为了保证柴油机正常、高效的工作，车用柴油应具有良好的氧化安定性、蒸发性、低温流动性、发火性和适当的黏度等诸多的使用性能。

1.车用柴油的蒸发性及测定方法

（1）车用柴油的蒸发性

在燃烧室工质状态与喷油设备性能一定的条件下，柴油发动机中油气混合气的形成速度与质量决定于柴油的蒸发性，由于高速柴油机所给予油气混合气形成的时间极短，故对柴油的蒸发性有较高要求。车用柴油主要用于高速柴油机，它对车用柴油蒸发性的质量要求是：在很短的时间内能完全蒸发，迅速与空气形成较均匀的可燃混合气，以保证发动机着火与后续的及时、完全燃烧。

车用柴油蒸发性的评定同样是采用相对蒸馏曲线，与车用汽油不同的是在车用柴油的馏程中选用50%、90%和95%回收温度t₅₀、t₉₀、t₉₅评价。

1）t₅₀。t₅₀反映车用柴油的起动性。该点温度低，表明柴油中的轻质馏分含量多，柴油机易于起动，我国车用柴油要求50%回收温度不高于300℃。但轻质馏分含量也不能过多，否则会使喷入气缸的柴油蒸发过快，易引起柴油燃烧过于集中，造成压力剧增，使柴油机工作粗暴、振动、不稳定，车用柴油用闪点控制蒸发性下限。

2）t₉₀、t₉₅。t₉₀、t₉₅的高低表明柴油中重质馏分含量的多少，直接影响车用柴油的燃烧完全性。该点温度过高，不仅增大了汽车运行中的油耗，降低了柴油机的动力性，而且还加大机械磨损，易引起发动机气缸内积炭增多，造成发动机过热。我国车用柴油要求t₉₀不高于355℃，t₉₅不高于365℃。

柴油的馏分过轻、过重都不适宜柴油机的工作，我国车用柴油馏程一般控制在200～380℃范围内。

（2）馏程的检测方法

车用柴油的馏程测定按GB/T 6536—2010《石油产品常压蒸馏特性测定法》进行，测量基本原理与车用汽油基本相同。

2.车用柴油的闪点及测定方法

（1）闪点与爆炸界限

闪点是将液体油品置于专门仪器内在规定条件（常压）下加热，其蒸气与空气形成的混合气与火焰接触，发生瞬间闪火的油品最低温度。闪点是油品的一项安全性指标，闪点低于45℃的液体为易燃液体，闪点高于45℃的液体为可燃液体。同时，闪点也能够说明液体蒸发性的好坏。

液体油品蒸发与空气混合，遇火发生爆炸性燃烧的油品的体积分数称为爆炸界限，过浓与过稀混合气是不可能燃烧的，因而，爆炸界限是一个范围，最低体积分数为爆炸下限，最高体积分数爆炸上限。

通常情况下，高沸点油品的闪点为其爆炸下限的油品温度，而低沸点油品的闪点为其爆炸上限的油品温度。如汽油是极易挥发的油品，在室温条件下油气浓度已经大大超过其爆炸下限，其闪点实际上是它爆炸上限的油品温度。闪点为其爆炸下限的油品，当达到闪点温度时出现瞬间闪火，燃烧并不能持续；而闪点为其爆炸上限的油品，当达到闪点温度时，只要氧气条件保障，燃烧是能够持续进行的。测定低沸点油品的爆炸下限没有实际意义。

自燃点是将油品加热到一定温度后，再使之与空气接触，无需引火点燃，油品即因剧烈氧化反应而产生火焰的最低温度。

油品的馏分越轻，沸点越低，闪点越低，自燃点超高。汽油的自燃点为415～530℃，煤油为380～425℃，柴油为350～380℃。

闪点又分为开口闪点与闭口闪点两种，测定所用仪器与测试条件不同，闭口闪点多用于轻质油品，开口闪点用于润滑油与重质油品。

（2）闪点的检测

车用柴油闪点的测试按GB/T 261—2008《闪点的测定（宾斯基-马丁闭口杯法）》进行。采用闭口杯法测定车用柴油闪点用到的试验仪器有全自动闭口闪点测试仪，如图4-9所示。

