柴油使用性能的优化方法

柴油的使用性能包括：发火性、低温流动性、蒸发性、黏度、安定性、腐蚀性和清洁性等。

7.2.1.1　发火性（燃烧性）

发火性是指柴油在柴油发动机中的自燃能力。柴油的发火性主要取决于发火延迟期的长短。发火延迟期是指从柴油喷入燃烧室至开始着火的时期。发火性好的柴油，着火延迟期短，着火燃烧后气缸内压力上升平稳，柴油机工作柔和；如果发火性不好，着火延迟期就长，会使燃烧室的积油量增多、燃烧不充分、功率下降、油耗增加、磨损加大、排气冒黑烟等。同时会引起发动机工作粗暴，从而导致曲柄连杆机构受冲击力过大而产生弯曲并发出强烈的敲击声，使零部件损坏。

柴油的发火性是以十六烷值评定的。与汽油辛烷值类似，也是用两种发火性差异很大的燃料作为基准物对比得出的数值。一种为正十六烷，发火性好，定其十六烷值为100；另一种是α-甲基萘，发火性差，定其十六烷值为0。按不同比例将它们混合在一起，可获得十六烷值为0～100的标准燃料，然后在可变压缩比的标准单缸十六烷值测定柴油机上，将被测燃料与标准燃料进行同期闪火对比试验，若被测燃料与某标准燃料在相同条件下同期闪火，则标准燃料的正十六烷体积百分数即为被测燃料的十六烷值。

柴油机的转速越高，燃烧速度越快，对十六烷值要求就越高，一般1 000 r/min以下的柴油机，应使用十六烷值为35～40的柴油；1 000～1 500 r/min的柴油机，应使用十六烷值为40～45的柴油；1 500 r/min以上的柴油机，应使用十六烷值为45～60的柴油。柴油的十六烷值越高，其发火性越好，汽车就越容易在较低气温下起动。但十六烷值也不宜过高，否则柴油的低温流动性、喷雾和蒸发等性能均会受到影响，导致燃烧不完全、降低发动机功率、增加油耗、排气冒黑烟。一般十六烷值为40～50的柴油基本可满足工作要求。表7-4所示为柴油十六烷值与起动最低温度的关系。

表7-4　柴油十六烷值与起动最低温度的关系

7.2.1.2　低温流动性

低温流动性是指柴油在低温的条件下也应具有一定的流动状态以供发动机燃烧，从而保证发动机正常工作的性能。柴油的密度和黏度都比汽油大，随着温度的降低，柴油的黏度会变得更大，流动性变差。如果柴油的低温流动性不好，在低温工作时会堵塞油管或滤清器，从而无法形成良好的混合气而导致发动机工作不正常或根本无法起动。评定柴油低温流动性的指标有凝点、浊点和冷滤点。

（1）凝点

凝点又称凝固点，是将柴油装在规定的试管内，冷却到预期的温度。将试管倾斜45°，经过1 min液面不移动，此时的温度便是柴油的凝点。凝点是柴油储存、运输和油库收发作业的低温界限温度，同时与柴油低温使用性能有一定的关系。发动机使用凝点过高的柴油，停车后再起动将会非常困难。凝点越低的柴油，在柴油机燃料系统中供油性能越好，因此，在室外工作的发动机一般应使用凝点低于周围气温5～7℃以上的燃料，才能保证发动机的正常工作。

柴油的凝点是评定其性能的最重要的指标之一，我国轻柴油是按凝点来确定牌号的。例如0号柴油，它的凝固点是0℃，10号柴油的凝固点是-10℃，25号柴油的凝固点是-25℃。

（2）浊点

浊点是指在规定条件下，柴油冷却至由于石蜡出现而失去透明时的最高温度。此时柴油虽仍可流动，但易造成油路堵塞而出现供油故障。(www.xing528.com)

