石油的主要成分是碳(C)和氫(H),這兩種元素占總含量的97%~98%,也有達(dá)99%的,此外是少量的氧(0)、氮(N)、硫(5)及灰分等;某些石油含硫量可高達(dá)5%左右。通常稱碳?xì)浠衔餅?quot;烴",烴及其衍生物為有機(jī)物,石油包含了許多沸點(diǎn)不同的成分,各成分的沸點(diǎn)差別很大,可用蒸餾方法進(jìn)行分離。原油在煉油廠經(jīng)過(guò)蒸餾,按沸點(diǎn)的不同分離出汽油、煤油、柴油,由于各產(chǎn)地原油品電火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)主要燃用汽油,一般稱這種發(fā)動(dòng)機(jī)為汽油機(jī)。壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)主要燃用柴油,一般稱其為柴油機(jī)。有關(guān)油料的具體規(guī)格在石油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中有詳細(xì)說(shuō)明。
l.汽油
(1)蒸發(fā)性。汽油蒸發(fā)性對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行有重要影響,如防止氣阻,使發(fā)動(dòng)機(jī)在冷熱狀態(tài)下都能良好地運(yùn)轉(zhuǎn)并具有良好的過(guò)渡性能。餾程和蒸氣壓是評(píng)價(jià)汽油蒸發(fā)性能的指標(biāo)。汽油及其他石油產(chǎn)品是烴類的混合物,沒有一定的沸點(diǎn);它隨著溫度的上升,按照餾分由輕到重,逐次沸騰。汽油餾出溫度的范圍稱為餾程。汽油餾程用蒸餾儀測(cè)定。將100mL試驗(yàn)燃料放在燒瓶中,加熱產(chǎn)生蒸氣,經(jīng)冷凝器燃料氣凝結(jié),滴入量筒內(nèi)。第一滴凝結(jié)的燃料落于量筒時(shí)的溫度稱為初餾點(diǎn)。餾出10%、50%、90%燃料的溫度,分別稱為10%、50%、90%出點(diǎn)。溫度計(jì)的最高讀數(shù)稱為終餾點(diǎn)。以餾出溫度為橫坐標(biāo),以餾出的百分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo),將蒸餾數(shù)據(jù)繪成蒸餾曲線。10%餾出溫度低,汽油機(jī)在低溫下易起動(dòng),但餾出溫度過(guò)低,在高溫下易發(fā)生氣阻,一般控制在70℃以下。50%餾出溫度表示汽油的平均蒸發(fā)性,是保證汽車加速性和平穩(wěn)性的重要指標(biāo),90%餾出溫度和終餾點(diǎn)過(guò)高,易生產(chǎn)積炭及稀釋曲軸箱潤(rùn)滑油。
汽油的飽和蒸氣壓是用標(biāo)準(zhǔn)儀器在一定條件下(38℃)測(cè)定的。蒸氣壓高,蒸發(fā)性強(qiáng),使汽油機(jī)易于起動(dòng),但產(chǎn)生氣阻傾向和蒸發(fā)損失也大。我國(guó)石油規(guī)格中規(guī)定蒸氣壓在夏季不大于67kPa,冬季不大于80kPa。由于燃料蒸發(fā)汽化使油氣混合氣溫度下降,從而引起化油器溫度下降,在濕冷的大氣條件下(大約2~8℃和相對(duì)濕度大于65%),能使化油器結(jié)冰,使用防結(jié)冰添加劑,可防止化油器結(jié)冰。
(2)抗爆性。辛烷值ON(OctaneNumber)表示汽油的抗爆性,辛烷值是在一種壓縮比可變的標(biāo)準(zhǔn)單缸機(jī)(CFR)上測(cè)定的。
(3)添加劑。汽油的抗爆性取決于它的化學(xué)成分。提高汽油辛烷值的常用方法是在汽油中加抗爆劑。功效強(qiáng)、應(yīng)用廣的抗爆劑是四乙基鉛[Pb(C2H4)4]。但從減少大氣污染考慮要求使用無(wú)鉛汽油。此外,根據(jù)需要,還可加入其他類型的汽油添加劑,如防腐蝕劑、化油器和噴油器的清潔劑、積垢防止和消除劑、防止化油器和燃料系統(tǒng)結(jié)冰的物質(zhì)等。
車用汽油按MON分70號(hào)、75號(hào)、80號(hào)和85號(hào)四種牌號(hào)。新的標(biāo)準(zhǔn)則按RON值分級(jí),包括90號(hào)和87號(hào)兩個(gè)牌號(hào)。
2.柴油
柴油主要用于壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)或柴油機(jī),其中輕柴油用于高速柴油機(jī),重柴油用于中、低速柴油機(jī),重油用于大型低速柴油機(jī)。
