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1、汽车运行材料（第 二 版）（第 二 版）（第 二 版）（第 二 版）2121世纪交通版高职高专汽车专业教材世纪交通版高职高专汽车专业教材石油的基本知识车用汽油车用柴油汽车代用燃料发动机润滑油第一章第二章第三章第四章第五章齿轮润滑油第六章汽车润滑脂第七章自动变速器油汽车传动油发动机冷却液汽车空调制冷剂第八章第九章第十章第十一章汽车风窗玻璃洗涤液第十二章汽车摩擦材料汽车轮胎第十三章第十四章 第一章 活塞连杆组故障诊断与修复 石油的基本知识 迄今为止，石油的形成原因众说纷纭，但得到普遍公认的是有机成因说：古代一些被埋于地底的生物，与矿物质一起沉积埋藏于地下，形成沉积岩；随着长期稳定的地壳下沉运动，使
2、得下沉千米至万米的沉积岩温度和压力不断增加，在缺氧、高温和高压的条件下，经过复杂的化学变化逐渐形成了生油岩；这些生油岩再经过非常漫长的地质运动和复杂的化学反应，最后形成了天然原油，即石油。直至目前，石油在发动机燃料和化工原料方面依然占据着主要地位。石油和天然气不仅可为我们提供燃料和润滑剂，而且还为我们提供各种物美价廉的化工原料及产品，极大地丰富了人们的生活。近年来，随着我国国民经济的快速发展，石油的战略地位日益突出。第一节第一节 活塞连杆组故障诊断与修复 石油的组成石油的组成第一节天然原油是一种黏稠的流动或半流动液体，其颜色通常是淡黄色、红棕色甚至是黑色。石油的密度一般比水轻，为0.80.98
3、 gcm3。石油的化学成分比较复杂，它既不是由单一的元素组成，也不是由简单的化合物组成，它是各种碳氢化合物的混合物。按元素分析，石油中的主要组成元素是碳（C）和氢（H），这两者在石油中占95%99.5%。其中碳元素占83%87%，氢元素占11%14%。石油中的次要元素为硫、氮、氧，含量总共为0.55。此外，在石油中还有极少量的氯、碘、磷、砷、钠、钾、钙、铁、铜、镁、铝、钒等元素，它们的含量随原油产地不同有所区别，但含量都非常低，常用mg/kg和g/kg表示。虽然含量少，但这些微量元素在油品的生产和使用过程中影响却是很大的，如在生产环节用于提高汽油辛烷值的催化重整和使用环节汽车的氧传感器中都用贵
4、重金属铂做催化剂，它的价格比黄金还贵，但石油中砷的含量如果大于1g/kg，就会使铂失去催化活性，并且很难再恢复使用。石油的组成第一节按化合物分析，石油的组成主要可分为烃类和非烃类两大类。所谓烃类，是指只含有碳、氢两种元素的有机化合物。烃类最大的特点是具有可燃性，可以作为燃料使用，是利用石油资源时主要的化合物。石油中的烃类主要有烷烃、环烷烃、芳香烃和不饱和烃，当进行后续加工时还会出现烯烃。所谓非烃类，是指除含有碳、氢外还含有一种或一种以上其他元素的化合物。非烃类主要有含硫化合物、含氮化合物、含氧化合物以及同时含多个其他元素的、分子量较大的胶质和沥青质。石油的组成第一节一、烷烃 烷烃是链状的饱和烃
5、，其分子通式为CnH2n2，n为碳原子数。烷烃分子中碳原子的化合价都得到满足的，称为饱和烃，饱和烃的化学性质比不饱和烃稳定。碳原子数在10以内的，以甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸命名，例如:甲烷、正辛烷；碳原子数在10以上的，用中文数字十一、十二、十三命名。正构烷烃的碳链较长，结构较不稳定，易生成过氧化物及醇、醛等氧化物，因此其发火性能好，是压燃式发动机燃料的理想成分（即柴油）。异构烷烃结构紧密，不易被氧化，其发火性能差，不易发生爆炸，因此在燃烧时不易发生爆燃，是点燃式发动机燃料的理想成分（即汽油）。在常温下，烷烃中碳原子数从14（即从甲烷到丁烷）的是气体，气态烷烃是天然气的主要成分；
6、碳原子数从516的是液体，液态烷烃是液体石油产品，是汽油、煤油、柴油、润滑油的主要组成部分；碳原子数在16以上的是固体，固态烷烃是石蜡、地蜡的主要组成部分，它在燃油中以溶液状态存在。石油的组成第一节二、环烷烃 环烷烃分子结构式中的碳原子呈环状排列，因而它是一种环状饱和烃，分子通式是CnH2n。环烷烃的化学性质比较稳定，不易氧化变质，一般须在400以上时才能自燃，其抗爆性比正构烷烃高，与大部分异构烷烃的抗爆性能相当。环烷烃的凝点低，润滑性较好，是汽油和润滑油的理想成分。在常温下，碳原子数在4以下的环烷烃呈气态，碳原子数在4以上的环烷烃呈液态。环烷烃是组成润滑油的主体烃。石油的组成第一节三、芳香烃
