重型汽车燃料的合理化选择

2016-12-27包头职业技术学院电气工程系

大陆桥视野 2016年8期

胡明/包头职业技术学院电气工程系

重型汽车燃料的合理化选择

胡明/包头职业技术学院电气工程系

【摘要】随着新一代重型汽车载重量的逐步增大，重型汽车在现代运输系统的优势逐步显现。重型汽车行驶路况复杂、行驶路线长，在发挥其动力性能优势的同时，保证在行驶过程中的稳定性和可靠性就显得尤为重要。燃油的合理化选择是重型汽车行驶稳定性和可靠性的重要保障。

【关键词】燃料性能；合理化选择

1.常用汽车燃料使用性能分析

目前汽车上所使用的燃料有汽油、柴油、天然气等。

1.1汽油的使用性能

汽油是由石油提炼而得到的密度小又易于挥发的液体燃料。汽油由多种碳氢化合物组成。按照提炼方法，汽油可分为直馏汽油和裂化汽油等。汽油的使用性能指标主要是蒸发性、热值和抗爆性。对于高速发动机，形成可燃混合气过程的时间很短，一般只有百分之几秒，因此汽油蒸发性的好坏，对形成的混合气质量有很大的影响。

（1）汽油的蒸发性可通过燃料的蒸馏试验来测定。将汽油加热，分别测定蒸发出10 %、50 %、90 %馏分时的温度及终馏温度。但发动机所用的汽油蒸发性越强，则越易发生气阻导致发动机失速。

（2）燃料的热值是指1千克燃料完全燃烧后所产生的热量。汽油的热值4000kJ/kg。

（3）汽油的抗爆性是汽油的一项主要性能指标。指汽油在发动机汽缸中燃烧时，避免产生爆燃的能力，亦即抗自燃能力。发动机选用抗爆性较好的汽油，就可能采用较高的压缩比而不至于发生爆燃。汽油抗爆性的好坏程度一般用辛烷值表示，辛烷值越高，抗爆性越好。国产汽油的辛烷值可以看其代号，例如，代号为RQ 90 的汽油，其辛烷值不小于90 。选择汽油的主要依据就是发动机的压缩比，一般压缩比高的汽油机应采用辛烷值高的汽油。

1.2柴油的使用性能

柴油是由石油中提练的，使用合格的柴油不仅会减少发动机的油耗，使发动机功率充足，减少各部机件的磨损、积炭和腐蚀，还会延长发动机的使用寿命。柴油是碳氢化合物，是由86%左右的碳、12.6%左右的氢和0.4%的氧组成。柴油的主要使用性能有：

（1）燃烧性：柴油的燃烧性能以十六烧值来表示的，该十六烧值不能低于40。十六烧值低，会引起着火落后期长，工作粗暴，冬季启动困难；如果十六烧值超过50-60，柴油的凝固点增高，燃烧不完全，排气冒黑烟，发动机的功率明显地降低，油耗增加。WD615系列发动机使用转速一般在1500转/分以上，应使用十六炕值为45～60的柴油。

（2）低温流动性：凝点是柴油的重要性能指标之一。按凝点对轻柴油进行牌号划分，柴油的低温流动性也是以凝点来表示的，并以此来选用柴油。

（3）粘度：粘度是表示油料稀稠的一项指标。轻柴油的粘度是指20℃时的粘度，柴油的粘度和流动性、雾化性、燃烧性和润滑性的关系很大。

柴油的粘度值必须适当，粘度过大，雾化性能不好，燃烧不完全排气冒黑烟，油耗增加；粘度过小，由于喷油泵的柱塞是由柴油来润滑的，容易导致柱塞的拉伤，同是，由于粘度小，漏失大，会造成供油不足。

（4）蒸发性：柴油的蒸发性是由馏程和闪点来控制的。一般的情况是由300℃时的柴油的馏出量来评定柴油的蒸发性能。300℃时，馏出量的百分比大，说明轻质馏分多，蒸发的速度快。

柴油的蒸发性直接影响着发动机的启动性能，50%的馏分温度越低，越易启动。柴油的馏分过轻，燃烧迅速，造成压力突然升高，工作粗暴。如果馏分过重，燃烧不完全，积炭增多，稀释机油，造成润滑不好，加剧机件的磨损。

目前，市场上有些加油站为了片面地追求利润，柴油馏分过重，造成发动机燃烧不完全。由于雾化不好，未能充分燃烧的柴油流入油底壳，冲淡了机油，造成发动机机油压力下降，加剧了轴瓦、曲轴的磨损，以致于发动机出现恶性事故。

