5第五章-汽车燃料

燃料通常是指能够将自身储存的化学能通过化学反应（燃烧）转变为热能的物质，其大部分来自石油。目前汽车使用的燃料主要是汽油和轻柴油。它们是当今汽车运行的主要动力来源。此外，还有一些新型燃料，主要包括燃气（天然气、液化石油气）、醇醚类燃料（乙醇、二甲醚等）、合成油、生物柴油、氢能等。1.掌握汽车对汽油的性能要求。2.掌握车用汽油的主要使用性能对发动机的影响。3.会根据汽车实际情况选用合适的汽油。汽油是从石油中提炼得到的，由碳、氢元素组成的烃类化合物。它是一种密度小而易于蒸发的液体燃料。汽油主要分为航空汽油、工业汽油和车用汽油。汽车所使用的为车用汽油。汽油的蒸发性是指汽油由液体状态转化为气体状态的能力。汽油蒸发性对形成的混合气品质有很大影响。（1）汽油蒸发性对发动机工作的影响汽油蒸发性越好，就越容易汽化，与空气混合越均匀，燃烧速度越快，并且燃烧彻底，能保证发动机迅速起动、加速和正常运转。反之将导致汽油不能完全燃烧，造成油耗增加，功率下降，同时，未燃烧尽的油滴还会附在气缸壁上破坏润滑油膜，加剧磨损。但是，蒸发性也不宜太好，否则易使汽油在储存、运输中大量蒸发。因此，要求汽油具有适宜的蒸发性。（2）汽油蒸发性的评定指标评定汽油蒸发性的指标主要有馏程和饱和蒸气压。馏程的测定1）馏程。馏程是指油品在规定条件下蒸馏所得到的、以初馏点和终馏点表示其蒸发特征的温度范围。常用10%馏出温度、50%馏出温度、90%馏出温度和终馏点来表示。2）饱和蒸气压。饱和蒸气压又称蒸气压，是指在一定试验条件下汽油在规定的密封容器中蒸发时所产生的最大蒸气压力，单位用kPa表示。饱和蒸气压是控制汽油产生气阻倾向的指标。饱和蒸气压越高，蒸发性越好，发动机容易起动，但产生气阻的倾向和蒸发损失也越大。（1）汽油的燃烧过程汽油机工作时，汽油先与空气进行混合，形成可燃的混合气体，进入气缸，经压缩后，由电火花点燃进行燃烧。汽油在燃烧时会出现两种燃烧方式，即正常燃烧和爆震燃烧。爆震燃烧是一种不正常的燃烧，它对汽油机的危害极大，会使发动机过热，功率下降，甚至造成机件损坏。（2）抗爆性汽油在发动机气缸内燃烧时，抵抗爆震燃烧的能力称为抗爆性。评定汽油抗爆性的指标用“辛烷值”表示。车用汽油的牌号也是根据汽油的辛烷值来划分的。①汽油辛烷值。汽油辛烷值是指在规定的对比测试条件下，和被测汽油具有相同抗爆性能的异辛烷与正庚烷所组成的标准燃料中异辛烷所占的体积百分数。②提高辛烷值的途径。目前主要有三种途径。提高汽油辛烷值的主要途径汽油的氧化安定性是指汽油在储存和使用过程中抵抗氧化生成胶状物的能力。为了提高汽油的氧化安定性,一般采用的方法有两种:一是在石油炼制时采用催化重整和加氢精制等工艺;二是在汽油中加入抗氧防胶剂和金属钝化剂。汽油在储存、使用过程中，不可避免地要与各种金属接触，这就要求汽油对金属不应有腐蚀性。汽油中的各种烃类物质本身并不腐蚀金属，引起金属腐蚀的物质主要是硫及硫化物、有机酸和水溶性酸或碱等物质。1．我国车用汽油标准国家质量监督检验检疫总局于2011年5月12日发布了GB17930—2011《车用汽油》。车用汽油按研究法辛烷值分为90号、93号和97号三个牌号，并按照轻型汽车排放污染物阶段要求，分为Ⅲ、Ⅳ两类。汽油牌号的选用首先应根据汽车使用说明书选择适当的牌号。具体选择车用汽油时应遵循以下原则：（1）根据发动机压缩比进行抗爆性的选择，压缩比越大，汽油的牌号越高。（2）装有三效催化转化器和氧传感器的汽车尽量选择含铅量低的汽油。（3）推广使用加入有效的汽油清净剂的汽油。（4）注意汽油低硫含量、低烯烃含量的发展趋势。（5）注意汽油质量是影响汽车技术状况和汽车排放的重要因素。（6）区分季节选择汽油的蒸发性，冬季应选择蒸气压较大的汽油，夏季应选择蒸气压较小的汽油。（1）按车辆使用说明书规定，加注相应牌号的汽油。（2）使用化油器的车辆，当由低牌号汽油改用高牌号汽油时，应把点火时间适当提前；反之，由高牌号汽油改用低牌号汽油时，应把点火时间适当推迟，以免发动机产生爆燃。