图4-9 全自动闭口闪点测试仪

测定操作时，将试样装入油杯至环状刻线处，在连续搅拌下加热，按要求控制恒定的升温速度，在规定温度间隔内用一小火焰进行点火试验，点火时必须中断搅拌，当试样表面上蒸发闪火时的最低温度即为闭口杯法闪点。

影响闭口闪点测定的主要因素有试样含水量、加热速度、点火控制、试样装入量和大气压力等。其中大气压力对柴油的闪点影响比较大：气压低，油品易挥发，闪点有所降低；反之，闪点则升高。标准中规定以101.3kPa为闪点测定的基准压力。若有偏离，需作压力修正。

闭口闪点的压力修正公式为

t₀=t+0.25（101.3-P） （4-12）

式中 t₀——基准压力（101.3kPa）时的闪点（℃）；

t——实测闪点（℃）；

P——实际大气压力（kPa）。

闪点测试时，将试样装入油杯至环状刻线处，在连续搅拌下加热，按要求控制恒定的升温速度，在规定温度间隔内用一小火焰进行点火试验，点火时必须中断搅拌，试样表面上蒸气闪火时的最低温度，即为闭口杯法闪点。

3.柴油的着火性

（1）着火滞后期

从理论上讲，当柴油喷入燃烧室后，便已具备了着火燃烧的基本条件。但实际上从柴油喷入至自燃，还有一定的时间间隔，这是由于柴油需要雾化、蒸发、扩散完成与空气充分混合、先期氧化及形成局部着火点等物理化学准备的缘故。从喷油器开始喷油到柴油开始着火这段时间，称为着火滞后期或称为滞燃期。正常情况下，柴油的自燃点较低，着火滞后期短，燃料着火后，边喷油、燃烧边进行，发动机工作平稳，热效率高。但如果柴油的自燃点过高，则着火滞后期延长，以至于在开始自燃时，气缸内积累较多的柴油同时自燃，温度和压力剧烈增高，这就使柴油机的工作粗暴。柴油机的工作粗暴与汽油机的爆燃同属不正常工作现象，同样会使燃料燃烧不完全，形成黑烟，油耗增大，功率降低，并使机件磨损加剧，甚至损坏，但是，两者产生的根源是不同的。

（2）十六烷值与十六烷指数

十六烷值与十六烷指数是评价车用柴油着火性的重要指标。十六烷值是表示柴油在发动机中着火性能的一个约定量值。它是在规定操作条件的标准可变压缩比发动机试验机中，将柴油试样与标准燃料进行比较测定，当两者具有相同的着火滞后期时，标准燃料的正十六烷值即为试样的十六烷值。

标准燃料是用着火性能好的正十六烷和着火性能较差的七甲基壬烷按不同体积比配制成的混合物。规定正十六烷的十六烷值为100，七甲基壬烷的十六烷值为15，则试样的十六烷值为

CN=ϕ₁+0.15ϕ₂ （4-13）

式中 CN——标准燃料的十六烷值；

ϕ₁——标准燃料中正十六烷的体积分数（%）；

ϕ₂——标准燃料中七甲基壬烷的体积分数（%）。

计算结果，取两位小数。

与汽油机对汽油辛烷值的要求不同，柴油机对柴油十六烷值的要求并不是越高越好，十六烷值过低，柴油机起动困难，过高的十六烷值会造成柴油机工作时的冒烟，一般柴油机要求十六烷值在40～50之间。

十六烷指数是表示柴油自燃性能的一个计算值，它是用来预测馏分燃料十六烷值的一种辅助手段。该方法适用于计算直馏馏分、催化裂化馏分以及两者的混合燃料的十六烷指数，特别是当试样量很少或不具备发动机试验条件时，计算十六烷指数是估计柴油自燃性能的有效方法。

（3）十六烷值的检测

柴油十六烷值按GB/T 386—2010《柴油着火性质测定法（十六烷值法）》测定。测定仪器是一台可改变压缩比的专用单缸柴油机（900r/min），压缩比可调范围为7.95～23.50。测定十六烷值的基本原理是：在标准操作条件下，将试样的着火性质与已知十六烷值的两个标准燃料相比较，其中两个标准燃料的十六烷值分别比试样略高或略低，在着火滞后期相同的情况下，测定它们的压缩比，据此用内插法计算试样的十六烷值。图4-10为柴油十六烷值单缸试验机。具体步骤如下：

