燃油及其选用

任务1　燃油及其选用

【学习目标】

通过本任务的学习，熟知汽车燃油的各种性能指标、牌号和规格及选用原则和方法，熟练掌握常用汽车燃油（如车用汽油和柴油）的选用知识。

【基础知识】

一、车用汽油

1．汽油的性能指标

1）蒸发性

汽油由液态转化为气态的性质称为汽油的蒸发性。通常用馏程和饱和蒸气压两个指标来评价汽油蒸发性。

（1）馏程　指在石油产品馏程测定仪上对100mL油品蒸馏时，从初馏点到终馏点的温度范围。蒸发出10%、50%、90%馏分时的温度和终馏温度，又分别被称为10%馏出温度、50%馏出温度、90%馏出温度和干点。

（2）饱和蒸气压　指在规定条件下，油品在适当的试验装置中，气液两相达到平衡时，液面蒸气所显示的最大压力值，它用来评定汽油的蒸发强度。

2）抗爆性

汽油的抗爆性用辛烷值和抗爆指数表示，辛烷值越高，汽油的抗爆性越好。

（1）辛烷值　代表点燃式发动机燃料抗爆性的一个约定数值。在规定条件下的标准发动机试验中，通过和标准燃料进行比较来测定，采用和被测定燃料具有相同抗爆性的标准燃料中异辛烷的体积百分数来表示。辛烷值的测定方法分为马达法和研究法两种。

（2）抗暴指数　汽油研究法辛烷值（简称RON）与马达法辛烷值（简称MON）的平均值。

3）氧化安定性

汽油的氧化安定性可以用实际胶质和诱导期来评定。

（1）实际胶质　规定条件下测得的汽油蒸发残余中正庚烷不溶部分，以mg/100mL表示。

（2）诱导期　规定的加速氧化条件下，油品处于稳定状态下所经历的时间周期，以min表示。汽油的诱导期越长其氧化和形成胶质的倾向就越小。

4）防腐蚀性

汽油阻止其接触的金属被腐蚀的能力。汽油中主要腐蚀成分：硫及其化合物、有机酸、水溶性酸或碱。

汽油腐蚀性的评定指标是硫含量、博士实验、硫醇硫含量、铜片腐蚀试验和水溶性酸或碱。

5）无害性和清洁性

无害性是指汽油在发动机内燃烧后的燃烧产物不对机动车排放、人体健康和生态环境产生不利影响的性能。

有害的汽油组分有铅、锰、铁、铜、磷、硫等，以及苯、芳烃、烯烃等有机物。

清洁性指汽油中不应含有机械杂质和水分，机械杂质和水分会造成油路堵塞、磨损加剧等严重后果。

2．相关标准或规范

1）世界燃油规范

世界燃油规范是由美国、日本等国汽车制造商协会和发动机制造协会主持，加拿大、中国、韩国和南非等国汽车制造商或工业协会参与，1998年12月发布、2000年4月修订的燃油规范。

此规范将车用无铅汽油和轻柴油分为三类：第一类主要考虑汽车发动机基本性能，适于对汽车排放没有或无严格要求的国家和地区；第二类适于有严格排放要求的国家和地区，如实施欧洲Ⅰ号或Ⅱ号等标准水平的法规；第三类适用于对汽车排放要求更严格的国家和地区，如实施欧洲Ⅲ号或Ⅳ号等标准水平的法规。

2）我国车用无铅汽油标准

我国于2011年发布了GB 17930—2011《车用汽油》，代替了GB 17930—2006《车用汽油》。车用无铅汽油按研究法辛烷值（RON）分为90号、93号和97号三种牌号。表2－1所示为车用无铅汽油的技术要求。

表2－1　车用无铅汽油技术要求

续表

注：①车用汽油中，不得人为加入甲醇及含铅或含铁的添加剂。

②对于97号车用汽油，在烯烃、芳烃总含量控制不变的前提下，可允许芳烃的最大值为42%（体积分数）。

③锰含量是指汽油中以甲基环戊二烯三羰基锰形式存在的总锰含量，不得加入其他类型的含锰添加剂。

3）我国车用乙醇汽油标准

乙醇汽油是指在不添加含氧化合物的液体烃类中加入一定量变性燃料乙醇后作点燃式内燃机的燃料，加入量（V/V）为10%。车用乙醇汽油按研究法辛烷值（RON）划分为90号、93号、95号和97号四种牌号。