7、 芳香烃最简单的分子结构是苯(C6H6)，由6个碳原子和6个氢原子组成环状，其中碳原子之间以单键与双键交替连接。芳香烃是以苯环为基础组成的化合物，有单苯环、双苯环、三苯环、四苯环的芳香烃，也有带侧链的芳香烃，还有由环烷烃和芳香烃混合组成的芳香烃等，如甲苯、烷基苯、萘、联苯及蒽等。芳香烃的辛烷值最高，抗爆性最强，是汽油抗爆性的主要成分。但芳香烃的发热量低（含氢原子少），凝点较高，对人体有一定的毒性，不易完全燃烧，易产生积炭，排气污染增加。因此车用汽油中对芳香烃的掺入量限制越来越严格，逐渐使用其他添加剂取代芳香烃。石油的组成第一节四、烯烃 烯烃又称不饱和烃，与相同碳原子数的烷烃相比，氢原子数量少，
8、不能满足碳的四价需要，所以分子中碳与碳原子之间有双键链接，为不饱和烃。有一个双键的称为烯烃，有两个双键的称为二烯烃。石油中一般不含烯烃，它是在裂化加工过程中，由一些烷烃、环烷烃分解而生成的，可通过精制石油产品把它们除去。烯烃的分子通式是CnH2n，二烯烃的分子通式是CnH2n-2。烯烃、二烯烃由于氢原子不能满足碳原子的四价需要，则其安定性最差，在一定条件下很容易氧化生成高分子黏稠物，特别容易进行加成反应、氧化反应和聚合反应。所以含烯烃较多的汽油或柴油，在长期储存中容易氧化变质。烯烃在工业上被广泛用来生产合成润滑油、合成橡胶、航空燃料和润滑油添加剂。不饱和烃对于大多数石油产品都不是理想成分，因为
9、它在氧化时，会形成胶质和有机酸。石油的组成第一节五、非烃化合物 石油中还含有一些非烃化合物，它们对石油产品的使用性能和石油的加工都有很大的影响。在石油的炼制过程中，多数精制过程都是为了将非烃化合物转化。非烃化合物主要包括含硫化合物、含氧化合物、含氮化合物、胶状物质和沥青状物质。石油是混合物，没有固定的沸点，采用蒸馏法制取油品时，各种油品是不同沸点的产物。蒸馏时在不同温度段分离出来的各种成分，称为馏分。一般情况下，蒸发温度为35200的馏分为汽油，蒸发温度为200350的馏分为煤油、柴油，蒸发温度为350500的馏分为润滑油。石油的组成 第二节第二节 活塞连杆组故障诊断与修复 石油产品的分类石油
10、产品的分类第二节石油必须经过加工得到石油产品后才能使用。所谓石油产品，是指从石油中直接生产出来的产品，并不包括以石油为原料合成的各种石油化工产品。随着科学技术的不断进步，人们开发的石油产品已有上千种之多。我国的石油产品分为燃料、润滑剂、石油化工原料（含溶剂）、石油沥青、石油蜡和石油焦。燃料是最主要的石油产品，主要包括汽油、煤油（航空、灯用）、柴油等发动机燃料和重质燃料油。我国石油产品中燃料约占80，在燃料中，各种发动机燃料占60，剩下的基本为重质燃料油，主要用于锅炉用燃料和船舰用燃料。润滑剂包括润滑油和润滑脂，润滑剂产品仅占石油产品的25，但却是机械行业必不可少的，且由于润滑特点的不同而品种繁
11、多，目前已达到数百种。石油化工原料主要包括制取乙烯的原料和生产芳香烃的原料，主要为石油化学工业提供三大合成的原料，即塑料、合成纤维及合成橡胶。石油产品的分类第二节石油沥青产量约占石油产品的3，主要应用于铺设道路、建筑防水等方面。石油蜡约占石油产品的1，主要应用于轻工、化工和食品等行业。石油焦约占石油产品的2，可用于炼铝及炼钢（有一种说法认为此即我国近年雾霾的主要元凶），也可以再加工生产石墨电极、电石、碳化硅制品。原油只有通过加工才能够变成有用的各类产品，炼油厂将原油通过三次加工才能变成石油产品。原油的一次加工是指原油进入炼油厂后进行的物理加工过程，又称石油蒸馏，目的主要是将原油中所含的可以直接
12、作为石油产品的部分从原油中分离出来。二次加工是指后续的多次加工，是为了提高原油的有效利用率而采取的化学加工方法的总称，目的就是通过化学反应使剩余的石油原料尽可能按照人们的要求加工成经济效益好的石油产品。三次加工就是指油品调和，是将前面加工成的半成品油对照石油产品的质量标准进行最后加工的过程，主要目的是将各种半成品油加工成全面符合某一种石油产品质量标准的成品油。石油产品的分类第二节蒸馏是一种分离不同化合物的方法，其基本原理是利用混合物中各个化合物的沸点差异，使其多次汽化和冷凝。在每一次的汽化过程中，汽相中都会含有更多的沸点低的化合物；而在每次冷凝过程中，液相中会有更多沸点高的化合物。经过多次汽化
