車用柴油是中餾分的石油產(chǎn)品,又稱輕柴油。輕柴油密度較大,易自燃,是柴油機的燃料。車用高速柴油機均使用輕柴油。

1.柴油的使用性能

柴油機可燃混合氣在燃燒室內(nèi)采用壓燃的著火方式,可燃混合氣的形成和燃燒過程與汽油機不同,最突出的使用性能是低溫流動性和燃燒性。

(1)低溫流動性。

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。柴油中的烴分子一般含16～23個碳原子,其中一部分為石蠟,通常在柴油中呈溶解狀態(tài)存在。當(dāng)溫度降低時,石蠟開始結(jié)晶析出,形成石蠟結(jié)晶網(wǎng)絡(luò),這種網(wǎng)絡(luò)延展到全部柴油中,使液體流動阻力增加、供油減少,嚴(yán)重時 (-18℃～-20℃)甚至失去流動性,中斷供油。

評定柴油低溫流動性的指標(biāo)是凝點、濁點和冷濾點等。對于柴油的低溫流動性各國采用的指標(biāo)不同,美國用冷凝點,歐洲用冷濾點,我國用冷濾點和凝點。

1)柴油的凝點是指隨溫度下降柴油中的石蠟結(jié)晶析出,導(dǎo)致失去流動性的溫度。我國柴油的牌號就是按凝點來區(qū)分的。

2)柴油的濁點是指隨溫度下降柴油中開始析出石蠟晶體,使柴油失去透明時的溫度。柴油達(dá)到濁點后雖未失去流動性,但在燃料供給系統(tǒng)中容易造成油路堵塞,使供油量減少。但濁點不是柴油使用的最低溫度。

3)柴油的冷濾點是指在測定條件下,以1.96kPa壓力進行抽吸試油,使其通過一個363目/in2(平方英寸)的過濾器,當(dāng)試油冷卻到通過濾網(wǎng)流量小于20m L/min的最高溫度。由于冷濾點測定的條件近似于使用條件,所以冷濾點與柴油的實際使用最低溫度有良好的對應(yīng)關(guān)系,可作為根據(jù)氣溫選用柴油牌號的依據(jù)。

(2)霧化和蒸發(fā)性。

為了保證動力性和燃油經(jīng)濟性的要求,柴油機可燃混合氣的形成過程必須在活塞位于壓縮行程上止點附近迅速完成。這是因為噴油持續(xù)時間極為短促,只有15°～30°的曲軸轉(zhuǎn)角,可燃混合氣形成時間只有汽油機的1/30～1/10,在已定的燃燒室和噴油設(shè)備條件下,柴油的霧化和蒸發(fā)性決定了混合氣形成的質(zhì)量和速度。因此,要求柴油有較強的霧化和蒸發(fā)性。

評定柴油霧化和蒸發(fā)性的主要指標(biāo)是運動黏度、餾程、閃點和密度。

1)運動黏度是表示液體在重力作用下流動時內(nèi)摩擦力的量度。其值為相同溫度下液體的動力黏度與其密度之比,在國際單位制中以m2/s為單位。柴油規(guī)格中要求測定20℃的運動黏度。

運動黏度不僅影響柴油的流動性,更主要的是影響柴油的霧化質(zhì)量。柴油通過噴油器的高壓噴射,使噴入燃燒室的柴油被粉碎成數(shù)以百萬計的細(xì)小霧粒。運動黏度高會降低霧化的細(xì)度,使霧化質(zhì)量變差;但運動黏度又不宜過小,否則會使噴入燃燒室內(nèi)的噴柱射程短,噴柱錐角大,沒有足夠的貫穿深度。由于局部缺乏氧氣,導(dǎo)致燃燒不完全,柴油機功率下降。同時,黏度過小又會影響耦合件的可靠潤滑,造成磨損加劇。