我国于2010年发布了GB 18351—2010《车用乙醇汽油（E10）》，代替了GB 18351—2004《车用乙醇汽油》，标准适用于作车用点燃式内燃机的燃料。

表2－2所示为GB 18351—2004《车用乙醇汽油》的技术要求。与GB 18351—2001《车用乙醇汽油》相比，其主要差异如下。

表2－2　车用乙醇汽油的技术要求

续表

注：①本标准规定了铅含量最大限制，但不允许故意加铅。

②不得人为加入甲醇。

③锰含量是指汽油中以甲基环戊二烯三羰基锰形式存在的总锰含量。含锰汽油在储存、运输和取样时应避光。

④不得人为加入铁。

（1）牌号增加95号，抗爆指数定为“报告”。

（2）乙醇含量（体积分数）为10．0%±2．0%。

（3）其他含氧化合物含量（质量分数）不大于0．1%。

（4）水含量（质量分数）由0．15%修订为不大于0．20%。

3．车用汽油的选用

1）选用原则

车用汽油的选择应遵循以下原则。

（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）选择时注意说明书上要求的辛烷值是研究法辛烷值（RON）还是马达法辛烷值（MON）。

（3）高原地区大气压力相对较小，空气稀薄，可以适当降低汽油的辛烷值。经常在大负荷、低转速下工作的汽车发动机，应选择较高辛烷值汽油。

（4）发动机使用时间较长后，由于燃烧室积炭、水套积垢等会使发动机压力增加，此时，再使用原牌号汽油时发动机会有爆震。因此，这类汽车在维护后应该使用高一级的汽油。

（5）季节不同，汽油的蒸发性就不同。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。

（6）加油应到规模较大、信誉良好的加油站加油。油品差不仅影响汽车的使用性能（导致其动力性差、排放高、油耗高），严重的还会使发动机机件损坏。

（7）尽量采用加入汽油清洁剂的清洁汽油。汽油清洁剂是一种具有清洁、分散、抗氧化和防锈功能的复合添加剂，将其加入汽油中既能有效抑制发动机燃油供给系统和燃烧系统，特别是喷油器、进气阀、燃烧室的沉积物的生成，又能将已有的沉积物分解、清除，从而使油路畅通，提高发动机的动力性和经济性。

（8）尽量选择含铅量低的汽油，尤其是装有三元催化转换器和氧传感器的汽车应选择含铅量低的汽油。

2）使用注意事项

（1）发动机长期使用后，压缩比发生变化，爆燃倾向增加，此时可考虑更换汽油牌号。

（2）原用低牌号汽油，改用高牌号汽油时，可适当调前点火提前角；反之，应适当推迟，以免发生爆燃。

（3）在夏季和高原地区，应加强发动机散热，使油管、汽油泵隔热，以免发生气阻，或者换用饱和蒸气压较低的汽油。

（4）汽车在高原地区，可选用较低牌号的汽油，或适当调前点火提前角。

（5）不同牌号的汽油不能混放；汽油中不能掺入煤油或柴油。

（6）溶剂汽油和航空燃油不能作为车用汽油使用。

（7）不要使用长期存放变质的汽油，以免影响发动机的工作。同时，尽可能加满油箱，以避免蒸发损失。

（8）汽油易燃、易爆、易产生静电，使用中应注意安全。

二、车用轻柴油

1．轻柴油的性能指标

目前，我国的车用柴油主要是轻柴油。轻柴油的性能指标主要包括：燃烧性、蒸发性、低温流动性、黏度、腐蚀性，以及灰分、水、机械杂质。

1）燃烧性

轻柴油的燃烧性表示柴油在柴油发动机中是否容易着火，并防止柴油发动机发生工作粗暴现象的能力。十六烷值和十六烷指数是评定柴油燃烧性的两个主要指标。

2）蒸发性

蒸发性是指轻柴油在柴油发动机汽缸内经喷油器喷出时分散成液体雾粒及液体雾粒气化蒸发的能力。柴油的蒸发性用馏程和10%蒸发残留物两项指标表示。50%体积柴油的馏出温度对柴油发动机的冷启动性影响较大。该温度低，柴油发动机易于启动，暖机期间动力性好。