13、和冷凝就可将沸点低的化合物和沸点高的化合物分开。油品的质量标准由于牵涉到许多方面，因此，虽然在炼油厂的许多生产装置上都能生产出质量不同的汽油和柴油馏分，但这些馏分油通常难以全面符合产品质量标准要求，不能作为合格的产品出厂，这些产品我们称为半成品。将半成品油通过精制、调和，并根据需要加入不同添加剂这三种方法，才能得到全面合格的、可作为商品的成品油。石油产品的分类第二节精制就是除去半成品油中的某些非理想组分和杂质的过程，使油品符合产品质量指标的要求。石油燃料油品的精制方法很多，目的也各不相同，一般如通过精制除去汽油和柴油中的硫化物、柴油脱除石油蜡、焦化汽油脱除烯烃等。油品调和就是合理地使用不同质量
14、的半成品油，通过相互混合，使油品最大限度地、全面地达到产品质量的要求，在保证产品质量稳定性的前提下，尽量提高成品油中优质品所占的比例，提高经济效益。调和可以分为两类，一是将各种半成品油按一定比例调和成基础油和合格的成品油；二是将基础油与添加剂进行调和。所谓油品添加剂，就是只需在油品中微量添加，就可以有效改善油品性质的物质。使用添加剂可显著地提高油品的质量，并降低成本，有时还可以起到依靠改进工艺难以达到的作用，因此已成为提高油品质量的主要手段之一。石油产品的分类 第三节第三节 活塞连杆组故障诊断与修复 石油的炼制石油的炼制第三节原油是复杂的混合物，不可能直接使用，需将其送到炼油厂进行加工，生产出
15、符合一定质量要求的石油产品，才能进行使用。炼油厂分为燃料油、燃料润滑油和燃料化工3种类型。燃料型炼油厂，是将原油进行蒸馏，依次分离出汽油、煤油、普通柴油、重柴油和润滑油等各种沸点不同的馏分。燃料润滑油型炼油厂，是通过蒸馏先将原油中轻质油品分出，余下的重质油品再经过各种润滑油生产工艺，加工出润滑油。燃料化工型炼油厂，是将原油首先蒸馏出轻质组分，再通过对余下的重质组分进行二次加工，使其转化为轻质组分，这些轻质组分一部分用作燃料油，一部分通过催化重整工艺、裂化工艺制取芳香烃和乙烯等化工原料，最终通过化工装置进一步制成化工产品。石油的炼制第三节一、蒸馏法石油是由各种化合物组成的十分复杂的混合物，不能直
16、接使用，需经过炼制才能生产出符合人们需要的产品。在石油的各种组成中，每一种化合物本身都有固有的沸点，利用这一点将石油逐渐加热，较低温度范围下的石油馏分称为轻馏分，较高温度范围下的石油馏分称为重馏分，这种利用石油中不同化合物具有不同沸点的性质，对石油进行一次加热，将一定沸点范围的馏分分别收集，从而获得各种燃料和润滑油的加工方法，称为蒸馏法，如图1-1所示。蒸馏法分为常压蒸馏和减压蒸馏两种。石油的炼制第三节一、蒸馏法石油的炼制图1-1 蒸馏法流程图第三节一、蒸馏法1.常压蒸馏 常压蒸馏是根据石油中各类烃分子的沸点不同，利用加热、蒸发、冷凝等步骤对石油进行的直接分馏。常压蒸馏一般可从石油中得到蒸发温
17、度范围为35200的汽油馏分，蒸发温度范围为200300的煤油馏分，蒸发温度范围为300350的柴油馏分。常压蒸馏流程如图1-2所示。先将石油用油泵打入加热炉中，加热到350360，使之变成油蒸气，然后送入分馏塔中。馏分越轻，沸点就越低，蒸发性就越好，越能上升到塔的上层；相反，重馏分的沸点高，蒸发性差，只能留在塔的下层。从上到下，获得的馏分依次是：顶部的石油气体，上部的汽油馏分，中部的煤油馏分，下部的轻、重柴油馏分，底部的重油馏分。塔顶上获得的石油气体，是良好的化工原料。塔底部残留的不能蒸发的重油馏分，由塔底部流出后再进入减压蒸馏系统进行加工。石油的炼制第三节一、蒸馏法1.常压蒸馏石油的炼制图
18、1-2 常压蒸馏流程图第三节一、蒸馏法2.减压蒸馏 减压蒸馏是以重油为原料，利用物质的沸点随施加压力的减小而降低的特点，通过降低蒸馏压力以降低石油中烃分子的沸点，从而将重油分为不同黏度的润滑油馏分，这样就可以达到从重油中分离出各种不同润滑油馏分，而又不致加热温度过高引起重油分子发生裂解的目的。减压蒸馏流程如图1-3所示。将重油加热至400以上，送入减压蒸馏塔中，塔内保持133Pa的压力，使重油蒸发成气体，然后进行冷凝，则在减压塔上下不同高度得到不同馏分，从上到下依次分别获得轻质润滑油馏分、中质润滑油馏分和重质润滑油馏分。塔底残留的减压渣油，还可经丙烷脱沥青、脱蜡和精制后可制成各种渣油型润滑油。
19、石油的炼制第三节一、蒸馏法1.减压蒸馏石油的炼制图1-3 减压蒸馏流程图第三节二、热裂化法 热裂化法是利用重质烃类在高温、高压下可发生裂解的性质，将一些大分子烃类分裂成为一些小分子烃类，从而获得更多的汽油、柴油等石油产品的一种加工方法。温度和压力视重油的组成而定，一般裂化温度高于460，最高压力为7.0MPa。热裂化产品有裂化气、汽油、柴油、渣油等。汽油的生产率为3050，柴油生产率约为30。由于裂化的汽油和柴油中，含有较多的烯烃和芳香烃，汽油抗爆性较直馏汽油强，柴油的十六烷值和凝点较直馏柴油低，性质不安定，储存易氧化变质，所以一般不宜单独使用，主要用来掺和低辛烷值的车用汽油和高凝点的柴油。因