2)柴油餾程采用50%蒸發(fā)溫度、90%蒸發(fā)溫度和95%蒸發(fā)溫度。

50%蒸發(fā)溫度越低,說明柴油輕質(zhì)餾分多,蒸發(fā)速度越快,霧化質(zhì)量好,柴油機就越易啟動。柴油50%蒸發(fā)溫度同啟動時間的關(guān)系見表4-4。

表4-4 柴油50%蒸發(fā)溫度同啟動時間的關(guān)系

90%蒸發(fā)溫度和95%蒸發(fā)溫度越低,說明柴油中重質(zhì)餾分少,混合氣霧化狀態(tài)好,燃燒完全,不僅提高了柴油機的動力性,減少了機械磨損,還避免了柴油機過熱,降低了油耗。

3)閃點是石油產(chǎn)品在規(guī)定條件下加熱,其蒸汽與周圍空氣形成的混合氣接觸火焰發(fā)生瞬間閃火時的最低溫度。

閃點低說明柴油中輕質(zhì)餾分多,蒸發(fā)性好;但也不能過低,否則,輕餾分過多,蒸發(fā)過快,將造成氣缸壓力突然上升,引起柴油機工作粗暴,在使用中不安全。

閃點根據(jù)測定儀器的不同有開口閃點和閉口閃點兩種。用規(guī)定的閉口杯閃點測定器所測得的閃點,叫作閉口閃點。閉口閃點用于低閃點的油品,如車用輕柴油。用規(guī)定的開口杯閃點測定器所測得的閃點,叫作開口閃點。開口閃點用于高閃點的油品,如發(fā)動機油、車輛齒輪油。

4)柴油的密度過大將使霧化質(zhì)量差,不能形成良好的混合氣,使燃燒條件變差,排氣冒黑煙。柴油密度增大意味著芳香烴含量多,將導(dǎo)致柴油機在工作中產(chǎn)生粗暴現(xiàn)象。

(3)燃燒性。

柴油的燃燒性是指其自燃能力,用十六烷值表示 (燃料中正十六烷的體積百分?jǐn)?shù))。

車用柴油的十六烷值越高,燃燒性越好,其自燃點就越低。柴油噴入燃燒室,在高溫高壓下易于形成高密集的過氧化物,成為著火中心,使著火延遲期短,整個燃燒過程發(fā)熱均勻,氣缸壓力升高平緩,最高壓力也較低。

柴油的十六烷值應(yīng)與柴油機的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。選擇柴油十六烷值的主要依據(jù)是柴油機轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)速越高,燃料在氣缸中燃燒的時間越短,同時對十六烷值的要求也越高。柴油機轉(zhuǎn)速為1500～3000r/min,十六烷值最好為45～55單位。

(4)腐蝕性。

柴油中含的硫及硫化物、水分及酸性物質(zhì)會對零件產(chǎn)生腐蝕作用,而且會促進柴油機沉積物的生成。

1)柴油中包含的硫經(jīng)燃燒后生成硫的氧化物,與水反應(yīng)生成腐蝕性的酸性物質(zhì),在高溫的工作條件下,加速了氣缸壁、排氣管的腐蝕磨損。

2)車用柴油酸度太高,會使噴油器結(jié)膠、高壓油泵柱塞磨損加大、燃燒室積炭增加、發(fā)動機功率下降。

柴油的腐蝕性指標(biāo)包括硫含量、硫醇硫含量、酸度和銅片腐蝕試驗等。評定柴油腐蝕性指標(biāo)的測定標(biāo)準(zhǔn)與汽油相同。

(5)清潔性。

柴油機的燃料供給系統(tǒng)的精密偶件通過柴油進行潤滑,若柴油中混入堅硬的雜質(zhì),就會堵塞油路并使柴油機機件產(chǎn)生磨料磨損。同時,水分的存在會加劇硫化物對金屬零件的腐蝕作用。評定柴油清潔性的指標(biāo)是水分、灰分和機械雜質(zhì)。

