理论教育 醇醚燃料在汽车中的应用性能

醇醚燃料在汽车中的应用性能

时间:2023-10-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:现行车用汽油国家标准规定采用研究法辛烷值测定法和马达法辛烷值测定方法测定燃料的抗爆性。因此,车用汽油的蒸发性是评价车用汽油使用性能的重要指标。为此,现行车用汽油国家标准规定车用汽油的50%蒸发温度不高于120℃。t90过高,容易造成车用汽油汽化质量过差,致使车用汽油燃烧不充分。车用汽油蒸馏过程中的残留量反映车用汽油在运输、储存和使用过程中,氧化生成胶质物的含量。车用汽油国家标准规定蒸馏试验残留量不大于2%。

醇醚燃料在汽车中的应用性能

1.抗爆性

发动机是否发生爆燃与燃料的性能密切相关,燃料的抗爆指数越低,发动机越容易发生爆燃燃烧。

燃料的辛烷值用于表征燃料的抗爆性能。人为地将异辛烷和正庚烷的辛烷值分别定为100和0。在标准的单缸试验机上试验,调节异辛烷和正庚烷混合燃料中异辛烷所占的比例,使混合燃料与被测燃料达到相同的爆燃强度,把此时异辛烷在异辛烷和正庚烷混合燃料中所占的百分比称为被测燃料的辛烷值。

现行车用汽油国家标准规定采用研究法辛烷值测定法和马达法辛烷值测定方法测定燃料的抗爆性。两种方法测定的辛烷值分别称为研究法辛烷值和马达法辛烷值,并分别记为RON和MON。燃料的研究法辛烷值和马达法辛烷值的平均值,称为抗爆指数。

2.蒸发性

车用汽油的蒸发性是指在一定的温度条件下,车用汽油由液态转化为气态的能力。如果车用汽油的蒸发性较差,会因无法形成均匀的混合气而导致发动机起动困难甚至无法起动;但是如果车用汽油的蒸发性过大,又会产生气阻,影响发动机的正常运转。因此,车用汽油的蒸发性是评价车用汽油使用性能的重要指标。目前,人们通常用车用汽油的馏程和蒸气压来表征它的蒸发性。

(1)馏程

因为车用汽油是由多种烃类及少量非烃类衍生物组成的复杂化合物,因此其沸点表现为一个很宽的温度范围。车用汽油的馏程是指在规定的试验条件下对其进行蒸馏试验,从初馏点到终馏点的这一温度范围。GB 17930—2013中选取10%、50%、90%蒸发温度、终馏点以及残留量作为评价车用汽油蒸发性的指标。

1)10%蒸发温度(t10)。t10的高低与车用汽油中轻烃组分含量的多少有关,是评价车用汽油的低温起动性能以及使用过程中是否会形成气阻的重要指标。t10过高表明车用汽油中轻烃组分含量较少,蒸发性过差,在点火燃烧之前无法形成均匀的混合气,造成发动机在低温条件下起动困难甚至无法起动。t10过低表明车用汽油中轻烃组分含量过多,蒸发性过强,容易在供油系统中产生气阻,致使发动机无法正常运转。

现行车用汽油国家标准GB 17930—2013馏程一栏只对车用汽油10%蒸发温度的上限进行了规定,而其下限则是通过蒸气压来控制的。

2)50%蒸发温度(t50)。t50表征了车用汽油的平均蒸发性,对发动机的工作平稳性、暖机时间和加速性等具有重要影响。t50低,发动机加速性能好,汽车提速快,暖机所需要的时间短;t50过高,发动机中容易出现燃烧不完全现象,使发动机功率降低。为此,现行车用汽油国家标准规定车用汽油的50%蒸发温度不高于120℃。

3)90%蒸发温度和终馏点(t90)。t90与车用汽油中重烃组分含量的多少有关,对车用汽油在气缸内蒸发的完全程度具有重要影响。t90过高,容易造成车用汽油汽化质量过差,致使车用汽油燃烧不充分。这样不仅会增加车用汽油的消耗量,并且还会增加尾气排放中HC、CO和颗粒物的含量;同时,未完全燃烧的车用汽油还会溢入曲轴箱,稀释润滑油,使发动机各部件之间润滑效果变差,加速发动机的磨损,降低发动机的使用寿命。

因此,现行车用汽油国家标准规定车用汽油的90%蒸发温度不高于190℃,终馏点温度不高于205℃。

4)残留量。车用汽油蒸馏过程中的残留量反映车用汽油在运输、储存和使用过程中,氧化生成胶质物的含量。残留量过大,车用汽油在实际使用过程中容易堵塞供油管管路和喷油器,造成气门关闭不严和气缸内积炭增加等不良现象。

车用汽油国家标准规定蒸馏试验残留量不大于2%。

(2)蒸气压

饱和蒸气压(简称蒸气压)是指在一定的温度条件下,气液两相处于平衡状态时的蒸气压力。蒸气压的高低对车用汽油的汽化性能具有重要影响,是评价车用汽油使用性能的重要指标。

