关于柴油的着火性和评价的意义

    1.柴油机的工作粗暴（爆震）现象
    （1）柴油机的工作原理：柴油机和汽油机都属于活塞式内燃发动机，按工作过程不同，柴油机分为四行程和二行程两类。现以常见的四行程发动机为例，说明其工作过程。
    ①吸气：汽缸活塞自汽缸顶部向下运动，进气阀打开，空气经由空气滤清器被吸人汽缸，活塞到达下止点时，进气阀关闭。有些柴油机装有空气增压鼓风机，以增加空气进人量和压力，提高柴油的经济性。
    ②压缩：活塞自下止点向上运动，压缩吸入的空气，由于压缩是在接近绝热状态下进行的，空气的温度和压力急剧上升.压缩终了时，温度可达500~700℃，压力可达3.5~4.5MPa。
    ③膨胀做功：当活塞快接近上止点时，柴油先后经过粗、细滤清器、高压油泵及喷嘴以雾状喷人汽缸。此时汽缸内的空气温度已超过柴油的自燃点，因此柴油迅速气化，与空气混合并自燃，燃烧温度高达1500-1200℃，压力升至4.6~12.2MPa。高温气体迅速膨胀，推动活塞向下运动做功。
    ④排气：活塞向下运动到达下止点后，由于惯性作用，再次向上运动，此时排气阀打开.排出废气，完成一个工作循环。再进入吸气行程，继续下一个循环。
    从上述四个行程可见，柴油机的工作过程与汽油机既相似又有本质区别，因此对燃料的性质要求也必然有着本质的不同。首先，柴油机吸入与压缩的是空气，而不是空气与燃料的混合气体，不受燃料性质的影响，因此压缩比可以尽可能地增大（可高达16~24），使燃料转化为功的效率显著提高，实际上柴油机燃料的单位消耗率比汽油机低30%~70%.非常经济。其次，汽油机是靠电火花点燃的，故称为点燃式发动机，它要求燃料燃点要低，自燃点要高;柴油机是由喷入汽缸的燃料靠自燃而膨胀做功的，因此柴油机又称为压燃式发动机，它要求燃料有较低的自燃点。
    （2）柴油机的工作粗暴（爆震）现象：从上述柴油机的工作原理可知，柴油机压缩行程至活塞接近上止点时，燃料即以雾状喷人并迅速汽化和氧化，氧化过程逐渐加剧，以致猛烈到着火燃烧，开始膨胀做功行程。从喷油器开始喷油到燃料自燃着火这段时间，称为着火滞后期（或称为滞燃期，用曲轴旋转角度表示）。着火滞后期很短，不同燃料的着火滞后期从百分之几秒到千分之几秒，但它对柴油机工作状况的影响却非常大，正常情况下，柴油的自燃点较低，着火滞后期短，嫩料着火后，边喷油、边燃烧，发动机工作平稳，热功效率高。但是，如果柴油的自燃点高，则着火滞后期增长，以致在开始自燃时，汽缸内积累较多的柴油同时自燃，温度和压力将剧烈增高，冲击活塞头剧烈运动而发出金属敲击声，这种现象称为柴油机的工作粗暴（爆震现象）。柴油机工作粗暴同样会使柴油燃烧不*。形成黑烟，油耗增大，功率降低，并使机件磨损加剧，甚至损坏。

    2.评定柴油着火性的意义
    （l）判断柴油燃烧性能，为油品使用及质检提供依据
    柴油的着火性就是指柴油的自燃能力，换言之.就是柴油燃烧的平稳性。柴油着火性通常用十六烷值表示，一般十六烷值高的柴油，自燃能力强，燃烧均匀，着火性好，不易发生工作粗暴（爆震）现象，发动机热功效率提高，使用寿命延长。但是柴油的十六烷值也并不是越高越好，使用十六烷值过高（如十六烷值大于65）的柴油同样会形成黑烟，燃料消耗量反而增加，这是因为燃料的着火滞后期太短，自燃时还未与空气混合均匀，致使燃烧不*，部分烃类因热分解而形成黑烟；另外，柴油的十六烷值过高，还会减少燃料的来源。因此，从使用性和经济性两方面考虑，使用十六烷值适当的柴油才合理。
    不同转速的柴油机对柴油十六烷值的要求是不同的，研究表明，转速大于l000r/min的高速柴油机，使用十六烷值为40~50的柴油为宜;转速低于IOO0r/min的中、低速柴油机。可以使用十六烷值为30~40的柴油。我国标准GB/T19147中规定，10号、5号、O号、-10号车用柴油的十六烷值不小于49，-20号车用柴油的十六烷值不小于46，-35号、-50号车用柴油的十六烷值不小于45。
    （2）了解柴油着火性与化学组成的关系，指导油品生产
    柴油着火性能的好坏与其化学组成及馏分组成密切相关。实验表明，相同碳原子数的不同烃类，正构烷烃的十六烷值zui高，无侧链稠环芳烃的十六烷值zui低，正构烯烃、环烷烃、异构烷烃居中;烃类的异构化程度越高，环数越多.其十六烷值越低;芳烃和环烷烃随侧链长度的增加，其十六烷值增加，而随侧链分支的增多，十六烷值显著降低;对相同的烃类来说，相对分子质zui越大，热稳定性越差，自燃点越低，十六烷值越高。
    以石蜡基原油生产的柴油，其十六烷值高于环烷基原油生产的柴油。这是由于前者含有较多的烷烃，而后者含有较多的环烷烃所致。由相同类型原油生产的柴油，直馏柴油的十六烷值要比催化裂化、热裂化及焦化生产的柴油高，其原因就在于化学组成发生了变化，催化裂化柴油含有较多芳烃，热裂化和焦化柴油含有较多烯烃，因此十六烷值有所降低。经过加氢精制的柴油，由于其中的烯烃转变为烷烃，芳烃转变为环烷烃，故十六烷值明显提高。
    为提高柴油的着火性能，可将十六烷值低的热裂化、焦化柴油和部分十六烷值较高的直馏柴油掺和使用，此即柴油的调和。此外还可以采用加入添加剂的手段，提高柴油的十六烷值，常用的添加剂是硝酸烷基酯。

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