20、此热裂化法在国外已被淘汰。石油的炼制第三节三、催化裂化法 催化裂化法与热裂化法的区别是，重质烃类的裂解是在催化剂的作用下进行的。催化剂主要是硅酸铝或合成泡沸石等。由于有催化剂的作用，使大分子烃在较低的温度(通常为450590)和在常压或较低压力(压力为0.10.2MPa)条件下就能裂化成小分子烃，并改变分子结构，发生异构化、芳构化和氢转移反应，使油品中不饱和烃大大减少，异构烷烃、芳香烃增多。因此，催化裂化汽油性质安定，辛烷值高(可达80)，故用作航空汽油和高级车辆用汽油的基本组成成分。催化裂化过程还产生大量丙烯、丁烯、异丁烷等裂化气体，它们是宝贵的化工原料。催化裂化还能提供大量液化石油气以供民
21、用。催化裂化所产的柴油，含有大量的重质芳香烃，经提取后，不仅可改善柴油的燃烧性能，同时可得到大量制萘的原料。用催化裂化可制得43左右的汽油、33左右的柴油、7左右的焦炭、14左右的化工合成原料和一些裂化气体。由于催化裂化法炼制的石油产品质量好，同时能综合利用，所以是目前普遍采用的炼制方法之一。石油的炼制第三节五、催化重整法 催化重整法是指对直馏汽油的馏分，在催化剂(铂、锗等贵金属)作用下，使其烃分子结构进行重新排列形成新的分子结构，从而获得高辛烷值和安定性好的汽油组分的工艺。催化重整的汽油组分高辛烷值高达85，抗氧化安定性好。石油的炼制第三节六、烷基化法 在催化剂作用下，烷烃与烯烃的化学加成反
22、应称为烷基化。烷基化的主要原料是催化裂化气体中的异丁烷和丁烯，其他如丙烯和戊烯也可作为原料，催化剂是浓硫酸或氢氟酸，我国目前采用的是浓硫酸。烷基化加工流程是:将原料和硫酸同时送入反应器中，硫酸与原料之比约为11.8。反应器中的压力为0.3MPa，温度为410，原料在液态下进行加成反应。反应时应进行充分搅拌，以保证硫酸和烃类形成乳状液，使之充分接触，反应完全。反应过程中，硫酸浓度降至85时，应另换新酸。反应后的产物用沉降法分离出硫酸，再经碱洗和水洗，然后送入蒸馏塔提取出轻烷基化油和重烷基化油。烷基化主要产物是工业异辛烷(轻烷基化油)，具有高抗爆性，可作为汽油的组分使用，国外高级汽油中，烷基化汽油
23、加入量达28。重烷基化油可作为普通柴油组分使用。石油的炼制第三节七、延迟焦化法 延迟焦化法是为了充分利用能源以得到更多的轻质油，对减压油等重质油品进行深度加工的一种方法。其产品主要是轻质燃料、裂化原料油和石油焦等。石油焦做冶金工业电极等用。将减压渣油预热后送入焦炭塔下部，和焦化生成的气体产物进行热交换，在塔内高温作用下，停留足够时间进行反应。从焦炭塔顶部引出高温油气进入分馏塔底部，在分馏塔内分离出焦化气、汽油、柴油和焦化蜡油，余下的重质油再送回加热炉加热，并和原料油一起送入焦炭罐重新循环进行焦化。在高温500左右下，一方面使大分子的烃类裂化反应分解成为小分子烃类，直至成为气体，另一方面缩合成石
24、油焦。为了防止原料在炉管内生焦，应设法缩短原料在高温炉管内的停留时间，而延迟到进入焦炭塔后再给予充分时间进行反应生成焦炭，故称为延迟焦化。石油的炼制第三节八、石油产品的精制 原油经蒸馏和各种二次加工得到的燃料、润滑油产品大都是半成品，除含有少量杂质（如硫、氧、氮的化合物）外，还含有极不安定的不饱和烃（如二烯烃）。为了保证油品质量，须经精制除去这些不良成分，常用的精制方法如下。1.电化学精制在高压电场作用下，对油品进行酸洗和碱洗，以除去产品油中的非理想成分。浓硫酸对非烃化合物有溶解作用，并可进行磺化反应，也可以与烯烃、二烯烃进行酯化和叠合反应，其产物大部分都溶于酸中，生成酸渣，经沉淀与油分离。但
25、是，油经浓硫酸处理后会呈酸性，故要用碱中和，从而得到腐蚀性小、安定性好的油品。因此，电化学精制又称酸碱精制法。石油的炼制第三节八、石油产品的精制2.加氢精制加氢精制与加氢裂化反应相似，是将油品在一定温度（300425）、压力（615MPa）以及有催化剂和加氢的条件下，除去油中的硫、氮、氧、多环芳香烃和金属杂质等有害组分，并使不饱和烃变为饱和烃，以改善油品质量的一种方法。直馏、热裂化所得的汽油、煤油、润滑油、重油等，均可用加氢精制，得到的产品质量好，生产率高（接近100）；但投资较大，技术条件较严格。加氢精制是近年来发展较快的一种精制方法。石油的炼制第三节八、石油产品的精制3.溶剂精制溶剂精制是
