汽車材料 項(xiàng)目 汽車燃料PPT課件

.,1,項(xiàng)目一汽車燃料,本章概述任務(wù)一石油任務(wù)二汽油任務(wù)三柴油任務(wù)四汽車代用燃料,下一頁,返回,.,2,本章概述,汽車的主要燃料包括石油、汽油、柴油和其他代用燃料。石油的組成比較復(fù)雜，它既不是由單質(zhì)組成的，也不是由單一化合物組成，而是由多種化合物組成的混合物，其中碳和氮組成的烴類化合物占95%以上。汽油的使用性能直接影響到汽油機(jī)的工作性能，因此要求汽油應(yīng)具有適宜的蒸發(fā)性、良好的抗爆性、抗腐性性、氧化安定性和清潔性。,返回,.,3,本章概述,柴油的使用性能要求有低溫流動性、燃燒性、黏性、腐蝕性及清潔性等。雖然這兩種燃料燃燒后的能量轉(zhuǎn)化率低和時環(huán)境有污染，但目前汽車上使用的燃料仍主要是汽油和柴油。汽車代用燃料的研究已經(jīng)成為世界各國研究的課題，石油氣、液化天然氣、醇類燃料、二甲醚、生物燃料、氫氣等也可用作汽車燃料。,返回,.,4,任務(wù)一石油,石油又稱原油，是一種黏稠的液體，易燃燒，有特殊的氣味，顏色非常豐富，有紅、金、墨綠、黑、褐紅、淡白色等;原油的顏色與它本身所含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的含量有關(guān)，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的含量越高原油的顏色越深，原油的顏色越淺其油質(zhì)越好。原油的密度一般為0.81.0g/cm3，黏度范圍很寬，凝固點(diǎn)差別很大，沸點(diǎn)范圍為常溫到500以上，可溶于多種有機(jī)溶劑，但不溶于水，可與水形成乳狀液。石油被譽(yù)為“黑色的金子”、“工業(yè)的血液”，在國民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用十分重要，它對于經(jīng)濟(jì)、政治、軍事和人民生活的影響極大。日常生活中到處可見石油產(chǎn)品及其附屬品的身影，如汽車上用到的汽油、柴油、石油氣、潤滑油、制動液以及塑料、纖維等，都是從石油中提煉出來的。,下一頁,返回,.,5,石油有哪些分類？,思考：,.,6,任務(wù)一石油,一、石油的種類1.化學(xué)分類石蠟基石油、環(huán)烴基石油、中間基石油。2.關(guān)鍵餾分特性分類石蠟基、石蠟一中間基、中間一石蠟基、中間基、中間一環(huán)烷基、環(huán)烷一中間基和環(huán)烷基3.工業(yè)分類（按密度分類）輕質(zhì)原油、中質(zhì)原油、重質(zhì)原油、特重質(zhì)原油。4.商品分類（1）按含蠟量分類：低蠟原油、含蠟原油、多蠟原油。（2）按含硫量分類：低硫原油、含硫原油、高硫原油。,上一頁,下一頁,返回,.,7,任務(wù)一石油,一、石油的種類1.化學(xué)分類根據(jù)石油的密度、沸點(diǎn)等物理化學(xué)特性，通常將以烷烴為主的石油稱為石蠟基石油;以環(huán)烷烴、芳香烴為主的石油稱環(huán)烴基石油;介于二者之間的石油稱中間基石油。2.關(guān)鍵餾分特性分類用特定的儀器將石油在常壓250275和減壓275300下蒸餾出來的兩個關(guān)鍵餾分，根據(jù)這兩餾分測算出的特性因素，石油可分為:石蠟基、石蠟一中間基、中間一石蠟基、中間基、中間一環(huán)烷基、環(huán)烷一中間基和環(huán)烷基七種原油。,上一頁,下一頁,返回,.,8,3.工業(yè)分類4.商品分類(1)按含蠟量分類從石油中取出一餾分，其運(yùn)動豁度為53mm2/s(5090)，然后測其凝點(diǎn)。當(dāng)凝點(diǎn)低于-6時，稱低蠟原油;當(dāng)凝點(diǎn)在-621時，稱含蠟原油;當(dāng)凝點(diǎn)大于21時，稱多蠟原油。(2)按含硫量分類含硫量小于0.5%的原油稱為低硫原油;含硫量在0.5%2%的原油稱為含硫原油;含硫量大于2%的原油稱為高硫原油。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)一石油,.,9,二、石油的化學(xué)構(gòu)成石油的主要化學(xué)元素組成石油的各化學(xué)元素的含量依次是哪些元素？石油按化學(xué)構(gòu)成主要有哪四類？,上一頁,下一頁,返回,思考：,.,10,二、石油的化學(xué)構(gòu)成石油的主要化學(xué)元素是碳和氫。組成石油的各化學(xué)元素的含量依次是碳(83%-87%),氫(11%14%)、硫(0.06%0.8%)、氮(0.02%1.7%)、氧(0.08%-1.82%)及微量金屬元素鎳、釩、鐵等。各種元素在原油中不是以單質(zhì)的結(jié)構(gòu)存在，而是以相互結(jié)合的各種碳?xì)浠蚍翘細(xì)浠衔锎嬖?，由碳和氫化合形成的烴類是石油的主要組成部分，約占95%99%。不同產(chǎn)地的石油中，各種烴類的結(jié)構(gòu)和所占比例相差很大，但主要有烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴和不飽和烴四類。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)一石油,.,11,1.烷烴烷烴是開鏈的飽和烴，烷烴的分子通式為CnHZn+Zo碳原子在10以內(nèi)，以甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸命名，10以上者直接用數(shù)字十一、十二。