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關(guān)于柴油的著火性和評(píng)價(jià)的意義

更新時(shí)間:2012-07-15      點(diǎn)擊次數(shù):5135

    1.柴油機(jī)的工作粗暴(爆震)現(xiàn)象
    (1)柴油機(jī)的工作原理:柴油機(jī)和汽油機(jī)都屬于活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī),按工作過(guò)程不同,柴油機(jī)分為四行程和二行程兩類。現(xiàn)以常見(jiàn)的四行程發(fā)動(dòng)機(jī)為例,說(shuō)明其工作過(guò)程。
    ①吸氣:汽缸活塞自汽缸頂部向下運(yùn)動(dòng),進(jìn)氣閥打開,空氣經(jīng)由空氣濾清器被吸人汽缸,活塞到達(dá)下止點(diǎn)時(shí),進(jìn)氣閥關(guān)閉。有些柴油機(jī)裝有空氣增壓鼓風(fēng)機(jī),以增加空氣進(jìn)人量和壓力,提高柴油的經(jīng)濟(jì)性。
    ②壓縮:活塞自下止點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng),壓縮吸入的空氣,由于壓縮是在接近絕熱狀態(tài)下進(jìn)行的,空氣的溫度和壓力急劇上升.壓縮終了時(shí),溫度可達(dá)500~700℃,壓力可達(dá)3.5~4.5MPa。
    ③膨脹做功:當(dāng)活塞快接近上止點(diǎn)時(shí),柴油先后經(jīng)過(guò)粗、細(xì)濾清器、高壓油泵及噴嘴以霧狀噴人汽缸。此時(shí)汽缸內(nèi)的空氣溫度已超過(guò)柴油的自燃點(diǎn),因此柴油迅速氣化,與空氣混合并自燃,燃燒溫度高達(dá)1500-1200℃,壓力升至4.6~12.2MPa。高溫氣體迅速膨脹,推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)做功。
    ④排氣:活塞向下運(yùn)動(dòng)到達(dá)下止點(diǎn)后,由于慣性作用,再次向上運(yùn)動(dòng),此時(shí)排氣閥打開.排出廢氣,完成一個(gè)工作循環(huán)。再進(jìn)入吸氣行程,繼續(xù)下一個(gè)循環(huán)。
    從上述四個(gè)行程可見(jiàn),柴油機(jī)的工作過(guò)程與汽油機(jī)既相似又有本質(zhì)區(qū)別,因此對(duì)燃料的性質(zhì)要求也必然有著本質(zhì)的不同。首先,柴油機(jī)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(zhì)的影響,因此壓縮比可以盡可能地增大(可高達(dá)16~24),使燃料轉(zhuǎn)化為功的效率顯著提高,實(shí)際上柴油機(jī)燃料的單位消耗率比汽油機(jī)低30%~70%.非常經(jīng)濟(jì)。其次,汽油機(jī)是靠電火花點(diǎn)燃的,故稱為點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī),它要求燃料燃點(diǎn)要低,自燃點(diǎn)要高;柴油機(jī)是由噴入汽缸的燃料靠自燃而膨脹做功的,因此柴油機(jī)又稱為壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī),它要求燃料有較低的自燃點(diǎn)。
    (2)柴油機(jī)的工作粗暴(爆震)現(xiàn)象:從上述柴油機(jī)的工作原理可知,柴油機(jī)壓縮行程至活塞接近上止點(diǎn)時(shí),燃料即以霧狀噴人并迅速汽化和氧化,氧化過(guò)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(shí)間,稱為著火滯后期(或稱為滯燃期,用曲軸旋轉(zhuǎn)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(duì)柴油機(jī)工作狀況的影響卻非常大,正常情況下,柴油的自燃點(diǎn)較低,著火滯后期短,嫩料著火后,邊噴油、邊燃燒,發(fā)動(dòng)機(jī)工作平穩(wěn),熱功效率高。但是,如果柴油的自燃點(diǎn)高,則著火滯后期增長(zhǎng),以致在開始自燃時(shí),汽缸內(nèi)積累較多的柴油同時(shí)自燃,溫度和壓力將劇烈增高,沖擊活塞頭劇烈運(yùn)動(dòng)而發(fā)出金屬敲擊聲,這種現(xiàn)象稱為柴油機(jī)的工作粗暴(爆震現(xiàn)象)。柴油機(jī)工作粗暴同樣會(huì)使柴油燃燒不*。形成黑煙,油耗增大,功率降低,并使機(jī)件磨損加劇,甚至損壞。

    2.評(píng)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(zhì)檢提供依據(jù)
    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(wěn)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(qiáng),燃燒均勻,著火性好,不易發(fā)生工作粗暴(爆震)現(xiàn)象,發(fā)動(dòng)機(jī)熱功效率提高,使用壽命延長(zhǎng)。但是柴油的十六烷值也并不是越高越好,使用十六烷值過(guò)高(如十六烷值大于65)的柴油同樣會(huì)形成黑煙,燃料消耗量反而增加,這是因?yàn)槿剂系闹饻笃谔?,自燃時(shí)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(guò)高,還會(huì)減少燃料的來(lái)源。因此,從使用性和經(jīng)濟(jì)性兩方面考慮,使用十六烷值適當(dāng)?shù)牟裼筒藕侠怼?br />    不同轉(zhuǎn)速的柴油機(jī)對(duì)柴油十六烷值的要求是不同的,研究表明,轉(zhuǎn)速大于l000r/min的高速柴油機(jī),使用十六烷值為40~50的柴油為宜;轉(zhuǎn)速低于IOO0r/min的中、低速柴油機(jī)??梢允褂檬橹禐?0~40的柴油。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB/T19147中規(guī)定,10號(hào)、5號(hào)、O號(hào)、-10號(hào)車用柴油的十六烷值不小于49,-20號(hào)車用柴油的十六烷值不小于46,-35號(hào)、-50號(hào)車用柴油的十六烷值不小于45。
    (2)了解柴油著火性與化學(xué)組成的關(guān)系,指導(dǎo)油品生產(chǎn)
    柴油著火性能的好壞與其化學(xué)組成及餾分組成密切相關(guān)。實(shí)驗(yàn)表明,相同碳原子數(shù)的不同烴類,正構(gòu)烷烴的十六烷值z(mì)ui高,無(wú)側(cè)鏈稠環(huán)芳烴的十六烷值z(mì)ui低,正構(gòu)烯烴、環(huán)烷烴、異構(gòu)烷烴居中;烴類的異構(gòu)化程度越高,環(huán)數(shù)越多.其十六烷值越低;芳烴和環(huán)烷烴隨側(cè)鏈長(zhǎng)度的增加,其十六烷值增加,而隨側(cè)鏈分支的增多,十六烷值顯著降低;對(duì)相同的烴類來(lái)說(shuō),相對(duì)分子質(zhì)zui越大,熱穩(wěn)定性越差,自燃點(diǎn)越低,十六烷值越高。
    以石蠟基原油生產(chǎn)的柴油,其十六烷值高于環(huán)烷基原油生產(chǎn)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(huán)烷烴所致。由相同類型原油生產(chǎn)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(chǎn)的柴油高,其原因就在于化學(xué)組成發(fā)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(jīng)過(guò)加氫精制的柴油,由于其中的烯烴轉(zhuǎn)變?yōu)橥闊N,芳烴轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)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(diào)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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