图4-10 柴油十六烷值单缸试验机

1）稳定发动机操作条件，并用测微计调整喷油量，使喷油量控制在（13.0±0.2）mL/min的范围内。

2）旋转测微计，按规定调整并固定喷油提前角为上止点前13°。(www.daowen.com)

3）将着火滞后期表（如图4-11）上的选择开关转到“着火滞后”的位置，然后用手轮调节发动机压缩比，准确锁紧在上述要求的喷油提前角位置上，记录手轮读数。以同样的方法，至少重复三遍，计算平均值。

4）选择两个相差不大于5个十六烷值的标准燃料进行试验，调节发动机压缩比，使试样在仪表指示13°的手轮读数处于两个标准燃料之间，否则另选标准燃料。根据标准燃料的十六烷值和压缩比数值，用内插法按式（4-14）即可计算被测车用柴油的十六烷值。

式中 CN——被测车用柴油的十六烷值；

CN₁——低十六烷值标准燃料的十六烷值；

CN₂——高十六烷值标准燃料的十六烷值；

a——被测车用柴油三次测定手轮读数的平均值；

a₁——低十六烷值标准燃料三次测定手轮读数的平均值；

a₂——低十六烷值标准燃料三次测定手轮读数的平均值。

目前，已研制出多种便携式十六烷值测定仪，图4-12即为一种便携式柴油十六烷值测定仪，应用于柴油的生产、质检和科研中。它们多为快速、简便、数显式多功能分析仪器，一般能同时测定柴油的十六烷值、十六烷指数、十六烷添加剂等多种参数。

4.柴油的安定性

与汽油相似，影响柴油安定性的主要原因同样是油品中的不饱和烃（如烯烃、二烯烃）以及含硫、氮化合物等不安定组分。安定性差的柴油，长期储存，颜色会变深，易在油罐或油箱底部、油库管线内及发动机燃油系统生成胶质和沉渣。在使用过程中，油箱温度可达60～80℃，由于剧烈振荡，油品中的溶解氧可达到饱和程度。进入燃油系统后，温度继续升高，在金属的催化作用下，不安定组分会急剧氧化生成胶质。这些胶质会堵塞滤清器；沉积在喷嘴上，会影响喷雾质量，导致不完全燃烧，甚至中断供油；沉积在燃烧室壁，会形成积炭，加剧设备磨损。车用柴油要求安定性好，在储存时生成胶质及燃烧后形成积炭倾向要小。

图4-11 着火滞后期表

评价轻柴油和车用柴油安定性的指标主要有总不溶物和10%蒸余物残炭。

（1）总不溶物

总不溶物是评价车用柴油固有安定性的指标。固有安定性是在没有水、活性金属表面及污物存在的情况下，试样暴露于大气中的抗氧化能力。

柴油是复杂的有机混合物，其中也有以聚集状态存在的胶体化合物，在大量溶剂的稀释下，其固有的胶体稳定性被破坏，使胶体凝集而沉降下来，这就是不溶物。总不溶物包括黏附性不溶物和可过滤不溶物两部分。其中，黏附性不溶物是试验条件下，试样在氧化过程中产生的，黏附在氧化管壁上，且不溶于异辛烷的物质。可过滤不溶物是试验条件下，试样在氧化过程中产生的能过滤分离出来的物质，它包括氧化后在试样中悬浮的物质和在管壁上易于用异辛烷洗涤下来的物质。

图4-12 便携式柴油十六烷值测定仪

我国车用柴油要求总不溶物含量不大于2.5mg/100mL。

（2）总不溶物的检验方法

总不溶物的测定按SH/T 0175—2004《馏分燃料油氧化安定性测定法（加速法）》进行。该标准试验方法适用于评定初馏点不低于175℃，90%点温度不高于370℃的中间馏分燃料油的固有安定性。

测定时，将已过滤的350mL试样注入氧化管中，通进氧气，流量为50mL/min。在95℃的温度条件下氧化16h；然后将氧化后的试样冷却到室温，过滤，得到可过滤的不溶物；用三合剂（等体积混合的分析纯丙酮、甲醇和甲苯液体）把黏附性不溶物从氧化管上洗下来，蒸发除去三合剂后，即得黏附性不溶物；可过滤的不溶物与黏附性不溶物之和就是总不溶物量，以mg/100mL表示。