烷烴按其結(jié)構(gòu)的不同可分為正構(gòu)烷烴和異構(gòu)烷烴兩類。凡碳鏈為直鏈者為正構(gòu)烷，有支鏈者為異構(gòu)烷。例如,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)一石油,.,12,烷烴的沸點(diǎn)、密度、熔點(diǎn)和折射率隨分子量的增大而升高。烷烴的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不容易變質(zhì)，發(fā)熱量大。分子量相同的異構(gòu)烷比正構(gòu)烷的沸點(diǎn)低，但其砧度較大，砧溫性較差。汽油中含的異構(gòu)烷烴多，抗爆性較強(qiáng);反之，含的異構(gòu)烷烴少，抗爆性較弱。柴油中含正構(gòu)烷烴多，燃燒性能好，發(fā)動機(jī)工作平穩(wěn)，但若含量過多，會使柴油的凝點(diǎn)增高、低溫流動性變差。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)一石油,.,13,2.環(huán)烷烴環(huán)烷烴是閉鏈的飽和烴，環(huán)烷烴的分子通式是CaH2n。它們的命名方法是在烷烴命名方法的基礎(chǔ)上加一“環(huán)”字。例如,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)一石油,環(huán)烷烴的物理化學(xué)性質(zhì)與烷烴近似，一般條件下性質(zhì)穩(wěn)定，不易氧化變質(zhì)。其主要特點(diǎn)是凝點(diǎn)低，潤滑性好，因此是燃料和潤滑油的理想成分。汽油中環(huán)烷烴的抗爆性比正構(gòu)烷烴好，僅次于異構(gòu)烷烴和芳香烴;在柴油中環(huán)烷烴燃燒性能較正構(gòu)烷烴差;少環(huán)長側(cè)鏈的環(huán)烷烴是潤滑油的理想成分。,.,14,任務(wù)一石油,3.芳香烴芳香烴是一種碳原子環(huán)狀結(jié)合，單、雙鍵交替的不飽和烴。例如,上一頁,下一頁,返回,芳香烴化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，不易氧化。其抗爆性好、辛烷值高，是汽油的良好組分。但因苯有毒、難于自燃、十六烷值低，因此在汽油中的含量應(yīng)予以控制，是柴油的不良組分。,.,15,任務(wù)一石油,4.烯烴烯烴分子結(jié)構(gòu)和烷烴相似，但烯烴碳原子中帶有雙鍵。一個雙鍵的稱為烯烴，兩個雙鍵的則稱為二烯烴。烯烴的分子通式為CnH2n?；駽nH2n-2等。例如,上一頁,下一頁,返回,烯烴是不飽和烴，常溫下性質(zhì)不穩(wěn)定，易氧化成膠質(zhì)和有機(jī)酸，不是燃料的理想成分。石油產(chǎn)品中所含的不飽和烴，主要是在裂化加工過程中一些烷烴、環(huán)烷烴分解而成，可通過精制方法將其去除。,.,16,任務(wù)一石油,5.石油產(chǎn)品中的非烴化合物石油產(chǎn)品中還含有一些非烴化合物，在石油的煉制過程中，多數(shù)精制過程都是為了去除非烴化合物。他們對石油產(chǎn)品的使用性能和石油加工都有很大的影響，非烴化合物主要包括含氧化合物、含氮化合物、含硫化合物及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等。石油產(chǎn)品中的非烴化合物主要是膠質(zhì)和瀝青質(zhì)，其含量在石油中占10%40%.(1)含氧化合物石油中的含氧化合物包括酸性氧化物和中性氧化物。酸性氧化物中環(huán)烷酸占90%，環(huán)烷酸是屬于不溶于水的有機(jī)酸，對金屬有腐蝕作用。在有水存在的條件下，可與多種金屬直接反應(yīng)生成相應(yīng)環(huán)烷酸鹽，環(huán)烷酸鹽對油的氧化起催化作用，在石油中可用堿洗法除去。,上一頁,下一頁,返回,.,17,任務(wù)一石油,(2)含氮化合物石油中氮化物含量極少，含氮化合物性質(zhì)很不穩(wěn)定，易氧化疊合生成膠質(zhì)，使油品顏色變深、質(zhì)量下降，并加速油品膠質(zhì)的生成，影響油料的儲存。含氮化合物還可使酸性催化劑中毒。燃料中若有較高的含氮量，燃燒時就會產(chǎn)生難聞的臭味。(3)含硫化合物包括硫化氫、硫醇、硫醚、二硫化物、環(huán)硫醚、唆吩及其衍生物等?；钚粤蚧锶缌蚧瘹?、硫醇等能直接腐蝕金屬;而非活性硫化物如硫醚、噬吩等受熱時，會分解或發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸、硫醇或硫化氫，形成對金屬的間接腐蝕。,上一頁,下一頁,返回,.,18,任務(wù)一石油,(4)膠質(zhì)和瀝青質(zhì)石油中的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)是由多種元素(碳、氫、硫、氧、氮等)組成的多環(huán)化合物。膠質(zhì)是樹脂狀豁稠物質(zhì)，呈現(xiàn)深黃色或棕色;瀝青質(zhì)是非晶固體，呈現(xiàn)深褐色或黑色，全部集中在渣油中。膠質(zhì)和瀝青質(zhì)可使石油的顏色變深，氧化安定性下降，豁溫性變差，燃燒后形成積炭。,上一頁,下一頁,返回,.,19,任務(wù)一石油,三、石油的餾分構(gòu)成石油中各種碳?xì)浠衔锒加胁煌姆悬c(diǎn)，因此隨著對石油逐步加熱，不同的溫度使不同沸點(diǎn)的成分蒸發(fā)出來。