3）低温流动性

柴油在低温条件下所具有一定流动状态的性能，称为柴油的低温流动性。柴油的低温流动性直接影响到柴油供给汽缸的可靠性和发动机能否正常工作的性能。柴油的低温流动性通常以浊点、凝点和冷滤点三个性能指标来表示。

4）黏度

黏度是指液体在外力作用下发生移动时，在液体分子间所呈现的内部摩擦力。黏度对柴油的流动性和雾化质量有重要影响。

5）腐蚀性

车用柴油的腐蚀性用硫含量、酸度、铜片腐蚀等指标表示。

6）安定性

柴油的安定性指柴油在运输、储存和使用过程中保持颜色、组成和使用性能不变的能力，包括储存安定性和热安定性。通常用色度、氧化安定性及10%的蒸余物残炭三个指标来评定。

7）清洁性

柴油的清洁性通常用柴油中水分、灰分和机械杂质等指标来评定。

8）无害性

无害性是指柴油中的芳烃含量、硫含量对柴油发动机的排放污染的影响。

2．相关标准或规范

根据国家对治理汽车尾气排放的时间表，2000年全国实现达到欧洲Ⅰ号的排放标准，从2004年7月1日起，国家开始对汽车尾气按照欧洲Ⅱ号排放标准进行限制，并将车用柴油从轻柴油中分离出来，制定单独的标准，该标准完全符合欧洲Ⅱ号排放标准。