（3）在炎热的夏季或高原地区，为了防止发动机产生气阻，应加强发动机的散热，采取隔热降温措施。（4）油箱要经常加满，尽量减少汽油与氧气的接触，以防止胶质生成，并减少蒸发损失。（5）不要使用长期存放变质的汽油，因为其结胶严重，会影响发动机的正常工作。（6）汽油易燃、易爆，易产生静电，使用时要注意安全。１．掌握车用柴油的主要使用性能对发动机的影响。２．会依据当地的实际气候情况选用合适的柴油。３．掌握燃料使用安全知识。柴油作为压燃式发动机的燃料，柴油机对柴油的性能要求是：有良好的燃烧性，良好的低温流动性，适宜的黏度和蒸发性，无腐蚀性，不含机械杂质和水分等。1．燃烧性柴油的燃烧性是指柴油喷入气缸后立即自行着火燃烧的能力。（1）柴油的燃烧过程柴油发动机工作时，柴油从喷油嘴喷入燃烧室后，并不立即着火，而要经过短暂的燃烧前准备，即雾化、蒸发、扩散与空气混合等。这段时间称为着火延迟期。柴油机着火延迟期对柴油机工作的影响柴油机工作粗暴与汽油机爆震燃烧一样，会使功率下降，油耗增大，严重时甚至会损坏机件。（2）燃烧性指标评定柴油燃烧性的指标用“十六烷值”来表示。1）柴油十六烷值。柴油十六烷值是指在规定的对比测试条件下，与被测柴油具有相同着火延迟期的标准燃料中正十六烷所占的体积百分数。2）柴油的十六烷值对柴油机工作的影响。柴油的十六烷值高，其自燃点低，着火延迟期短，燃烧平稳，柴油机工作柔和，且低温起动性好。柴油的低温流动性是指柴油在低温下不致因凝固而失去流动能力的性能。柴油的低温流动性能直接影响到柴油能否可靠地供给气缸，发动机能否正常工作。评定低温流动性的主要指标有凝点和冷滤点。（1）凝点凝点又称凝固点，是指油料在一定的试验条件下，遇冷开始凝固而失去流动性的那一刻温度，用℃做单位。为保证柴油发动机正常工作，选用柴油的凝点应比其使用的最低温度低4～6℃。（2）冷滤点冷滤点是指在规定条件下，柴油试样开始不能通过规定滤网时的最高温度，用℃做单位。柴油从喷油器喷出要经过蒸发、与空气混合才能燃烧，由于其经历的时间很短，柴油的蒸发性就直接影响到燃料的蒸发以及形成混合气的速度。评定柴油蒸发性的主要指标有馏程和闪点。（1）馏程柴油馏程的测定方法与汽油馏程的测定方法基本相同，但其馏出温度有所不同。（2）闪点闪点是指石油产品在规定条件下加热，其蒸汽与周围空气形成的混合气接触火焰发生瞬间闪火时的最低温度，用℃做单位。柴油闪点既是控制柴油蒸发性的指标，也是保证柴油安全性的指标。黏度是指液体在外力的作用下发生移动时分子间产生的内摩擦力，它是表示油品稀稠程度的一项重要性能指标。柴油的黏度大，雾化质量变差，燃烧不完全，油耗增大。但柴油黏度也不宜过小，否则会降低对燃料系中精密偶件的润滑，使磨损加剧。柴油的腐蚀性是指柴油中的硫对金属材料的腐蚀作用。硫燃烧后不仅排放污染严重，而且生成的硫化物对机件有很强的腐蚀作用，使积炭变得坚硬，容易擦伤气缸壁，加剧机件磨损，流入曲轴箱还会促使润滑油过早老化变质。柴油安定性是指柴油在储存和使用过程中能保持其外观颜色、组成和使用性能不变的能力。安定性差的柴油容易生成胶质堵塞滤清器和喷油嘴，并使燃烧室积炭严重。此外，柴油中的灰分、水分和机械杂质等对柴油机的工作危害很大。1．轻柴油的规格和牌号国产轻柴油根据国家标准《普通柴油》（GB252—2011）规定，按凝点分为10号、5号、0号、-10号、-20号、-35号和-50号七个牌号，适用于全负荷转速不低于960r/min的高速柴油机使用。轻柴油的选用与汽油不同，轻柴油是依据汽车使用地区和季节的气温来选择的。气温低的地区和季节应选用凝点低的柴油；反之，则选用凝点高的柴油。各牌号柴油的适用范围（1）不同牌号的柴油可以混合使用，并可根据气温的高低酌情调配。（2）在低温下缺乏低凝点柴油不易起动时，可采用适当的预热措施，或向柴油中掺入10%～40%的裂化煤油以降低其凝点，也可使用柴油机低温起动液起动。