26、利用一些溶剂在一定的条件下，能很好地溶解油品中的胶质、沥青质和带有短侧链的多环烃等不良物质，而对烷烃和带长侧链的环烷烃很少溶解的性能，使油品得到精制。常用的溶剂有糠醛、酚和硝基苯等。溶剂精制与电化学精制相比，其产品产率高，溶剂能回收重复使用，且没有酸、碱渣等污染物，所以得到较广泛使用。石油的炼制第三节八、石油产品的精制4.白土精制白土精制用作电化学精制及溶剂精制的补充，以进一步提高油品的质量。白土是表面积极大的多孔性陶土，能吸附油内的沥青、树脂、硫、氮的化合物、无机酸和溶剂等。将磨细的白土与油品混合，在管式炉内加热到200300，送到接触塔内，让白土与油品接触处理515min，待油品冷却到15
27、0左右，滤除白土，即可获得精炼油。白土精制的缺点是:废白土中含有约5的油品，不易提出。所以，目前国外大多数炼油厂已经用加氢补充精制代替白土精制。加氢补充精制和加氢精制原理相似，只是处理条件有所不同。石油的炼制第三节八、石油产品的精制5.脱蜡从煤油到各种润滑油馏分中，一般都含有不同数量的石蜡或地蜡。含蜡的油品凝点高，低温流动性差，所以应将油品中的蜡分离出来，即脱蜡。冷榨脱蜡：通过冷冻降低油温，使蜡结晶，再经压榨将油品中的蜡分离出来。它只适用于轻质油料。溶剂脱蜡:往油品中加入溶剂，降低油品黏度。这种溶剂在一定的低温时只溶解油而不溶解蜡。这样，经低温冷冻后，使油与蜡分离。常用的溶剂有丙酮、苯及甲苯的
28、混合物。分子筛脱蜡:分子筛是合成的泡沸石，是结晶型的碱金属硅酸铝盐。它是一种选择性的吸附剂，具有特殊的孔道结构，仅能吸附某些正构烷烃分子，从而达到脱蜡的目的。此外，还有微生物脱蜡、尿素脱蜡等方法。石油的炼制复习思考题1.石油的组成成分有哪些？2.什么是石油的馏分？各种油品的馏分如何？3.我国石油产品是如何分类的？4.原油是如何变成石油产品的？5.什么是油品精制、油品调和？油品添加剂起何作用？6.石油的炼制方法有哪些？7.石油产品的精制方法有哪些？谢谢观看！汽车运行材料（第 二 版）（第 二 版）（第 二 版）（第 二 版）2121世纪交通版高职高专汽车专业教材世纪交通版高职高专汽车专业教材石油
29、的基本知识车用汽油车用柴油汽车代用燃料发动机润滑油第一章第二章第三章第四章第五章齿轮润滑油第六章汽车润滑脂第七章自动变速器油汽车传动油发动机冷却液汽车空调制冷剂第八章第九章第十章第十一章汽车风窗玻璃洗涤液第十二章汽车摩擦材料汽车轮胎第十三章第十四章 第二章 活塞连杆组故障诊断与修复 车 用 汽 油 车用汽油是从石油中提炼出来的密度小、易于挥发的液体燃料，是由碳、氢元素组成的烃类化合物，其自燃点为415530。按照提炼方法不同，汽油可分为直馏汽油和裂化汽油。对石油进行加热，将30200的温度范围内蒸发出来的轻馏分蒸汽冷凝后即可得到直馏汽油。裂化汽油的制取方法有热裂化和催化裂化两种，其中催化裂化法
30、可从石油中获取更多的汽油。第一节第一节 活塞连杆组故障诊断与修复 汽油的使用性能汽油的使用性能第一节为了满足汽油机的工作需求，在工作时汽油必须能在短时间内由液体状态蒸发成气体状态，与空气均匀混合形成良好的可燃混合气，并平稳、快速地燃烧，完成对外做功，同时还不能发生气阻、爆燃、腐蚀机件等不良现象。汽油的这种满足汽油机工作需求并保证汽油机正常发挥其性能的能力，称为汽油的使用性能。汽油发动机对车用汽油的使用性能要求非常严格，特别是在排放法规越来越严格的情况下，采用电控多点喷射燃料供给系统、三元催化转化器及闭环控制的汽车已普及，这对汽油使用性能提出了更为严格的要求。汽油的使用性能第一节为满足汽油发动机
31、的工作特点，保证汽油机的顺利起动及平稳运转，充分发挥汽油机的动力性能，对车用汽油使用性能的主要要求有：（1）适宜的蒸发性。（2）良好的抗爆性。（3）良好的氧化安定性。（4）对机件等无腐蚀。（5）对人、环境无害。汽油的使用性能第一节汽油的使用性能主要用蒸发性、抗爆性、安定性、腐蚀性等指标来评价。一、汽油的蒸发性汽油由液态转化为气态的性质，称为汽油的蒸发性。汽油在平时呈液态，在进入发动机燃烧室内燃烧之前，必须蒸发成气态，且与空气混合形成可燃混合气才能燃烧。汽油的蒸发过程发生在发动机的进气行程和压缩行程。在进气行程，随着活塞下行，汽缸内产生较大的真空度，将空气流及汽油吸入汽缸，再经过压缩行程压缩，形