(1)凝點(diǎn)和濁點(diǎn)。在常溫下,輕柴油大多是透明的。低溫時(shí),燃料中所含石蠟(還有水分)開始結(jié)晶,燃油變得混濁,這個(gè)溫度叫做濁點(diǎn)。溫度進(jìn)一點(diǎn)降低后,便生成石蠟結(jié)晶網(wǎng),網(wǎng)中均勻地分布著液體烴類,因此燃料失去流動(dòng)性,這個(gè)溫度叫做凝點(diǎn)。一般濁點(diǎn)高于凝點(diǎn)5~l0℃。就保證發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)供油而言,濁點(diǎn)比凝點(diǎn)更重要。因?yàn)闇囟鹊陀跐狳c(diǎn)時(shí),燃料中所析出的固體蠟會(huì)堵塞濾清器網(wǎng),使燃料供應(yīng)減少以致停止,造成發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。但在油庫(kù)和儲(chǔ)運(yùn)操作(倒裝、發(fā)放)中,凝點(diǎn)最重要。用降凝劑可以降低凝點(diǎn)。對(duì)于精制柴油,加入1%降凝劑,可使凝點(diǎn)降低20~50℃,但對(duì)濁點(diǎn)影響不大,僅降低1~5℃。凝點(diǎn)和濁點(diǎn)是表示柴油低溫流動(dòng)性的指標(biāo)。我國(guó)輕柴油按凝點(diǎn)分為10,0,-10,-20,-35,-50六個(gè)牌號(hào),表示其凝點(diǎn)分別不高于+l0℃,0℃,-10℃,-20℃,-35℃,-50℃。此外,還有凝點(diǎn)為-20℃的農(nóng)用柴油。選用輕柴油要按不同地區(qū)和季節(jié)。低氣溫時(shí)選用凝點(diǎn)低的柴油。
(2)十六烷值。十六烷值CN(CetaneNumber)是評(píng)定柴油著火性能的指標(biāo)。柴油十六烷值是在特殊的CFR發(fā)動(dòng)機(jī)上,按規(guī)定的條件,經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定的。試驗(yàn)時(shí)采用由十六烷(C16H34)和α-甲基荼混合成的混合液。十六烷易自燃,規(guī)定它的十六烷值為100;α-甲基蔡不易自燃,其十六烷值定為0。當(dāng)被測(cè)定柴油的自然性與配制的混合液的自然性相同時(shí),則混合液中十六烷的體積百分?jǐn)?shù)就定為該種柴油的十六烷值。CN值高的柴油冷起動(dòng)容易。柴油的CN值并非越高越好,車用柴油普遍在40~60范圍內(nèi)。
為提高柴油的CN值,可加特殊添加劑(濃度為0.3%~3%的硝酸鹽和各種過(guò)氧化物)。
(3)殘?zhí)。柴油在無(wú)空氣通入情況下,加熱生成炭質(zhì)殘?jiān)男再|(zhì)以殘?zhí)恐?或結(jié)焦性)表示。殘?zhí)恐凳侨剂现心z質(zhì)和不穩(wěn)定化合物含量的間接指標(biāo),這些物質(zhì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)大量積炭。輕柴油中,殘?zhí)亢苌,有時(shí)用10%殘?jiān)臍執(zhí)恐禐橹笜?biāo)。殘?zhí)恐蹈叩牟裼腿菀资谷紵壹皣娪推鞯冉Y(jié)炭,使活塞環(huán)燒壞,噴油孔堵塞及氣門卡死。所以希望柴油中的殘?zhí)苛勘M可能少。
(4)灰分。灰分是柴油燃燒后的剩余物,它主要是溶解在燃油中的有機(jī)酸和無(wú)機(jī)酸鹽類。柴油燃燒后殘留的灰分將加劇氣缸套與活塞環(huán)的磨損。
(5)含硫量。硫是燃油中的有害成分。硫和硫化物在燃燒時(shí)生成二氧化硫,在氣缸的低溫區(qū)遇濕蒸氣或水分會(huì)形成亞硫酸或硫酸,腐蝕金屬。硫的氧化物沉積在積碳中形成堅(jiān)硬的物質(zhì),加劇氣缸和活塞的磨損。燃油中硫的腐蝕作用,嚴(yán)重地影響發(fā)動(dòng)機(jī)零件的使用壽命。
(6)機(jī)械雜質(zhì)和水分。機(jī)械雜質(zhì)會(huì)使噴油嘴的孔堵塞,加劇噴油泵和噴油器等精密偶件的磨損。發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期停放時(shí),水分會(huì)銹蝕燃油供給系的機(jī)件,使噴油泵、噴油器等精密偶件銹死、運(yùn)動(dòng)不靈活,影響發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。在嚴(yán)寒地區(qū)柴油中水分多,會(huì)使油路和濾清器結(jié)冰堵塞。此外,含水分多使柴油低熱值降低。
3.醇類
大多數(shù)醇類具有較高的辛烷值,十六烷值很低,故醇類不宜作為壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。醇類燃料抗爆性好,有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比,其熱值低于汽油,但燃甲醇、乙醇時(shí),所需理論空氣量L0也不,混合氣熱值與使用汽油時(shí)相近,故不致降低汽油機(jī)的動(dòng)力性指標(biāo)。醇類汽化潛熱大,因而混合氣在汽化時(shí)降溫大,所以進(jìn)氣管預(yù)熱需加強(qiáng),低溫時(shí),冷起動(dòng)困難。此外,醇類對(duì)有色金屬有腐蝕作用,還使橡膠溶脹。燃燒醇類燃料時(shí),排氣中CO、HC、NOx都減少,但醇及醛等有害物排放增多。醇類與汽油摻用較方便,但甲醇與汽油互溶性差,易于吸水分層,摻甲醇的汽油在儲(chǔ)運(yùn)和使用時(shí)應(yīng)有特殊措施防止分離。在汽車上應(yīng)用含15%甲醇的汽油(稱Ml5混合油),技術(shù)己經(jīng)成熟,并有實(shí)用。醇類燃料在汽車上能否廣泛應(yīng)用將取決于能源形勢(shì)、價(jià)格政策和市場(chǎng)策略。
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