（3）严禁向柴油中掺入汽油，因为汽油的自燃点高，会使柴油机起动困难，甚至无法起动。（4）做好柴油的净化工作，柴油在使用前要充分沉淀（不少于48h），并经滤网过滤，以防机械杂质混入，引起供油系统磨损和出现故障。1．燃油的危险性（1）易燃烧性燃料一般都有易燃烧的特性。油的自燃点低，容易自燃。（2）易爆炸性燃料的易爆炸性与其蒸发性有关，当油蒸气与空气的混合比达到一定范围时，遇火即发生爆炸。混合比的爆炸范围称为爆炸极限。（3）易产生静电闪点汽油在罐装或运输时，汽油沿输油管路流动与管壁摩擦会产生电荷，当积聚到一定数量时，会突然产生跳火现象。若跳火部位正好处于混合气的爆炸极限内，就会引起爆炸和燃烧。（4）有毒性汽油和柴油属烃类化合物，油中的芳香烃和不饱和烃对人体有一定的毒性。（1）严格加强火种管理。（2）不得用铁器敲打油桶，特别是敲打装过汽油的空桶更为危险，一旦遇到火星就会爆炸。（3）灌装汽油时，附近的汽车、拖拉机的排气管加装防火装置的才可发动，严禁在油库附近检修车辆。（4）汽车进入加油站加油时，必须将发动机熄火。（5）擦过油迹的抹布、棉纱头、手套等物品不要放在油库、车库内，应集中放在有盖的铁箱中，及时处理或清洗回收使用，以防自燃。（6）焊补油桶、油罐时，要先将它们洗刷、晾干至没有油味，并打开桶盖或罐口，最好加满水后进行。（7）油库及用油区要配备消防设备，并定期检查。油料着火不能用水扑救，只能用专用消防器具或用砂子、土掩盖来灭火。（1）凡用于储存和运输油料的油罐、输油管路、油泵等，都必须有接地装置，并保证接地可靠。油罐车必须有接地铁链，卸油场地应设静电接地装置。（2）向油罐、油桶灌装汽油时，输油管的管口必须插至容器底部，以减小油流的冲击力和摩擦，油流速度不能太快，一般控制在3m/s以下。（3）在灌装开始和灌装到容器3/4以后的两段时间内，最容易发生静电跳火，要适当降低流油速度。（4）禁止用塑料桶等绝缘物体加装汽油，不得用汽油擦洗汽车。（1）油罐、油桶、输油管路和油泵等设备应保持密封，防止油料或其蒸气渗漏，并要加强油库、车库的通风。（2）不可用嘴吸油。如油料溅入眼中，应立即用食盐水或清水清洗。（3）清洗大的储油罐内部时，要戴防毒面具，并有专人看护，轮流作业。（4）万一发生中毒事件时，应立即将人抬到空气流通的地方，进行人工呼吸，或使其闻氨水，并及时送医治疗。１．了解汽车对新能源的要求。２．了解各种新能源的发展趋势。３．了解乙醇汽油的特性。想替代目前汽车使用的汽油和柴油，新能源必须符合：1.热值高、能量密度大。2.安全性好、无毒或低毒，对环境的污染少。3.来源广泛，容易制取，价格便宜。4.储存、输送和使用方便。5.能与目前使用的汽车燃料供给系兼容，或只需进行简单的改装即可使用。我国目前大力推广的主要有乙醇汽油、电能、天然气和液化石油气。车用乙醇汽油是指在汽油组分油中，按体积比加入一定比例（我国GB18351—2010规定10%，简称为E10）的变性燃料乙醇调配而成的一种新型清洁车用燃料。燃气是天然气和石油气的统称。天然气系古生物遗骸长期沉积地下,经漫长时间转化变质裂解而产生的气态碳氢化合物,具有可燃性，主要成分为甲烷。石油气是从石油的开采和加工中得到的可燃气体,主要由丙烷、丁烷以及其他气体混合而成。电能是二次能源，它可以来源于风能、水能、核能、热能、太阳能等多种方式。以电能为动力的汽车称为电动汽车。（1）性能特点纯电动汽车是以电池为储能单元，以电动机为驱动系统的车辆。（2）结构特点电动汽车主要由电力驱动系统、电源系统和辅助系统3部分组成。（3）现状与前景电动汽车在限定范围内应用的技术已经成熟，但电动汽车广泛应用还存在许多问题，还需要一定的时间，但有希望成为未来汽车的主体。氢气主要是从水中通过裂解制取的，或者来源于各种工业副产品。用氢气作为燃料的汽车称为氢气汽车。（1）特点热值高，热效率高，辛烷值高，燃烧后不产生有害气体，氢气生产成本高。气态氢能量密度小，储运不方便；液态氢技术难度大，成本高。（2）现状与前景氢气作为汽车燃料最大的问题是制