32、成可燃混合气，所以汽油的蒸发过程约占360的曲轴转角。而现代汽油发动机的转速都比较高，曲轴转一周的时间为0.010.04s，因而汽油在发动机内蒸发的时间十分短促，要在如此短的时间内形成均匀的混合气，就要求汽油具有良好的蒸发性。汽油的使用性能第一节一、汽油的蒸发性汽油的蒸发性越好，汽油就越容易汽化，与空气混合就均匀，可燃混合气的燃烧速度就快，且燃烧充分，发动机就容易起动，动力性好，提速灵敏，各工况间转换柔和，机械磨损减少，汽油消耗降低。反之，若汽油的蒸发性不好，将有部分汽油以液态进入汽缸，混合气形成不良，导致燃烧不完全，燃油消耗增加；低温时更是难以形成足够浓度的混合气，造成发动机低温起动困难；同
33、时，由于汽油汽化不完全，未燃烧的油滴还会冲洗掉汽缸和缸壁间的润滑油膜，使汽缸的密封性下降，导致汽缸最高压力下降，发动机输出功率降低；此外，若这些未燃烧的油滴进入油底壳，还会污染发动机润滑油，增大发动机各摩擦副的磨损和润滑油的消耗。汽油的使用性能第一节一、汽油的蒸发性汽油的蒸发性要适当，如果汽油的蒸发性过强也会引起许多问题，如运输储存过程中汽油的蒸发损失增加、燃油供给系易产生气阻、汽油蒸发控制系统中的炭罐易过载等。所以综合考虑汽油应具有适宜的蒸发性，不可过强或过低。（一）汽油蒸发性的评价指标汽油蒸发性的评价指标是馏程与饱和蒸气压。1.馏程馏程是指油品在规定条件下蒸馏时，从初馏点到终馏点的温度范围
34、。在评价汽油蒸发性时，一般采用初馏点、10蒸发温度、50蒸发温度、90蒸发温度、终馏点和残留量等指标。（1）初馏点：对100mL汽油在规定条件下进行蒸馏时，流出第一滴汽油时的气相温度。它是汽油的最低馏出温度，是汽油中最轻组分的沸点。汽油的使用性能第一节一、汽油的蒸发性（一）汽油蒸发性的评价指标1.馏程（2）10蒸发温度：对100mL汽油在规定条件下进行蒸馏时，流出10mL汽油的气相温度。它表示汽油中轻质馏分的含量，该温度对发动机的冷起动性能和供油系统的“气阻”现象有直接影响。10蒸发温度越低，汽油中轻质馏分就越多，即使在低温条件下，也能达到发动机起动工况对可燃混合气浓度的要求，能使发动机顺利起
35、动。10蒸发温度与汽油机最低起动气温的关系见表2-1。汽油的使用性能第一节一、汽油的蒸发性（一）汽油蒸发性的评价指标1.馏程（3）50蒸发温度：对100mL汽油在规定条件下进行蒸馏时，流出50mL汽油的气相温度。它表示汽油中中质馏分的含量，代表的是汽油的平均蒸发能力。该温度主要影响汽油机的暖机性能、加速性能和工作稳定性。50蒸发温度越低，说明汽油的平均蒸发能力就越强，在常温下就会有较大的蒸发量，所以形成的混合气浓度大，燃烧产生的热量多，因而可使发动机预热时间缩短，加速性好，运转平稳。50蒸发温度与发动机预热时间的关系见表2-2。汽油的使用性能第一节一、汽油的蒸发性（一）汽油蒸发性的评价指标1.
36、馏程（4）90蒸发温度：对100mL汽油在规定条件下进行蒸馏时，流出90mL汽油的气相温度。它表示汽油中重质馏分的含量。90蒸发温度高，说明汽油中重质馏分含量较多，形成的混合气中汽油不能完全蒸发，也不能完全燃烧，导致发动机排气冒黑烟、耗油量增大。此外，未完全燃烧的汽油还会冲刷掉汽缸壁上的润滑油膜，使汽缸壁磨损加剧。若未燃汽油进入油底壳还会稀释发动机润滑油，影响正常润滑。汽油的使用性能第一节一、汽油的蒸发性（一）汽油蒸发性的评价指标1.馏程（5）终馏点：对100mL汽油在规定条件下进行蒸馏时，蒸馏出最后一滴汽油时的气相温度。它表示汽油中重质馏分的含量。终馏点高的汽油，重质馏分多，蒸发性差，燃烧不
37、完全，导致汽油消耗增多。同时未燃汽油附在汽缸壁上，会冲刷润滑油膜，使活塞磨损增加，还会使机油受到稀释，影响发动机润滑。90蒸发温度和终馏点都是用来控制汽油中重质馏分的指标，不同的是前者用以控制量的多少，后者用以控制上限。汽油的使用性能第一节一、汽油的蒸发性（一）汽油蒸发性的评价指标1.馏程（6）残留量：对100mL汽油在规定条件下进行蒸馏时，不能被蒸发的残留物质与100mL汽油的体积百分比。它表示汽油中不易蒸发的重质馏分和储存过程中氧化生成的胶质物质的含量。汽油残留量过大，会使燃烧室积炭增加，进气门、喷油器等部位结胶严重，从而影响发动机的正常工作，故使用中应严格限制。汽油的使用性能第一节一、汽