這些蒸發(fā)出來的成分，通常稱為餾分。將某一溫度范圍內(nèi)蒸發(fā)出來的成分積聚后再分離出來，就可以得到不同成分含量的石油產(chǎn)品。在低溫范圍內(nèi)蒸發(fā)出來的稱為輕餾分;在高溫范圍蒸發(fā)出來的稱為重餾分。石油中的輕餾分是汽油，中餾分是柴油，重餾分是潤滑油的原料，重油蒸發(fā)剩下的稱為瀝青，瀝青是良好的鋪路材料。,上一頁,下一頁,返回,.,20,任務(wù)一石油,四、石油的提煉組分不同的石油，其加工方法有差別，產(chǎn)品的性能也不同，加工時應(yīng)當(dāng)做到物盡其用。根據(jù)各煉油廠主要產(chǎn)品的不同，煉油廠可分為三種類型，即燃料型、燃料一潤滑油型與燃料一化工型。以下我們僅介紹燃料一潤滑油型煉油廠石油煉制的工藝和基本流程。1.石油煉制工藝(1)轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化工藝有兩種。一種是將化學(xué)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，如催化重整和異構(gòu)化;另一種是將化學(xué)結(jié)構(gòu)和沸點(diǎn)范圍同時轉(zhuǎn)化，如烷基化、熱裂化、催化裂化和加氫裂化等。,上一頁,下一頁,返回,.,21,任務(wù)一石油,(2)分離分離工藝有兩種。一種是按沸點(diǎn)不同的范圍來分離，即常壓、減壓蒸餾;另一種是按化學(xué)組成分離，如溶劑或分子篩脫蠟等。(3)精制精制工藝也有兩種。一種是凈化除去硫、氧和氮的化合物，如電化學(xué)等;另一種是穩(wěn)定，將不飽和烴轉(zhuǎn)化為飽和烴，如加氫精制等。,上一頁,下一頁,返回,.,22,任務(wù)一石油,2.石油煉制的基本流程以生產(chǎn)燃料和潤滑油為目的的煉油廠里，通常是先將原油進(jìn)行常壓、減壓蒸餾，依次分離為汽油、煤油、柴油、重柴油，以及輕質(zhì)、中質(zhì)和重質(zhì)潤滑油等各種沸點(diǎn)不同的餾分，上述過程屬于物理過程，原油中的烴類化合物在結(jié)構(gòu)上沒有發(fā)生變化，稱為一次加工。以一次加工得到的各種餾分為原料，按產(chǎn)品質(zhì)量的要求，分別進(jìn)行加工，可生產(chǎn)不同品種、規(guī)格的燃料和潤滑油等石油產(chǎn)品。在加工過程中有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生且原料中的烴類化合物在結(jié)構(gòu)上也發(fā)生變化，稱為二次加工。石油煉制過程中屬于一次加工工藝的主要是常壓與減壓蒸餾;屬于二次加工中的轉(zhuǎn)化工藝的主要有熱裂化、催化裂化、加氫裂化、延遲焦化、催化重整與烷基化;屬于二次加工中精制工藝的主要有酸堿精制、溶劑精制、加氫精制、潤滑油加氫處理、白土補(bǔ)充精制、丙烷脫瀝青、脫蠟等。,上一頁,下一頁,返回,.,23,任務(wù)一石油,五、我國的主要石油產(chǎn)品目前以原油為原料，我國已能制成2500多種性能相異的不同石油產(chǎn)品，以及3000多種石油化學(xué)品。石油產(chǎn)品雖多，但可分成以下七大類:氣體類產(chǎn)品、燃料類產(chǎn)品(F)、潤滑油脂(L)、柏油類產(chǎn)品(B)、溶劑類產(chǎn)品(S)、石油化學(xué)品及其他產(chǎn)品。,上一頁,返回,.,24,.,25,任務(wù)二汽油,汽油是點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)(即汽油發(fā)動機(jī))的專用燃料，它是從石油中提煉而來的由碳、氫元素組成的烴類化合物。汽油是一種密度小而易于蒸發(fā)的液體燃料，自燃點(diǎn)高(SlOqC-530qC)。汽油的外觀一般為水白色透明液體，密度一般在0.71群cm，一0.75群cm，之間，有特殊的汽油芳香味。汽油發(fā)動機(jī)使用的是車用汽油，汽油分為航空汽油、工業(yè)汽油和車用汽油3種。,下一頁,返回,.,26,任務(wù)二汽油,一、車用汽油的性能指標(biāo)1.蒸發(fā)性能汽油的蒸發(fā)性是指汽油由液體轉(zhuǎn)化為氣體狀態(tài)的性能。汽油發(fā)動機(jī)在工作時，汽油先由液體汽化，并與一定比例的空氣混合成為可燃混合氣后，才能在汽缸內(nèi)燃燒。汽油的蒸發(fā)性越好，就越容易汽化，與空氣混合越均勻，燃燒速度越快，燃燒越徹底，能保證發(fā)動機(jī)迅速啟動、加速和正常運(yùn)轉(zhuǎn);反之，蒸發(fā)性越差，就越不能完全燃燒，造成油耗增加，功率下降，同時未燃盡的油滴還附在汽缸壁上破壞潤滑油膜，加劇磨損。但是汽油的蒸發(fā)性也不宜太好，否則易使汽油在儲存、運(yùn)輸中大量蒸發(fā)消耗，并且也容易使汽油機(jī)在高原或夏季工作時油路產(chǎn)生“氣阻”現(xiàn)象。因此，汽油應(yīng)具有適宜的蒸發(fā)性。,上一頁,下一頁,返回,.,27,任務(wù)二汽油,評定汽油蒸發(fā)性能的指標(biāo)有兩個:餾程和飽和蒸汽壓。(1)餾程將looml汽油倒入蒸餾燒瓶中，按規(guī)定的測定步驟和裝置進(jìn)行加熱蒸餾時，流出第一滴汽油時的溫度稱為初餾點(diǎn);餾出10mL,50mL,90mL時的溫度分別稱為10%,50%,90%餾出溫度;蒸餾完畢時的溫度稱為終餾點(diǎn)或干點(diǎn)。