(6)安定性。

柴油的安定性是指在高溫及溶解氧的作用下,柴油發(fā)生變質(zhì)的傾向。

夏季油箱中的溫度很高,柴油進入供油系統(tǒng)受柴油機溫度影響,溫度會進一步提高,加之汽車行駛時油箱中的柴油不斷地振蕩,加劇了柴油與空氣的混合,使柴油溶解的氧氣達(dá)飽和程度。在這種條件下,柴油中的不安定組分就會在金屬的催化作用下急劇地氧化,生成一氧化縮合物;在噴油器針閥上生成漆狀沉積物,造成針閥黏滯,形成積炭,使噴霧惡化,甚至中斷供油。而且,這些生成物會在噴油嘴上、燃燒室壁、氣閥和活塞環(huán)處生成積炭,將使柴油機磨損加劇。

影響柴油安定性的主要因素是柴油中所含的不安定組分,主要是二烯烴、烯烴等不飽和烴。柴油的餾分過重,環(huán)烷芳烴和膠質(zhì)含量增加,安定性也會變差。

2.輕柴油的牌號及規(guī)格

車用柴油標(biāo)準(zhǔn) (GB/T19147—2003)按凝點將柴油分為10號、5號、0號、-10號、-20號、-35號、-50號共7個牌號。牌號的含義為凝點。例如:10號表示該種柴油的凝點不高于10℃。其中,10號輕柴油適用于有預(yù)熱設(shè)備的柴油機;其他牌號分別適用于風(fēng)險率10%的最低氣溫8℃、4℃、-5℃、-14℃、-29℃及-44℃以上的地區(qū)使用車用柴油的標(biāo)準(zhǔn)見表4-5。

表4-5 車用柴油標(biāo)準(zhǔn)

續(xù)表

3.車用柴油使用注意事項

(1)柴油牌號的選用。

車用柴油牌號的選用應(yīng)以使用環(huán)境的最低氣溫高于柴油冷濾點為原則。

1)環(huán)境溫度的劃分。

為保證柴油車的安全使用,我國規(guī)定了各地區(qū)風(fēng)險率為10%的最低氣溫,見表4-6。該表是由我國152個氣象臺、站,從近20年逐日記錄的最低氣溫中分析得出的。某月風(fēng)險率為10%的最低氣溫值,表示該月中最低氣溫低于該值的概率為0.1,或者說該月中最低氣溫高于該值的概率為0.9。

表4-6 部分地區(qū)風(fēng)險率為10%的最低氣溫 ℃

續(xù)表

2)車用柴油牌號的選用。

①10號柴油適合于有預(yù)熱設(shè)備的高速柴油機使用。

②0號柴油適合于風(fēng)險率為10%的最低氣溫在4℃以上的地區(qū)使用。

③-10號柴油適合于風(fēng)險率為10%的最低氣溫在-5℃以上的地區(qū)使用。

④-20號柴油適合于風(fēng)險率為10%的最低氣溫在-14℃以上的地區(qū)使用。

⑤-35號柴油適合于風(fēng)險率為10%的最低氣溫在-29℃以上的地區(qū)使用。

⑥-50號柴油適合于風(fēng)險率為10%的最低氣溫在-44℃以上的地區(qū)使用。

(2)車用柴油的合理使用。

1)柴油加入油箱前,要充分沉淀 (不少于48h)。

2)不同牌號的車用柴油可以摻兌使用。在寒冷地區(qū),缺乏低凝點柴油時,可以向高凝點輕柴油中摻入10%～40%的燈用煤油,混合均勻可降低凝點;也可以采用適當(dāng)?shù)念A(yù)熱措施,提高柴油的工作溫度。

3)嚴(yán)寒的冬季車輛不能啟動時,可以采用啟動燃料幫助啟動。如乙醚與航空煤油按體積1∶1配制,這種燃料很容易自行著火。但禁止向柴油中加入汽油進行啟動的做法,因為汽油的自燃點高于柴油,不易于壓縮自燃,加入后反而更難啟動。