38、油的蒸发性（一）汽油蒸发性的评价指标2.饱和蒸气压 饱和蒸气压是指在规定条件下，汽油蒸发达到平衡状态时，汽油蒸气所显示的最大压力，它表示汽油的平均蒸发性。饱和蒸气压越高，汽油的蒸发性就越好。但若饱和蒸气压过高，由于蒸发性过强，则易产生“气阻”，在夏季、高原和山区尤易出现，且在储存、运输和使用过程中蒸发损失就会越大。汽油的使用性能第一节一、汽油的蒸发性（二）使用条件对车用汽油蒸发性的影响 汽油的蒸发性除受自身的化学组成和馏分组成决定外，使用条件对其也有一定影响。1.进气温度 汽油在汽缸中燃烧时必须先由液态转变为气态，在这个变相过程中，需要吸收空气中的热量。汽油蒸发量越大，需要吸收的热量就越多。因
39、此，提高汽油机的进气温度，就可适当增加汽油的蒸发量。2.进气流动速度 进气流动速度越快，喷入的汽油就会被气流产生的动能击碎得更加细小，这就增加了汽油的蒸发和扩散的面积，从而得到较高的蒸发速度和蒸发量。可见，空气流速越大，汽油气化率越大。汽油的使用性能第一节一、汽油的蒸发性（二）使用条件对车用汽油蒸发性的影响3.缸壁温度 缸壁温度主要对可燃混合气中未蒸发油滴的进一步蒸发有影响。未蒸发油滴的蒸发需要吸收缸壁的热量，因此缸壁的温度越高，则汽油在汽缸内的蒸发量就越大。此外，使用人员的技术水平对汽油的蒸发性也有一定的影响。如果使用人员技术熟练，懂得使用条件对蒸发性的影响，根据季节气温变化和汽油发动机的工
40、作情况，合理采用起动预热、暖机等方法，保持冷却液的适宜温度，根据实际情况及时改变发动机的转速和负荷等，就可以使汽油在发动机内的蒸发速度加快，蒸发量增多，相对提高了汽油的蒸发性。汽油的使用性能第一节二、汽油的抗爆性 汽油的抗爆性是指汽油在汽油发动机汽缸内燃烧时不产生爆燃的性能。汽油在汽油机内正常燃烧的特征是可燃混合气被电火花点燃后，在火花塞附近形成火焰中心，火焰逐渐向未燃烧混合气扩散（传播速度为2050m/s），汽缸内的压力和温度均匀上升，至上止点后某适当位置处压力达最高值。汽油在汽油机内不正常燃烧的主要特征是形成了多个火焰中心，火焰传播速度快，汽缸内压力和温度上升异常剧烈。爆燃是最常见的不正常
41、燃烧之一。影响爆燃的因素很多，但最根本的因素还是汽油本身的抗爆性。汽油的使用性能第一节二、汽油的抗爆性（一）爆燃产生的原因及危害 当汽缸内的可燃混合气被电火花点燃后，在火焰未到达的区域内，一部分未燃混合气因受到已燃混合气的压缩和热辐射作用，温度和压力急剧升高，超过其自燃点，从而导致在火焰前锋尚未到达的区域产生多个几乎同时爆发的燃烧中心，并向四周传播。由于这种燃烧速度极为迅速，汽缸容积来不及膨胀，使汽缸内的压力和温度急剧上升，使燃烧以爆炸的形式进行，在局部区域的瞬间压力和温度甚至高达9800kPa和2500左右。这种压力和温度的不平衡产生强烈的冲击波，以超音速向前推进，猛烈撞击汽缸盖、活塞顶和汽
42、缸壁，使发动机产生振动，并发出清脆的敲击声，这种现象就是汽油机的爆燃（又称爆震）。汽油的使用性能第一节二、汽油的抗爆性（一）爆燃产生的原因及危害 爆燃对发动机的危害主要有以下几个方面：（1）由于强烈的冲击波作用，会使缸盖、活塞顶、缸壁、连杆、曲轴等机件的负荷增加，产生变形甚至损坏。（2）爆燃造成的冲击波和高压，会破坏缸壁的润滑油膜，使发动机磨损加快，汽缸的密封性下降，发动机功率降低。（3）爆燃导致的高温，会增加发动机冷却系统的负担，易使发动机出现过热，而造成损坏。（4）爆燃的火焰传播速度过快导致燃烧不完全，引起排气冒黑烟、燃烧室积炭，使发动机的性能下降。当压缩比一定时，爆燃产生的主要影响因素就
43、是汽油自身的抗爆性。所以，为避免爆燃现象的出现，应尽量使用抗爆性好的汽油。汽油的使用性能第一节二、汽油的抗爆性（二）汽油抗爆性的评价指标汽油抗爆性的评价指标是辛烷值和抗爆指数。1.辛烷值 辛烷值英文缩写为ON（Octane Number），它是表示点燃式发动机燃料抗爆性的一个约定数，是在规定条件下实际汽油抗爆性与标准汽油抗爆性比较后得到的一个数值。所谓标准汽油，就是由异辛烷（2，2，4-三甲基戊烷）和正庚烷组成。其中异辛烷的抗爆性好，将其抗爆性定为100；而正庚烷的抗爆性差，将其抗爆性定为零。将异辛烷和正庚烷分别按不同的体积比配制成辛烷值不同的标准燃料，含异辛烷的体积百分数值就是这种标准汽油的
44、辛烷值，如含异辛烷60%、正庚烷40%的标准汽油，其辛烷值就是60，汽油辛烷值的范围为0100。改变不同的异辛烷含量，就可得到一系列不同辛烷值的标准汽油。汽油的使用性能第一节二、汽油的抗爆性（二）汽油抗爆性的评价指标汽油抗爆性的评价指标是辛烷值和抗爆指数。2.抗爆指数 马达法辛烷值表示的是汽油在发动机重负荷条件下高速运转时的抗爆能力，研究法辛烷值表示的是汽油在发动机常有加速条件下低速运转时的抗爆能力，两者单独都不能全面反映车辆运行中汽油燃烧的抗爆性能，因此引入了抗爆指数这一指标。抗爆指数是汽油研究法辛烷值与马达法辛烷值的平均值，即两者之和除以2。汽油的使用性能第一节二、汽油的抗爆性（三）提高汽