合理的蒸气压能够提高车用汽油的燃烧质量,提高发动机的起动性能,降低燃油消耗等。但是如果蒸气压过高,表明车用汽油汽化性能过强,实际使用过程中容易产生气阻;如果蒸气压过低,表明车用汽油汽化性能过差,容易造成冷起动困难,燃烧质量恶化等。

3.安定性

车用汽油的氧化安定性是指车用汽油在运输、存储和使用的过程中,保持油品质量不发生变化的能力。车用汽油的氧化安定性主要与其组成有关,如果车用汽油中不饱和烃的含量增加,则车用汽油在实际运输、储存以及使用的过程中就容易发生氧化反应,导致车用汽油酸性增强,胶质含量增加等,破坏车用汽油的正常使用性能。目前,人们通常用车用汽油的实际胶质含量和诱导期来表征它的安定性。

(1)实际胶质

车用汽油在运输、存储以及使用过程中形成的黏稠、不易挥发的褐色胶状物质为胶质。胶质按溶解度的不同可以分为两种类型:一种是不可溶胶质,它一部分黏附在容器壁面上,一部分在汽油中形成沉淀;另一种是可溶性胶质,这种胶质能被车用汽油溶解,只有在蒸馏的过程中才会作为残留物被分离出来。

车用汽油中的胶质含量是指溶剂洗胶质含量,它是判断车用汽油储存安定性的重要指标,也是判定车用汽油能否继续使用和存储的依据。

(2)诱导期

诱导期是指在规定的加速氧化条件下,油品处于稳定状态所经历的时间,单位为:min。诱导期是评定汽油在长期储存中氧化生成胶质倾向的重要指标。油品诱导期越长通常说明油品的抗氧化能力越强,可以储存的时间也越长。(www.daowen.com)

4.腐蚀性

车用汽油在运输、存储和使用的过程中,对所接触的金属材料塑料以及橡胶制品等产生的破坏作用往往是由汽油的腐蚀作用造成。由于机械设备和零件多为金属制品,因此,油品腐蚀性主要指对金属材料的腐蚀。如果车用汽油腐蚀性过强,会严重缩短运输、存储设备,以及发动机零部件的使用寿命,因此腐蚀性是评价车用汽油使用性能的一个重要指标。

用车用汽油的硫含量、硫醇硫含量、铜片腐蚀和水溶性酸碱来表征车用汽油的腐蚀性。

硫含量是指存在于油品中的硫及其衍生物的含量,以质量分数表示。

硫醇是“活性硫”之一,多存在于直馏产品中,它不但气味难闻,而且腐蚀性较强,特别是温度升高时,腐蚀作用会随之增大,因此限制车用汽油中的硫醇,对判断油品气味及其对燃料系统金属和橡胶部件的腐蚀性更具有实际意义。硫醇硫含量试验和博世试验都是检验油品中硫醇的试验,其中,硫醇硫含量的大小用质量分数表示;博世试验用通过(即无硫醇硫存在)或不通过(有硫醇硫存在)表示。

铜片腐蚀是定性检验油品有无活性硫的试验。

水溶性酸指的是无机酸和低分子有机酸,水溶性碱是指氢氧化钠或碳酸钠等,它们通常为石油产品酸碱精制过程中的残留物,是强腐蚀性物质。水溶性酸几乎对所有金属都有腐蚀作用,尤其是有水存在的情况下,其腐蚀性更为严重。水溶性碱对金属,特别是对铝质零件有较强腐蚀性。

5.有害物质

(1)苯

车用汽油中的苯是公认的致癌物质,蒸发或是燃烧不完全排入大气,都会危害人类的健康

(2)芳烃

车用汽油中的芳烃含量增加也会导致尾气排放中有害物质苯增高。通过大量实验,车用汽油尾气排放中苯的排放量与车用汽油中苯含量和芳烃含量之间的关系可归纳为以下公式

BEE=1.884+(0.949×Cb)+[0.113×(Cf-Cb)] (4-1)

式中 BEE——尾气中苯的排放量;

Cb——苯含量(体积分数,%);

Cf——芳烃含量(体积分数,%)。

(3)烯烃

如果车用汽油的烯烃含量过高,一方面会导致车用汽油的氧化安定性变差;另一方面由于烯烃具有很强的大气反应活性,一旦排入大气,在阳光的照射下,能与空气反应生成臭氧,造成大气污染。

6.清洁性

车用汽油自身是不含有水分和机械杂质的,但是在运输、储存、加注和使用的过程中,不可避免地受到外界污染,使水分和机械杂质进入车用汽油中。

车用汽油中含有水分,水分在0℃以下会凝结成冰,破坏车用汽油的低温流动性,严重时甚至会造成供油中断。其次,水的密度比汽油的大,会沉积在油箱底部,当沉积到一定程度时,会造成发动机无法起动。同时,水分还会降低车用汽油的抗氧化性能,影响车用汽油存储的安定性。

车用汽油中混有机械杂质,容易堵塞滤清器,造成供油量减少,甚至中断供油;同时还会加剧气缸—活塞组件和喷油器的磨损。

因此,车用汽油中不允许含有水分和机械杂质。

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