1）世界燃油规范

世界燃油（柴油部分）规范如表2－3、表2－4和表2－5所列。

表2－3　1类柴油规范

注：①符合十六烷值或十六烷指数之一即可。

②当气温低于－30℃时，最小限值可放宽到45。

③当气温低于－30℃时，最小限值可放宽到42。

④气温低于－30℃时，最小限值可放宽到800kg/m³。

⑤气温低于－30℃时，最小限值可放宽到15mm²/s，气温低于－40℃时，最小限值可放宽到1．3mm²/s。

⑥气温低于－30℃时，最小限值可降低到38℃。

⑦如证明冷滤点和浊点有相关性，那么也不能低于浊点10℃。

表2－4　2类柴油规范

注：①当气温低于－30℃时，最小值可放宽到48。

②当气温低于－30℃时，最小值可放宽到45。

③当气温低于－30℃时，最小值可放宽到800kg/m³，为保护环境，最小限值815kg/m³也是可接受的。

④当气温低于－30℃时，最小限值可放宽到1．5mm²/s，当气温低于－40℃时，最小限值可放宽到1．3mm²/s。

⑤符合90%蒸发温度或95%蒸发温度之一即可。

⑥如证明冷滤点和浊点有相关性，那么也不能低于浊点10℃。

⑦按照预先混溶法则，满足DIN V51606或等同标准的VDE可以使用，其加入量也可多达5%以上。在使用VDE时，建议燃料油应做相应标记。

表2－5　3类柴油规范

注：①当气温低于－30℃时，最小值可放宽到50。

②当气温低于－30℃时，最小值可放宽到47。

③当气温低于时，最小值可放宽到/³，为保护环境，最小限值/³也是可接受的。－30℃800kgm815kgm

④当气温低于－30℃时，最小限值可放宽到1．5mm²/s，当气温低于－40℃时，最小限值可放宽到1．3mm²/s。

⑤符合90%蒸发温度或95%蒸发温度之一即可。

⑥如证明冷滤点和浊点有相关性，那么也不能低于浊点10℃。

2）我国车用柴油标准

轻柴油按凝点分为10号、5号、0号、－10号、－20号、－35号、－50号七种牌号。表2－6所示为各种牌号汽油的技术要求。

表2－6　车用轻柴油的技术要求

注：①为出厂保证项目，每月应检测一次。在原油性质变化、加工工艺条件改变、调和比例变化及检修开工后等情况下应及时检验。对特殊要求用户，按双方合同要求进行检验。

②若柴油中含有硝酸酯型十六烷值改进剂及其他性能添加剂时，10%蒸余物残炭的测定，必须用不加硝酸酯和其他性能添加剂的基础燃料进行。

③可用目测法，即将试样注入100mL玻璃量筒中，在室温（20℃±5℃）下观察，应当透明，没有悬浮和沉降的水分及机械杂质。

④为出厂保证项目，对特殊要求用户，按双方合同要求进行检验。

3．车用轻柴油的选用

1）选用原则

车用轻柴油的选用主要考虑环境温度。

（1）柴油使用地区风险率10%的最低气温。轻柴油牌号的选择一般应使最低使用温度等于或略高于轻柴油的冷滤点。具体情况如下。

10号轻柴油：适用于有预热设备的柴油机；

5号轻柴油：适用于风险率为10%的最低气温在8℃以上的地区使用；

0号轻柴油：适用于风险率为10%的最低气温在4℃上的地区使用；

－10号轻柴油：适用于风险率为10%的最低气温在－5℃以上的地区使用；

－20号轻柴油：适用于风险率为10%的最低气温在－14℃以上的地区使用；

－35号轻柴油：适用于风险率为10%的最低气温在－29℃以上的地区使用；

－50号轻柴油：适用于风险率为10%的最低气温在－44℃以上的地区使用。

（2）不同地区和季节。

使用柴油应根据不同地区和季节，选用不同牌号的柴油。气温低的地区，选用凝点较低的柴油。反之，气温较高的地区，选用凝点较高的柴油。在气温和季节允许的情况下，尽量延长高凝点柴油的使用时间。一般选用柴油的凝点应较最低气温低2～3℃，以保证在最低气温时不致凝固而影响使用。

（3）在气温允许的情况下尽量选用高牌号柴油。

2）使用注意事项

（1）不同牌号的柴油可掺兑使用，以降低高凝点柴油的凝点。但应注意凝点的调整无严格的加成关系。

例如，－10号和－20号柴油各50%掺兑后，其凝点不是－15℃，而是在－14～－13℃之间。在冬季缺少低凝点轻柴油时，可以在高凝点轻柴油里掺入低凝点轻柴油，也可以在高凝点轻柴油里掺入10%～40%裂化煤油，掺兑后应注意搅拌均匀。

（2）不能在柴油中掺入汽油，柴油中有汽油时发火性能将显著变差，导致启动困难，甚至不能启动。

（3）低温启动时可以采取预热措施，对进气管、机油及蓄电池等预热有利于启动，也可采用馏分轻、蒸发性好、自燃点低，又有一定十六烷值的低温启动液。使用时可附加一套启动液使用装置，也可用注射器将10～25mL低温启动液直接注入进气管，一般工作1min，发动机可顺利启动。低温启动液的主要成分是乙醚，自燃点仅190～210℃，很容易在柴油机内自燃，低温启动液不能加入油箱与柴油混用，否则会造成气阻。

（4）防止机械杂质混入柴油，做好柴油的净化工作。使用前要经沉淀和过滤，沉淀时间不应少于48h。

（5）冬季使用桶装高凝点柴油时，绝对不能用明火加热，以免爆炸。

【复习延伸】

1．汽油的使用性能有哪些？各种性能的评定指标是什么？

2．汽油的馏程包括哪些项目？各项目对发动机的工作有何影响？

3．现今常用的提高汽油抗爆性的抗爆剂有哪些？

4．何谓无铅汽油？我国现行的车用无铅汽油标准中主要对哪些有害物质进行限制？

5．轻柴油主要有哪些使用性能？各种性能的评定指标是什么？

6．我国现行的车用柴油标准对其牌号划分的依据是什么？分为哪些牌号？

7．车用柴油牌号的选择主要依据什么？

8．现代汽车的代用燃料有哪些？

9．什么是乙醇汽油？