從初餾點(diǎn)到終餾點(diǎn)的溫度范圍，稱為餾程。.初餾點(diǎn)和10%餾出溫度表示汽油中輕質(zhì)餾分的含量。這兩個溫度關(guān)系到冬季發(fā)動機(jī)的啟動性能和夏季是否會發(fā)生氣阻。此兩個溫度低表明汽油中所含的輕質(zhì)餾分多，蒸發(fā)性好，發(fā)動機(jī)在低溫易啟動;但若過低，則在夏季或高原地區(qū)易產(chǎn)生氣阻。一般車用汽油的初餾點(diǎn)約為3545,10%餾出溫度則以6065為宜。10%餾出溫度與汽油機(jī)可能啟動的最低氣溫見表1-1.,上一頁,下一頁,返回,.,28,任務(wù)二汽油,50%餾出溫度表示汽油的平均蒸發(fā)性。該溫度低，對發(fā)動機(jī)啟動后的預(yù)熱時間、加速性能和工作的穩(wěn)定性有利。國家標(biāo)準(zhǔn)要求該溫度不高于120.90%餾出溫度和終餾點(diǎn)表示汽油中重質(zhì)餾分的含量。90%餾出溫度和終餾點(diǎn)愈高汽油的質(zhì)量愈差。若汽油中的重質(zhì)餾分多，蒸發(fā)性差，會使汽油燃燒不完全，耗油大，同時殘留的重質(zhì)餾分還會沖刷汽缸壁上的潤滑油膜，加劇機(jī)件磨損。國家標(biāo)準(zhǔn)要求汽油的90%餾出溫度不高于19090，終餾點(diǎn)不高于205.,上一頁,下一頁,返回,.,29,任務(wù)二汽油,另外，汽油蒸發(fā)后仍有的少量不蒸發(fā)物稱為殘留物。它們會堵塞化油器或噴油器等，從而影響到發(fā)動機(jī)的正常工作。因此應(yīng)嚴(yán)格將汽油的殘留量控制在2%(V/V)以下。(2)飽和蒸汽壓它是表示汽油蒸發(fā)性的另一個指標(biāo)。飽和蒸氣壓又稱蒸氣壓，是在一定的溫度下與同種物質(zhì)液態(tài)處于平衡狀態(tài)時的蒸汽對容器壁產(chǎn)生的壓強(qiáng)。主要用于判斷汽油發(fā)生氣阻現(xiàn)象的傾向和汽油在儲存、運(yùn)輸過程中蒸發(fā)損耗的傾向。汽油的蒸汽壓越高，蒸發(fā)性越好，發(fā)動機(jī)就容易啟動，但產(chǎn)生氣阻的傾向和蒸發(fā)損失也越多。蒸汽壓的大小與大氣溫度及壓力有關(guān)，溫度高、壓力低，蒸汽壓就高。汽油不產(chǎn)生氣阻的最大飽和蒸汽壓與氣溫的關(guān)系見表1-2.,上一頁,下一頁,返回,.,30,任務(wù)二汽油,2.抗爆性能抗爆性是指汽油在發(fā)動機(jī)中燃燒時抵抗爆燃的能力。混合氣在汽缸內(nèi)燃燒時，當(dāng)過氧化物積聚到一定量后，在高溫高壓條件下不等正?；鹧媲把氐竭_(dá)混合氣就自行爆炸性燃燒，引起局部區(qū)域壓力過高，產(chǎn)生氣體沖擊波，撞擊汽缸壁和活塞，發(fā)出尖銳的敲擊聲，這種現(xiàn)象成為爆震燃燒，簡稱爆震。爆震燃燒會使發(fā)動機(jī)過熱，功率下降，甚至造成活塞、活塞環(huán)、氣門等機(jī)件損壞。產(chǎn)生爆震的主要因素有燃料的質(zhì)量、發(fā)動機(jī)的壓縮比以及燃燒室的結(jié)構(gòu)形狀等。,上一頁,下一頁,返回,.,31,任務(wù)二汽油,辛烷值是表示汽油在汽油機(jī)中燃燒時的抗爆性指標(biāo)。汽油辛烷值越大，表示汽油的抗爆性越好。辛烷值是指在規(guī)定條件下的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動機(jī)試驗(yàn)中，通過和標(biāo)準(zhǔn)燃料進(jìn)行比較來測定，用和被測定燃料具有相同抗爆性的標(biāo)準(zhǔn)燃料中異辛烷的體積百分比表示的一個數(shù)值。辛烷值的常用測定方法有研究法(RON)和馬達(dá)法(MON)兩種。(1)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5487-1995汽油辛烷值測定(研究法)研究法辛烷值是指以較低的混合氣溫度(一般不加熱)和較低的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(一般不超過600r/min)的中等苛刻條件為其特征的試驗(yàn)中，標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動機(jī)測得的辛烷值。測定時按GB/T5487-1995規(guī)定進(jìn)行。,上一頁,下一頁,返回,.,32,任務(wù)二汽油,先選定兩種標(biāo)準(zhǔn)液:一種是異辛烷，其抗爆性相當(dāng)好，規(guī)定其辛烷值為100;另一種是正庚烷，其抗爆性相當(dāng)差，規(guī)定其辛烷值為零。這兩種標(biāo)準(zhǔn)燃料以不同的體積比混合起來，可得到各種不同的抗爆性等級的參比用標(biāo)準(zhǔn)燃料。再把待測燃料加到標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)用可變壓縮比單缸發(fā)動機(jī)中，通過改變汽缸高度逐漸加大壓縮比使之發(fā)生爆燃，并達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的爆燃強(qiáng)度(可從儀表上讀出)，然后，在發(fā)動機(jī)相同的工作條件下選擇辛烷值接近的標(biāo)準(zhǔn)燃料與之進(jìn)行對比試驗(yàn)，當(dāng)某種標(biāo)準(zhǔn)燃料與進(jìn)行對比試驗(yàn)的待測燃料相同時，該標(biāo)準(zhǔn)燃料中的異辛烷的體積百分比即為待測燃料的辛烷值。