（3）10%蒸余物残炭

油品在规定的仪器中隔绝空气加热，使其蒸发、裂解及缩合所形成的残留物，称为残炭，10%蒸余物残炭，指的是把测定柴油馏分中馏出90%以后的残留物作为试样所测得的残炭。残炭是评价油品在高温条件下生成焦炭倾向的指标。由于车用柴油馏分轻，直接测定残炭值很低，误差较大，故规定测定10%蒸余物残炭。车用柴油10%蒸余物残炭反映油品的精制深度或油质的好坏。10%蒸余物残炭值大的柴油在使用中会在气缸内形成积炭，导致散热不良，机件磨损加剧，缩短发动机使用寿命。

（4）检验方法

车用柴油10%蒸余物残炭在测定前先按GB/T 6536—2000《石油产品常压蒸馏特性测定法》对200mL试样进行蒸馏，收集10%残余物作为试样。把已称重的试样置于坩埚内进行分解蒸馏。残余物经强烈加热一定时间即进行裂化和焦化反应。在规定的加热时间结束后，将盛有炭质残余物的坩埚置于干燥器内冷却并称重、计算。

5.柴油的运动黏度及测定方法

通俗讲，黏度是指液体的黏稠程度，物理学上的运动黏度是液体在重力作用下流动时内摩擦力的量度，其数值为相同温度下液体的动力黏度与其密度之比。黏度是车用柴油的重要指标，是保证柴油正常喷射、雾化、燃烧及油泵润滑的重要质量指标。黏度过大的柴油，发动机的供油量减少，同时油束射程增大，油滴颗粒大，雾化性能不好；黏度过小，则影响油泵润滑，加剧磨损。因此，柴油机需要有一个适宜黏度范围的燃料。

黏度有动力黏度与运动黏度之分，两者有简单的换算关系，车用柴油的黏度用运动黏度评价

V_t=U_t/ρ_t （4^-15）

式中 V_t——油品在温度t时的运动黏度（m²/s）；

U_t——油品在温度t时的动力黏度（Pa·s）；

ρ_t——油品在温度t时的密度（kg/m³）。

实际生产中，常用mm²/s作为油品运动黏度单位，1m²/s=10⁶mm²/s

柴油运动黏度测定按GB/T 265—1988《石油产品运动黏度测定法和动力黏度计算法》进行，主要仪器是玻璃毛细管黏度计，该法适用于属于牛顿型流体的液体石油产品。

6.柴油的低温流动性

油品的低温流动性是指油品在低温下使用时，维持正常流动，顺利输送的能力。例如，我国北方地区冬季气候寒冷，室外发动机或机器的起动温度与环境温度基本相同，流动性差的柴油，往往造成不能可靠供油，严重时甚至使发动机无法起动工作。因此，车用柴油要求有良好的低温流动性，以保证在使用条件下无结晶析出，不堵塞滤清器，容易泵送，供油正常。

评定车用柴油低温流动性的指标主要有凝点和冷滤点。

（1）凝点

油品的凝点（或称凝固点）是指油品在规定的条件下，冷却至液面不移动时的最高温度，以℃表示。凝点是油品完全失去流动性的温度，我国车用柴油按凝点划分牌号，如-10号车用柴油，其凝点不高于-10℃。

柴油凝点的测定按GB/T 510—1983《石油产品凝点测定法》进行。该标准方法适用于测定深色石油产品及润滑油的凝点。

（2）冷滤点

在规定条件下，柴油试样在60s内开始不能通过20mL滤清器时的最高温度，称为冷滤点，以℃表示。车用柴油要在高于其冷滤点5℃的环境温度下使用。

7.润滑性

柴油机要求车用柴油具有一定的润滑性，以保护供油系统精密偶件的正常工作，润滑性用标准钢球的磨痕直径来评价，并要求磨痕直径（60℃）不大于460μm，按ISO 12156-1-97的要求，用高频往复试验机测定车用柴油的润滑性，它是由计算机控制的往复磨损测试系统，通过该仪器可对燃料油和润滑油的磨损性进行快速，可重复的测试。