（5）闪点：闪点是表示柴油蒸发性和安全性的指标。闪点低，蒸发性好；但闪点不能过低，以免蒸发太快，造成发动机工作粗暴。柴油的闪点是柴油在贮存、运输和使用中的安全指标。

（6）腐蚀性：油的腐蚀性是由硫分、酸度、水溶性酸和腐蚀性试验四项指标控制的。柴油的硫分对发动机的使用影响较大。如果柴油的硫分过多，在燃烧后会产生有硬质的积炭，易发生擦伤气缸壁、粘住活塞环的故障，会增加活塞，气缸的磨损。同时含硫的废气窜入曲轴箱，会增加机油中的沉淀物，使机油变质。

1.3天然气的使用性能

天然气主要成分为甲烷，无色、无味、无毒且无腐蚀性，也包括一定量的乙烷、丙烷和重质碳氢化合物，还有少量的氮气、氧气、二氧化碳和硫化物。甲烷的分子结构是由一个碳原子和四个氢原子组成，燃烧产物主要是二氧化碳和水。天然气燃烧时仅排放少量的二氧化碳粉尘和极微量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物，因此，天然气是一种清洁的能源。

天然气的使用性能：（1）密度比空气轻，万一泄漏不易引发爆炸事故，因此其安全性比人工煤气和液化石油气要好；（2）天然气不含有毒的一氧化碳气体，不易引发中毒事故；（3）它的热值高，是人工煤气的2.3倍，因而比人工煤气耐用；（4）它的杂质含量极少，是洁净能源，其燃烧所造成的污染仅为石油的1/40、煤炭的1/800。

2.重型汽车燃料选择的必要性条件

重型汽车的燃油消耗量大，行驶道路比较复杂，故要求汽车的动力性强。柴油机与汽油机相比其热效率高，柴油机和天然气发动机相比，则动力性更强，再加柴油价格低廉，所以重型汽车一般均选择节油效果显著、动力性相对更强的柴油机作为汽车的发动机[2]。

2.1柴油机较汽油机热效率高，功率大，燃料单耗低，比较经济

柴油车与目前的汽油车相比，具有燃油消耗低20～30%、动力性强等特点；尾气排放与上世纪90年代初相比减少了90%以上，2005年柴油轿车的颗粒物排放比1990年减少了91%，碳氢化合物、氮氧化排放减少了95%。

由于较突出的优越性，柴油车在许多国家得到大量应用。欧洲出现了越来越明显的轿车柴油化趋势，2004年欧盟新增乘用车（主要是轿车）中50%为柴油车，法国、意大利、德国柴油轿车占当年轿车市场的比例分别为72%、66%、43%。美国柴油汽车比重尽管不高，但在过去的5年中销量增长56%。根据国外有关机构预测，2001年至2014年的15年间，全球汽车市场总规模将增长39%，其中汽油车增长23%，柴油车增长97%。

柴油车因其显著的节油效果、能够满足不断严格的尾气排放标准，而得到了许多国家（主要包括欧盟、美国、韩国、印度等）的高度重视，并采取措施鼓励发展柴油车。首先是明确柴油技术在汽车节能技术中的战略定位，欧盟一贯鼓励发展先进柴油技术和先进汽油技术，以提高传统燃料汽车的效率。其次是实施燃油税政策，有些国家采取差别税率，以使柴油价格低于汽油（欧盟国家较为普遍。第三是对柴油车实行车辆税优惠甚至购置补贴政策。

2.2我国石油资源相对紧缺，柴油机的节油效果显著

目前，我国柴油车在汽车保有量中的比重为23.7%，在轿车保有量的比重仅为0.2%；2005年一季度柴油车占新注册乘用车的比重为1.3%，远低于欧盟50%的水平。

我们预计，2010年、2020年我国的汽车保有量将分别达到6000万辆、1.5亿辆。如果2020年柴油车在乘用车保有量的比重假设为10%、20%和30%三种情景，相应的在汽车总保有量中的比重为21.6%、30.7%和39.7%。那么，三种情景在2020年当年可节约原油分别为936万吨、1887万吨和2837万吨；可减少汽车用油3.3%、6.7%和10.1%；可减少石油进口3.7%、7.5%和11.3%。尤其是如果应用高方案，减少汽车用油、降低石油的对外依存度均在10%以上，节油效果十分显著。