,上一頁,下一頁,返回,.,33,任務(wù)二汽油,(2)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T503-1996汽油辛烷值測定(馬達(dá)法)馬達(dá)法辛烷值是指以較高的混合氣溫度(一般加熱至149)和較高的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(一般達(dá)900r/min)的苛刻條件為其特征的試驗(yàn)中，標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動機(jī)測得的辛烷值。其測定的方法與研究法基本相同。(3)我國抗爆性能研究研究法辛烷值表示汽油機(jī)在輕負(fù)荷條件下低速運(yùn)行時的抗爆性，而馬達(dá)法辛烷值表示汽油機(jī)在重負(fù)荷條件下高速運(yùn)轉(zhuǎn)的抗爆能力，但它們都不能全面反映車輛運(yùn)行中燃燒的抗爆性能。因此，我國增加了一個新的抗爆性指標(biāo)抗爆指數(shù)AKI,它是同種汽油研究法和馬達(dá)法辛烷值的平均數(shù)?？贡笖?shù)表示在一般條件下汽油的平均抗爆性能。,上一頁,下一頁,返回,.,34,任務(wù)二汽油,我國以前一直用馬達(dá)法辛烷值來劃分車用汽油的牌號，而現(xiàn)在則用研究法辛烷值表示汽油的牌號。美國用抗爆指數(shù)AKI作為抗爆性的評定指標(biāo)，大部分國家和地區(qū)，如日本、歐盟等都采用研究法辛烷值作為汽油抗爆性的評定指標(biāo)。(4)提高辛烷值途徑由于汽油的抗爆性對發(fā)動機(jī)的影響很大，所以必須提高汽油的辛烷值。以前采用在汽油中加人四乙基鉛抗爆劑來提高汽油的辛烷值，但由于鉛對人體有害，并能使三元催化器中毒，同時燃燒后還污染環(huán)境，因此已被禁止使用，由無鉛汽油替代。目前提高汽油的辛烷值主要的途徑有兩種:,上一頁,下一頁,返回,.,35,任務(wù)二汽油,.用先進(jìn)的汽油煉制工藝。如催化裂化、加氫裂化和催化重整等。.汽油中加入辛烷值改善組分。如汽油加入甲基叔丁基醚后，具有提高辛烷值、降低油耗、改善發(fā)動機(jī)的加速性和低溫啟動性、降低有害物的排放等優(yōu)點(diǎn)，且成本不高，所以是目前應(yīng)用較廣的一種方法。3.氧化安定性能汽油的氧化安定性能是指汽油在儲存和使用過程中抵抗氧化生膠的能力。由于汽油在儲存和運(yùn)輸過程中受到空氣中氧氣以及光線和溫度的影響，氧化安定性差的汽油易發(fā)生氧化反應(yīng)，生成酸性物質(zhì)和膠質(zhì)物，使汽油的顏色變深、酸性增加、辛烷值降低，易造成燃料供給系統(tǒng)堵塞，積炭量增加，氣門關(guān)閉不嚴(yán)，氣缸散熱不良和引起爆震燃燒等。因此，汽油應(yīng)具有良好的氧化安定性。,上一頁,下一頁,返回,.,36,任務(wù)二汽油,評定汽油氧化安定性的主要指標(biāo)包括實(shí)際膠質(zhì)和誘導(dǎo)期。(1)實(shí)際膠質(zhì)指在規(guī)定條件下測得燃料蒸發(fā)殘留物。國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定汽油的實(shí)際膠質(zhì)不大于5mg/100ml。實(shí)際膠質(zhì)用以判斷汽油生成膠質(zhì)量的多少，從而決定是否可以使用。(2)誘導(dǎo)期指在規(guī)定的加速氧化條件下，油品處于穩(wěn)定狀態(tài)所經(jīng)歷的時間周期，其單位為min。國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定汽油的誘導(dǎo)期不小于480min。汽油的誘導(dǎo)期越長，越不易氧化，安定性越好，生成膠質(zhì)的傾向越小，越適宜長期儲存。,上一頁,下一頁,返回,.,37,任務(wù)二汽油,4.清潔性能汽油的清潔性是指汽油在生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲存和使用過程中不應(yīng)混人煉制工藝以外的雜質(zhì)以提高汽油的清潔度。因此，汽油在運(yùn)輸、儲存、罐裝和使用過程中應(yīng)做好防護(hù)措施，防止灰塵、水分和機(jī)械雜質(zhì)等混入油中，從而減少汽油對發(fā)動機(jī)的損害。5.腐蝕性能汽油中的各種烴本身是沒有腐蝕性的，倘若汽油中含有硫及硫化物、有機(jī)酸和水溶性酸或堿、水等物質(zhì)，就會腐蝕發(fā)動機(jī)機(jī)件。因此，汽油中應(yīng)嚴(yán)格控制這些有害物質(zhì)的含量，以降低汽油在使用、儲存與運(yùn)輸過程中對金屬的腐蝕，減少燃燒后對金屬的腐蝕以及對環(huán)境的污染。,上一頁,下一頁,返回,.,38,任務(wù)二汽油,二、車用汽油的規(guī)格、牌號及選用1.汽油的規(guī)格、牌號采用研究法辛烷值劃分汽油可分為含鉛汽油和無鉛汽油兩類，車用含鉛汽油根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB484-1993規(guī)定，劃分為90號、93號、97號3個牌號。從2000年1月1日起，我國所有汽油生產(chǎn)企業(yè)一律停止生產(chǎn)車用含鉛汽油，2000年7月1日，全國實(shí)現(xiàn)汽油無鉛化，我國現(xiàn)在使用的車用汽油都是無鉛汽油。