45、油抗爆性的措施 提高汽油辛烷值的方法目前主要有以下四种：一是加入抗爆剂，如四乙基铅，但由于铅是有毒、有污染的物质，造成大气污染，影响人类健康，早已禁止使用。二是加入汽油掺和剂，如甲基叔丁基醚（MTBE）、羰基锰（MMT）等，利用其本身很高的辛烷值来提高汽油的抗爆性。三是选择良好的原料和改进加工工艺，如采用催化裂法、加氢裂化和催化重整等工艺，生产出高辛烷值的汽油。四是利用先进技术生产乳化汽油和水合醇汽油，其原理是利用表面活性物质形成油包水型乳状液，使其在发动机内燃烧时能降低发动机汽缸温度，使过氧化物聚集较慢，从而预防爆燃，同时由于燃烧很完全而节约汽油。汽油的使用性能第一节三、汽油的氧化安定性 汽
46、油的氧化安定性是指汽油在储存、运输、加注和使用的过程中，抵抗氧化生胶而保持其自身性质不发生变化的能力。氧化安定性良好的汽油，即使长期储存也不会发生显著的质量变化。氧化安定性差的汽油，在储存和使用的过程中，容易发生氧化、缩合和聚合反应，生成酸性物质和胶状沉淀，汽油的颜色也随之变深，还会导致汽油的辛烷值下降。使用氧化安定性不好的汽油，就容易在滤清器、油管、喷油器等部位沉积胶状物，影响燃料的供给和混合气的形成；胶状物质也容易使进气门产生粘着现象，导致气门关闭不严，造成发动机的动力性和经济性下降；胶状物质进入发动机汽缸后还极易在高温下分解，导致在燃烧室、气门、活塞顶等部位形成大量积炭，造成汽缸散热不良
47、，使零件局部过热；同时，积炭还会增大汽缸压缩比，增大早燃和爆燃的倾向；积炭还会沉积在火花塞间隙处，这将导致跳火电压降低，点火不良。因此，车用汽油应具有良好的氧化安定性。汽油的使用性能第一节三、汽油的氧化安定性（一）汽油氧化安定性的评价指标汽油氧化安定性的评价指标为实际胶质和诱导期。1.实际胶质实际胶质是指在规定的条件下，测得的汽油蒸发残留物的量，单位为mg/100mL。其测定方法一般是取100mL被测汽油，用热空气吹过汽油表面使其蒸发，所残留下来的棕色或黄色的残余物质，就是汽油的实际胶质。实际胶质越少，汽油的氧化安定性就越好。汽油的使用性能第一节三、汽油的氧化安定性（一）汽油氧化安定性的评价指
48、标汽油氧化安定性的评价指标为实际胶质和诱导期。2.诱导期诱导期是指在规定的加速氧化条件下，油品能保持稳定状态的时间，用min表示。其测定方法一般是将100mL被测汽油放入特定钢筒中，充入0.7MPa压力的氧气，再将钢筒置入100的水中，刚开始时氧气受热其压力会稍有上升，过一段时间当发生氧化反应后，氧气压力会明显下降，从油样放入水中开始到氧气压力明显下降所经历的时间就是诱导期。诱导期越长，汽油的氧化安定性就越好。汽油的使用性能第一节三、汽油的氧化安定性（二）影响汽油氧化安定性的因素1.化学组成汽油中的烷烃、环烷烃、芳香烃等饱和烃在常温液态条件下，都不易与空气中的氧气发生氧化反应，并且彼此也不易发
49、生缩合和聚合反应，所以它们的安定性比较好，使得以这些烃为主要成分的汽油的安定性也就比较好。汽油中的烯烃等不饱和烃在常温液态条件下，不仅容易与空气中的氧气发生氧化反应，而且彼此之间还会发生缩合和聚合反应，因此，含烯烃等不饱和烃越多的汽油的氧化安定性就越差。汽油中的非烃类组成如含硫化合物、含氧化合物、含氮化合物等成分，都会使汽油的氧化安定性变差。汽油的使用性能第一节三、汽油的氧化安定性（二）影响汽油氧化安定性的因素2.储存条件环境温度越高，汽油氧化生胶的进程就越快，导致汽油生成的胶质就越多，诱导期就越短。汽油在储存时，油面上空的空气量越多，汽油氧化生胶的进程就越快。金属对汽油的氧化安定性也有一定的
50、影响，因为金属对汽油的氧化进程起催化作用，催化作用最强的是铜，其次是铅。水分对汽油的氧化安定性也有一定的影响。因为水不仅对汽油的氧化起催化作用，而且能溶解汽油中的抗氧防胶剂，从而加快了汽油的氧化生胶进程，使汽油的氧化安定性显著降低。汽油的使用性能第一节三、汽油的氧化安定性（三）提高汽油氧化安定的措施一是采用先进的炼制工艺，如催化重整和加氢精制等，主要作用是减少汽油中不饱和烃的含量和去除汽油中的非烃类组分。二是向汽油产品中加入抗氧防胶剂，如2,6-二叔丁基对甲酚等。这些抗氧防胶剂释放出的氢原子与过氧化基结合，使过氧化基变成过氧化物而失去活性，从而中断烃类氧化生胶的反应链，达到提高汽油氧化安定性的