(shù)（Cetaneindex），用CI表示。3.5車用柴油的其他性能3.5.1車用柴油的安定性

車用柴油的安定性包括貯存安定性和熱安定性兩個(gè)指標(biāo)。貯存安定性表征柴油在運(yùn)輸、貯存和使用過程中保持外觀、組成和使用性能不變的能力；熱安定性表征柴油在高溫條件下以及溶解氧的作用下，不發(fā)生變質(zhì)的能力。1.色度

色度，即油品顏色的深淺，用色號(hào)表示。色度可直觀反映油品安定性的好壞。

色度測定按照GB/T6540－1986《石油產(chǎn)品顏色測定法》的規(guī)定，采用石油產(chǎn)品賽波特顏色測定器進(jìn)行。石油產(chǎn)品賽波特顏色測定器2.氧化安定性

氧化安定性是指100mL柴油在規(guī)定的條件下氧化后所測得的總不溶物的毫克數(shù)，以mg/100mL計(jì)。

氧化安定性的測定按照SH/T0175－2004《餾分燃料油氧化安定性測定法（加速法）》的規(guī)定，采用餾分燃料油氧化安定性測定儀（加速法）進(jìn)行。燃料油氧化安定性測定儀（加速法）3.10%蒸余物殘?zhí)?0％蒸余物殘?zhí)渴侵赴巡裼宛s程試驗(yàn)中餾出90％后的蒸余物作為試樣，經(jīng)強(qiáng)烈加熱一段時(shí)間使其裂解后所形成的殘留物。殘?zhí)恐禐闅埩粑镔|(zhì)量與原試樣質(zhì)量之比。

根據(jù)GB19147-2009《車用柴油》和GB252-2011《普通柴油》的規(guī)定，我國車用柴油和普通柴油的10％蒸余物殘?zhí)繎?yīng)不大于0.3％。

柴油的10％蒸余物殘?zhí)繙y定按照GB/T268－1987《石油產(chǎn)品殘?zhí)繙y定法》的規(guī)定，采用如圖3-19所示的石油產(chǎn)品殘?zhí)繙y定儀進(jìn)行。石油產(chǎn)品殘?zhí)繙y定儀3.5.2車用柴油的腐蝕性

車用柴油的腐蝕性是指柴油對發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)及其他相關(guān)機(jī)件產(chǎn)生腐蝕作用的能力。柴油的腐蝕性越小越好。1.硫化物GWKB1.2-2011《車用柴油有害物質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)（第四、五階段）》明確規(guī)定，在與實(shí)施國家第四階段機(jī)動(dòng)車排放標(biāo)準(zhǔn)要求相適應(yīng)的車用柴油中，硫含量應(yīng)小于50mg/kg；在與實(shí)施國家第五階段機(jī)動(dòng)車排放標(biāo)準(zhǔn)要求相適應(yīng)的車用柴油中，硫含量應(yīng)小于10mg/kg。2.有機(jī)酸

柴油中的有機(jī)酸除對機(jī)件具有腐蝕作用外，還會(huì)使噴油器頭部和燃燒室積炭增多，噴油泵柱塞副磨損加劇，進(jìn)而導(dǎo)致氣缸－活塞組件磨損加劇，噴油器噴出的油束品質(zhì)劣化、柴油機(jī)輸出功率降低。3.柴油腐蝕性評(píng)價(jià)指標(biāo)

柴油腐蝕性的評(píng)價(jià)指標(biāo)是硫含量、酸度和銅片腐蝕試驗(yàn)。有關(guān)試驗(yàn)測定方法與測定汽油時(shí)的方法相同。3.5.3車用柴油的清潔性

車用柴油的清潔性是指車用柴油中不應(yīng)含有機(jī)械雜質(zhì)和水分，燃燒不產(chǎn)生灰分等。

車用柴油中機(jī)械雜質(zhì)的測定按照GB/T511－2010《石油產(chǎn)品和添加劑機(jī)械雜質(zhì)測定法》的規(guī)定進(jìn)行；水分的測定按照GB/T260—1977《石油產(chǎn)品水分測定法》的規(guī)定進(jìn)行；灰分的測定按照GB/T508－1985《石油產(chǎn)品灰分測定法》的規(guī)定進(jìn)行。

國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定車用柴油不允許有機(jī)械雜質(zhì)，水分不大于0.03％（體積分?jǐn)?shù)），即不大于痕跡;灰分含量不大于0.01％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。3.5.4車用柴油的清凈性

車用柴油自身具有的抑制或消除發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器噴嘴結(jié)焦的能力稱為車用柴油的清凈性。GWKB1.2-2011《車用柴油有害物質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)（第四、五階段）》明確規(guī)定，在與實(shí)施國家第四、五階段機(jī)動(dòng)車排放標(biāo)準(zhǔn)要求相適應(yīng)的車用柴油中，有害物質(zhì)含量應(yīng)符合表3-2的要求；車用柴油中應(yīng)加入有效的清凈劑，且加入清凈劑后車用柴油清凈性應(yīng)符合表3-3的要求。序號(hào)項(xiàng)目限值檢驗(yàn)方法其他要求第四階段第五階段1硫含量（mg/kg）≤50≤10SH/T0689可用GB/T11140方法測定，有異議時(shí)，以SH/T0689方法的測定結(jié)果為準(zhǔn)。GB/T111402多環(huán)芳烴（%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）≤11SH/T0606SH/T0806可用SH/T0806方法測定，有異議時(shí)，以SH/T0606方法的測定結(jié)果為準(zhǔn)。表3-2車用柴油有害物質(zhì)含量要求及檢驗(yàn)方法（第四、五階段）項(xiàng)目限值檢驗(yàn)方法噴嘴空氣流量損失率（%，平均每噴嘴）第四階段第五階段SH/T0764≤75≤60表3-3車用柴油清凈性要求及檢驗(yàn)方法（第四、五階段）3.6車用柴油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及其選用

目前，我國供汽車發(fā)動(dòng)機(jī)（高速柴油機(jī)）使用的車用柴油執(zhí)行的國家標(biāo)準(zhǔn)是GB19147-2013《車用柴油（Ⅴ）》。3.6.1車用柴油的產(chǎn)品分類

現(xiàn)行國家標(biāo)