車用汽油根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB17930-2006車用汽油(表1-3、表1-4)規(guī)定，劃分為90號、93號和97號三個牌號。在國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局發(fā)布的GB17930-2006車用汽油中做了修改，新標(biāo)準(zhǔn)更加關(guān)注環(huán)保問題，倡導(dǎo)在全國范圍內(nèi)使用高標(biāo)準(zhǔn)清潔汽油。高標(biāo)準(zhǔn)清潔汽油產(chǎn)品硫含量低、烯烴含量低、不含鉛、辛烷值高、穩(wěn)定性好、抗爆以及蒸發(fā)性能好，可以減少噴嘴以及汽缸的積炭和臭氧的生成，有利于排放和三元催化轉(zhuǎn)化器長期穩(wěn)定工作。,上一頁,下一頁,返回,.,39,任務(wù)二汽油,2.汽油的選用標(biāo)準(zhǔn)(1)根據(jù)車輛使用說明書的要求選用在車輛使用說明書中推薦選用的汽油牌號已經(jīng)綜合考慮該型發(fā)動機(jī)的壓縮比、結(jié)構(gòu)、工作情況等因素，并且經(jīng)過試驗(yàn)證明可以保證該型汽油機(jī)能可靠工作的汽油牌號。(2)根據(jù)發(fā)動機(jī)的使用時間來選用使用時間長的汽油機(jī)，由于燃燒室積炭、水套積垢等原因，使爆燃的傾向增加，應(yīng)選用高一級牌號的汽油。(3)根據(jù)發(fā)動機(jī)的壓縮比選用壓縮比大，選用高牌號的汽油;反之，壓縮比小，選用低牌號的汽油。如果壓縮比大的發(fā)動機(jī)選用低牌號的汽油，發(fā)動機(jī)易引起爆震燃燒，從而使發(fā)動機(jī)動力下降，油耗增加;反之，如果壓縮比小的發(fā)動機(jī)選用高牌號的汽油，則會造成浪費(fèi)，增加成本，還會使發(fā)動機(jī)過熱。因此，必須正確選用汽油的牌號。,上一頁,下一頁,返回,.,40,任務(wù)二汽油,(4)根據(jù)使用條件選用高原地區(qū)大氣壓力小，空氣稀薄，汽油機(jī)工作時爆震的傾向減小，可以適當(dāng)降低汽油的辛烷值。一般海拔每上升100m，汽油辛烷值可以降低約0.1個單位。但若是經(jīng)常在大負(fù)荷低轉(zhuǎn)速下工作的汽油機(jī)，應(yīng)選擇較高辛烷值。,上一頁,返回,.,41,.,42,任務(wù)三柴油,柴油和汽油一樣也是從石油中提煉出來的由碳、氫元素組成的烴類化合物。柴油分為輕柴油、重柴油和軍用柴油等，汽車柴油機(jī)用的柴油是輕柴油，簡稱為柴油。輕柴油與汽油相比較，具有餾分重、自燃點(diǎn)低(350-380),豁度及相對密度大、揮發(fā)性差、儲存和運(yùn)輸過程中損耗少、熱效率高、燃料經(jīng)濟(jì)性好、使用安全等特點(diǎn)。因此，輕柴油作為汽車燃料的需求量也越來越大。一、柴油的使用性能要求為了保證柴油在柴油發(fā)動機(jī)中能正常燃燒，根據(jù)柴油發(fā)動機(jī)工作的特點(diǎn)，對柴油的使用性能有下列幾點(diǎn)要求。1.低溫流動性能柴油的低溫流動性是指柴油在低溫條件下具有一定的流動狀態(tài)的性能。評定柴油的低溫流動性的指標(biāo)有凝點(diǎn)、冷濾點(diǎn)、濁點(diǎn)。,下一頁,返回,.,43,任務(wù)三柴油,(1)凝點(diǎn)凝點(diǎn)又稱凝固點(diǎn)，是指柴油在一定的試驗(yàn)條件下，遇冷開始凝固而失去流動性的最高溫度。通過凝點(diǎn)可以判斷該柴油適宜于在什么樣的氣溫下使用。柴油在低溫下運(yùn)輸、裝卸、使用時，都要求其凝點(diǎn)低于環(huán)境溫度5以上。柴油的凝點(diǎn)越低，其使用的氣溫和地區(qū)范圍就越廣。因此，車用柴油要有良好的低溫流動性。(2)冷濾點(diǎn)冷濾點(diǎn)是指在規(guī)定的冷卻條件下，柴油在1.96kPa壓力進(jìn)行抽吸試驗(yàn)，1min時間內(nèi)通過縫隙寬度45m金屬網(wǎng)的柴油體積少于20ml時的最高溫度。由于冷濾點(diǎn)測定的條件近似使用條件，所以冷濾點(diǎn)與柴油的實(shí)際使用最低溫度有良好的對應(yīng)關(guān)系，可作為根據(jù)氣溫選擇柴油牌號的依據(jù)。(3)濁點(diǎn)濁點(diǎn)是指柴油中開始析出石蠟晶體，柴油失去透明時的最高溫度。濁點(diǎn)測定標(biāo)準(zhǔn)是GB/T6986-1986石油產(chǎn)品濁點(diǎn)測定法。柴油達(dá)到濁點(diǎn)后雖未失去流動性，但在燃料供給系中易造成油路堵塞，使供油減少甚至?xí)构┯椭袛唷?上一頁,下一頁,返回,.,44,任務(wù)三柴油,對于低溫流動性的評定，各國所用的指標(biāo)不同，我國使用凝點(diǎn)和冷濾點(diǎn)，歐美則使用冷濾點(diǎn)。2.燃燒性能柴油的燃燒性是指柴油噴人汽缸后立即自行著火燃燒的性能。柴油的燃燒性是以十六烷值來表示。柴油的十六烷值與汽油的辛烷值相似，將發(fā)火性能好的正構(gòu)十六烷C16H3;的十六烷值定為100;將發(fā)火性能差的a一甲基蔡C11H1。的十六烷值定為0，將他們按不同比例混合在一起，可獲得十六烷值為0一100的標(biāo)準(zhǔn)燃料。其他柴油的十六烷值測定是按GB/T386-1991柴油著火性質(zhì)測定法(十六烷值法)規(guī)定，在可變壓縮比的單缸十六烷值測定柴油機(jī)上試驗(yàn)，與標(biāo)準(zhǔn)燃料比較而定的。