關于柴油的著火性和評價的意義

閱讀：5568發布時間：2012-7-15

    1.柴油機的工作粗暴（爆震）現象
    （1）柴油機的工作原理：柴油機和汽油機都屬于活塞式內燃發動機，按工作過程不同，柴油機分為四行程和二行程兩類。現以常見的四行程發動機為例，說明其工作過程。
    ①吸氣：汽缸活塞自汽缸頂部向下運動，進氣閥打開，空氣經由空氣濾清器被吸人汽缸，活塞到達下止點時，進氣閥關閉。有些柴油機裝有空氣增壓鼓風機，以增加空氣進人量和壓力，提高柴油的經濟性。
    ②壓縮：活塞自下止點向上運動，壓縮吸入的空氣，由于壓縮是在接近絕熱狀態下進行的，空氣的溫度和壓力急劇上升.壓縮終了時，溫度可達500~700℃，壓力可達3.5~4.5MPa。
    ③膨脹做功：當活塞快接近上止點時，柴油先后經過粗、細濾清器、高壓油泵及噴嘴以霧狀噴人汽缸。此時汽缸內的空氣溫度已超過柴油的自燃點，因此柴油迅速氣化，與空氣混合并自燃，燃燒溫度高達1500-1200℃，壓力升至4.6~12.2MPa。高溫氣體迅速膨脹，推動活塞向下運動做功。
    ④排氣：活塞向下運動到達下止點后，由于慣性作用，再次向上運動，此時排氣閥打開.排出廢氣，完成一個工作循環。再進入吸氣行程，繼續下一個循環。
    從上述四個行程可見，柴油機的工作過程與汽油機既相似又有本質區別，因此對燃料的性質要求也必然有著本質的不同。首先，柴油機吸入與壓縮的是空氣，而不是空氣與燃料的混合氣體，不受燃料性質的影響，因此壓縮比可以盡可能地增大（可高達16~24），使燃料轉化為功的效率顯著提高，實際上柴油機燃料的單位消耗率比汽油機低30%~70%.非常經濟。其次，汽油機是靠電火花點燃的，故稱為點燃式發動機，它要求燃料燃點要低，自燃點要高;柴油機是由噴入汽缸的燃料靠自燃而膨脹做功的，因此柴油機又稱為壓燃式發動機，它要求燃料有較低的自燃點。
    （2）柴油機的工作粗暴（爆震）現象：從上述柴油機的工作原理可知，柴油機壓縮行程至活塞接近上止點時，燃料即以霧狀噴人并迅速汽化和氧化，氧化過程逐漸加劇，以致猛烈到著火燃燒，開始膨脹做功行程。從噴油器開始噴油到燃料自燃著火這段時間，稱為著火滯后期（或稱為滯燃期，用曲軸旋轉角度表示）。著火滯后期很短，不同燃料的著火滯后期從百分之幾秒到千分之幾秒，但它對柴油機工作狀況的影響卻非常大，正常情況下，柴油的自燃點較低，著火滯后期短，嫩料著火后，邊噴油、邊燃燒，發動機工作平穩，熱功效率高。但是，如果柴油的自燃點高，則著火滯后期增長，以致在開始自燃時，汽缸內積累較多的柴油同時自燃，溫度和壓力將劇烈增高，沖擊活塞頭劇烈運動而發出金屬敲擊聲，這種現象稱為柴油機的工作粗暴（爆震現象）。柴油機工作粗暴同樣會使柴油燃燒不*。形成黑煙，油耗增大，功率降低，并使機件磨損加劇，甚至損壞。

    2.評定柴油著火性的意義
    （l）判斷柴油燃燒性能，為油品使用及質檢提供依據
    柴油的著火性就是指柴油的自燃能力，換言之.就是柴油燃燒的平穩性。柴油著火性通常用十六烷值表示，一般十六烷值高的柴油，自燃能力強，燃燒均勻，著火性好，不易發生工作粗暴（爆震）現象，發動機熱功效率提高，使用壽命延長。但是柴油的十六烷值也并不是越高越好，使用十六烷值過高（如十六烷值大于65）的柴油同樣會形成黑煙，燃料消耗量反而增加，這是因為燃料的著火滯后期太短，自燃時還未與空氣混合均勻，致使燃燒不*，部分烴類因熱分解而形成黑煙；另外，柴油的十六烷值過高，還會減少燃料的來源。因此，從使用性和經濟性兩方面考慮，使用十六烷值適當的柴油才合理。
    不同轉速的柴油機對柴油十六烷值的要求是不同的，研究表明，轉速大于l000r/min的高速柴油機，使用十六烷值為40~50的柴油為宜;轉速低于IOO0r/min的中、低速柴油機。可以使用十六烷值為30~40的柴油。我國標準GB/T19147中規定，10號、5號、O號、-10號車用柴油的十六烷值不小于49，-20號車用柴油的十六烷值不小于46，-35號、-50號車用柴油的十六烷值不小于45。
    （2）了解柴油著火性與化學組成的關系，指導油品生產
    柴油著火性能的好壞與其化學組成及餾分組成密切相關。實驗表明，相同碳原子數的不同烴類，正構烷烴的十六烷值zui高，無側鏈稠環芳烴的十六烷值zui低，正構烯烴、環烷烴、異構烷烴居中;烴類的異構化程度越高，環數越多.其十六烷值越低;芳烴和環烷烴隨側鏈長度的增加，其十六烷值增加，而隨側鏈分支的增多，十六烷值顯著降低;對相同的烴類來說，相對分子質zui越大，熱穩定性越差，自燃點越低，十六烷值越高。
    以石蠟基原油生產的柴油，其十六烷值高于環烷基原油生產的柴油。這是由于前者含有較多的烷烴，而后者含有較多的環烷烴所致。由相同類型原油生產的柴油，直餾柴油的十六烷值要比催化裂化、熱裂化及焦化生產的柴油高，其原因就在于化學組成發生了變化，催化裂化柴油含有較多芳烴，熱裂化和焦化柴油含有較多烯烴，因此十六烷值有所降低。經過加氫精制的柴油，由于其中的烯烴轉變為烷烴，芳烴轉變為環烷烴，故十六烷值明顯提高。
    為提高柴油的著火性能，可將十六烷值低的熱裂化、焦化柴油和部分十六烷值較高的直餾柴油摻和使用，此即柴油的調和。此外還可以采用加入添加劑的手段，提高柴油的十六烷值，常用的添加劑是硝酸烷基酯。

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