,上一頁,下一頁,返回,.,45,任務(wù)三柴油,3.蒸發(fā)性能柴油的蒸發(fā)性是指柴油從液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的性能。通常用餾程和閃點(diǎn)兩個指標(biāo)來衡量柴油的蒸發(fā)性。(1)餾程一般用300時的餾出量來評定柴油的蒸發(fā)性。300時的餾出量百分?jǐn)?shù)越大，說明柴油中輕餾分越多，蒸發(fā)速度越快，燃燒越完全，單位油耗也越低。若餾分過重，則柴油燃燒不完全，積炭增多，并稀釋機(jī)油，加劇機(jī)件磨損;若餾分過輕，其十六烷值小，自燃點(diǎn)高，著火延遲期長，容易產(chǎn)生工作粗暴。因此，柴油的餾分過輕過重都不適宜。,上一頁,下一頁,返回,.,46,任務(wù)三柴油,(2)閃點(diǎn)閃點(diǎn)是將油料置于一定試驗(yàn)條件下加熱，其蒸氣與周圍的空氣形成混合氣，當(dāng)接近火焰時，開始發(fā)出閃火的溫度。閃點(diǎn)越低，蒸發(fā)性越好。閃點(diǎn)不僅是蒸發(fā)性指標(biāo)，還是安全性的指標(biāo)。閃點(diǎn)過低時蒸發(fā)太快，易造成汽缸壓力突然升高，產(chǎn)生爆震，安全性較差。4.安定性能柴油的安定性能是指柴油在儲存和使用過程中能保持其外觀顏色、組成和使用性能不變的能力。安定性差的柴油容易生成膠質(zhì)，從而堵塞濾清器和噴油器，并使燃燒室積炭嚴(yán)重。影響柴油安定性的主要因素是柴油的化學(xué)成分，其次是外部環(huán)境的影響，如存放柴油的容器、空氣中的氧氣以及光線和溫度等的影響。安定性能評定指標(biāo)有實(shí)際膠質(zhì)、10%蒸余物殘?zhí)康取?上一頁,下一頁,返回,.,47,任務(wù)三柴油,5.豁度豁度是用以表示柴油稀稠程度的一項(xiàng)指標(biāo):柴油的豁度隨溫度升高而降低。柴油豁度與流動性、蒸發(fā)性、燃燒性和潤滑性都有很大關(guān)系。柴油的砧度大，霧化質(zhì)量變差，燃燒不完全，排氣冒黑煙，油耗增大;柴油的砧度也不宜過小，否則會降低對柴油供給裝置中各精密偶件的潤滑，使磨損加劇。因此，柴油的砧度必須適宜。,上一頁,下一頁,返回,.,48,任務(wù)三柴油,6.清潔性柴油的清潔性在規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)中用灰分、機(jī)械雜質(zhì)、水分三個指標(biāo)來評價。(1)灰分灰分是指不能燃燒的礦物質(zhì)，它會起到磨料的作用，造成機(jī)件的磨損加劇。(2)機(jī)械雜質(zhì)機(jī)械雜質(zhì)會使噴油泵和噴油器中的精密偶件磨損，影響燃油量的控制和發(fā)動機(jī)的工作。(3)水分柴油中水分含量較多時，冬季會因結(jié)冰而使燃料系統(tǒng)堵塞，燃燒時水分還會使柴油的熱量降低，同時還會促使硫化物生成酸性物質(zhì)從而腐蝕機(jī)件。,上一頁,下一頁,返回,.,49,任務(wù)三柴油,7.腐蝕性能柴油的腐蝕性能是指硫分、酸分、水溶性酸或堿對金屬的破壞作用，尤以酸分腐蝕的影響最大。柴油中的硫化物，燃燒后生成二氧化硫和三氧化硫，它們與水蒸氣作用生成亞硫酸和硫酸，并在汽缸內(nèi)壁形成一層酸性薄膜，腐蝕機(jī)件。另外，硫化物燃燒后還會生成硬質(zhì)積炭，造成氣缸壁、活塞、活塞環(huán)等的磨損。因此，應(yīng)該嚴(yán)格控制柴油中酸分和堿分的含量，以減少對發(fā)動機(jī)的腐蝕。因此，柴油應(yīng)嚴(yán)格控制灰分、水分的含量，絕對不允許車用柴油中存在機(jī)械雜質(zhì)。,上一頁,下一頁,返回,.,50,任務(wù)三柴油,二、柴油的牌號、規(guī)格與選用1.柴油的牌號、規(guī)格國產(chǎn)柴油根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB2522000規(guī)定，將國產(chǎn)柴油按照其凝點(diǎn)的高低劃分為10號、5號、0號、-10號、-0號、-35號、-50號7種，其凝點(diǎn)分別不高于1090,59C,09C、-1090、-2090、-359C、-5090。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定十六烷值不低于45;硫含量優(yōu)質(zhì)品控制不大于0.2%02009年國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會發(fā)布了車用柴油國家標(biāo)準(zhǔn)GB19147-2009，該標(biāo)準(zhǔn)按凝點(diǎn)將車用柴油分為:5號、0號、-10號、-20號、-35號、-50號六個牌號。,上一頁,下一頁,返回,.,51,任務(wù)三柴油,2.柴油的選用柴油應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)和季節(jié)進(jìn)行選用。氣溫較高的地區(qū)，選用凝點(diǎn)較高的柴油;反之，氣溫較低的地區(qū)，選用凝點(diǎn)較低的柴油。一般選用柴油的凝點(diǎn)應(yīng)比當(dāng)?shù)禺?dāng)月環(huán)境最低氣溫低5以上，以保證在柴油最低氣溫時不致凝固。,上一頁,返回,.,52,.,53,任務(wù)四汽車代用燃料,據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表明，我國煤的保有儲量約占世界的30%，可采年數(shù)達(dá)數(shù)百年，石油的保有儲量僅占世界的2.4%。自1993年起我國已成為石油純進(jìn)口國，2004年我國石油總需求的40%已從國外進(jìn)口，預(yù)測2010年我國石油總需求的50%需進(jìn)口。在另一方面，我國的汽車排放已成為城市大氣環(huán)境的一個主要污染源。據(jù)統(tǒng)計，近年來部分大城市城區(qū)內(nèi)機(jī)動車排放的C0,HC和NO二已分別占總排污負(fù)荷的86%,90%和56%，城市機(jī)動車排放污染日趨嚴(yán)重。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和汽車保有量的高速增長，正面臨汽車能源需求與環(huán)境保護(hù)的雙重巨大壓力。因此，如何在后石油時代，針對我國自然條件和資源，逐步改變汽車能源結(jié)構(gòu)，發(fā)展汽車清潔代用燃料，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)高效、低污染的燃燒，以控制汽車發(fā)動機(jī)有害排放對我國城市大氣質(zhì)量帶來的日趨嚴(yán)重的影響，這些已成為我國能源與環(huán)境研究中的一個十分重大和緊迫的研究課題。,下一頁,返回,.,54,任務(wù)四汽車代用燃料,一、汽車代用燃料的各項(xiàng)指標(biāo)能夠代替汽油或柴油作為汽車發(fā)動機(jī)的燃料，必須符合下列幾點(diǎn)要求:1.熱值高、能量大，攜帶少量燃料就能有足夠的續(xù)航里程。2.安全性高，無毒或低毒，對環(huán)境沒有污染。3.來源廣泛，容易制取，最好能與現(xiàn)有汽車的供油系統(tǒng)兼容，或只需進(jìn)行簡單的改裝即可使用。價格便宜，儲存、運(yùn)輸和使用方便。,上一頁,下一頁,返回,.,55,任務(wù)四汽車代用燃料,二、主要汽車代用燃料及代用汽車1.天然氣(NG)和液化石油氣(LPG)天然氣(NG)和液化石油氣(LPG)由于具有低的污染物排放被認(rèn)為是內(nèi)燃機(jī)較理想的代用燃料，已經(jīng)被成功地應(yīng)用于汽油機(jī)。作為車用燃料LPG的主要成分是丙烷、丁烷和少量烯烴和戊烷。LPG辛烷值較高，燃料成本比酒精、汽油、柴油等便宜，C0,NO二等有害排放量低于汽油排放，基本上消除黑煙和顆粒物(PM)，發(fā)動機(jī)工作噪聲低。天然氣的主要成分是甲烷(一般為83%-99%)及少量其他烴類和COz等，它具有較高的辛烷值，抗爆性能好，與汽油相比，燃燒更完全。天然氣憑借其良好的排放特性及豐富的儲量而成為各種代用燃料汽車的首選。,上一頁,下一頁,返回,.,56,任務(wù)四汽車代用燃料,2.醇類燃料醇類燃料具有辛烷值高、汽化潛熱大、熱值較低等特點(diǎn)。醇類燃料自身含氧，在發(fā)動機(jī)燃燒中可提高氧燃比;CO和HC的排放較汽油和柴油低，幾乎無碳煙排放。另外，由于汽化潛熱大，可降低進(jìn)氣溫度，提高充氣效率，使最高燃燒溫度低，發(fā)動機(jī)的NOx排放較低。醇類燃料主要包括甲醇和乙醇。(1)甲醇甲醇燃料會產(chǎn)生有毒的醛類，甲醇對人體毒性較大，它對金屬有腐蝕作用，對橡膠皮革有溶脹作用，會使塑料提早老化，這些缺點(diǎn)使甲醇在實(shí)際應(yīng)用中受到了較大限制。(2)乙醇乙醇燃料以摻燒或純燒方式已成功地用于汽油機(jī)上，但乙醇在柴油機(jī)上應(yīng)用要遠(yuǎn)遜于汽油機(jī)上，其主要原因是柴油與乙醇不能互溶，摻燒困難，此外乙醇燃料十六烷值低，在柴油機(jī)上需用柴油引燃或點(diǎn)火塞點(diǎn)燃，要對燃燒系統(tǒng)做較大改動。,上一頁,下一頁,返回,.,57,任務(wù)四汽車代用燃料,甲醇可由一氧化碳和氫氣合成制得，因此它可從煤、天然氣等中制取。乙醇可利用發(fā)酵的方法，從甘蔗、玉米、薯類等農(nóng)作物及木質(zhì)纖維素中提取，這些原料不僅儲量大，而且大都可再生，是一種可再生能源。但是乙醇制取能耗較大、成本較高，約為汽油的兩倍，需在生產(chǎn)技術(shù)上尋求突破，降低能耗和成本，從而才能使乙醇燃料具有非常廣泛的應(yīng)用前景。,上一頁,下一頁,返回,.,58,任務(wù)四汽車代用燃料,3.生物燃料生物燃料是指從農(nóng)作物或動物的脂肪中提取的可再生燃料。地球變暖已引起世界各國的關(guān)注，人們正在開發(fā)來源廣泛的生物能源，目前已研制成功并投入使用的植物油型燃料有菜籽油、棉籽油、棕桐油、豆油、甲醇醋混合油等。將植物油和動物脂肪與酒精反應(yīng)，脫去甘油三酸醋轉(zhuǎn)變成甲醋或乙基醋之后就可以在柴油機(jī)上使用這些醋類物“生物柴油”?！吧锊裼汀敝械母谎蹩梢约涌烊紵俣?，減少C0,HC和微粒排放。一般的醋化燃料十六烷值較高，燃料的性質(zhì)與輕柴油接近，但發(fā)動機(jī)噴油系統(tǒng)金屬會受到甲醋的腐蝕。生物燃料是一種可再生能源，特別是植物在生產(chǎn)過程中會吸收大氣中的CO2，有助于減輕地球溫室效應(yīng)。,上一頁,下一頁,返回,.,59,任務(wù)四汽車代用燃料,4.二甲醚二甲醚(Dimethylether)，簡稱DME，是一種含氧燃料。二甲醚具有無毒性，常溫常壓下為氣態(tài)，常溫時可在5個大氣壓下液化，與液化石油氣