（3）冷滤点

冷滤点是指在规定条件下，1 min内通过363目/英寸2（1英寸=2.54厘米）过滤器的柴油不足20 mL的最高温度。冷滤点与柴油实际使用的最低温度有较好的对应关系，可作为根据气温选用轻柴油的依据。一般冷滤点要高于凝点4～6℃，比浊点略低。

7.2.1.3　蒸发性（挥发性）

蒸发性是指柴油由液态转化为气态的能力。柴油的蒸发性要比汽油的蒸发性差得多，但是柴油的馏分要比汽油重。柴油的蒸发性能及蒸发的速度对发动机的工作有着重要的影响。蒸发性能好，柴油机起动性能就好，燃烧充分，耗油低，积炭少，排烟也较少；如果蒸发性不好，会给柴油机带来不必要的影响，如混合气不易形成、燃烧不充分、耗油量增加、污染发动机的润滑油及导致排放污染增加等。但蒸发性过高会影响储运及使用安全，发动机工作容易粗暴。

柴油的蒸发性主要用馏程、闪点等评定。柴油馏程测定方法与汽油基本相同，测定项目有50%、90%和95%馏出温度。50%馏出温度低，则轻质馏分多，易于起动。但50%馏出温度过低时，柴油蒸发太快，易引起全部柴油迅速燃烧，缸内压力升高剧烈，发动机工作粗暴；90%馏出温度与95%馏出温度越低，柴油中重质馏分含量越低，柴油燃烧更加充分，可提高柴油机的动力性，降低油耗，减小机械磨损。闪点指柴油在一定条件下加热，当油料蒸气与周围空气形成的混合气接近火焰时，开始发出闪火时的温度。闪点低的柴油蒸发性好，但闪点太低会使柴油机工作粗暴，同时储运及使用中的安全性下降。

7.2.1.4　黏度

黏度是表示柴油稀稠度的一项重要指标。黏度是随温度变化而变化的，温度高时油料变稀，黏度变小；温度低时油料变稠，黏度变大。轻柴油的黏度是指20℃时的黏度。当黏度过大时，流动性能变差，影响供油量，同时，喷入气缸内的油粒较大，影响雾化，不易与空气均匀混合，这样燃烧不完全，燃油消耗量增加；当黏度过小时，在喷射时，因油粒细小、射程太短，同样不能很好地均匀分布，以致燃烧不完全，排气冒黑烟。因此，为了标准发动机正常工作，要求柴油的黏度保持在适当范围内。

7.2.1.5　安定性

安定性是指柴油在储存、运输和使用过程中保持外观颜色、组成和性能不变的能力。安定性好的柴油无论是在储存还是使用过程中其颜色和性能基本保持不变。而安定性差的柴油在一段时间后其颜色和性能都会发生明显的变化，会使油中的实际胶质明显增多。经常使用安定性不好的柴油会使滤清器、油管、喷油器堵塞，燃烧室积炭快速增多。

影响柴油安定性的因素主要是内部的化学成分和外部的环境因素。化学成分主要是指碳氢化合物和非碳氢化合物两大部分，其中碳氢化合物中的烯烃是影响安定性的主要原因；而非碳氢化合物中的硫化物和氮化物是影响安定性的次要原因。外部环境主要是指储油容器、空气中的氧含量、气候温度等。如果使用金属容器储油会对柴油的氧化有一定的催化作用，氧的含量增多会使柴油与氧的接触多，温度高会加快柴油变质的速度。所以为保证发动机正常工作充分发挥其动力性能，要求驾驶员在选用柴油或储存柴油时，注意在合理的储存条件下进行柴油选择和使用，这样才能使发动机工作可靠，减少机件的磨损，延长发动机的使用寿命。

7.2.1.6　腐蚀性

腐蚀性是指柴油在储存和使用的过程中不腐蚀零件的能力。腐蚀性主要是因为柴油中含有硫化物、有机酸和碱等有害物质，这些有害物都会影响发动机的正常工作。其中硫和硫醇硫对发动机的影响更大，因为它们燃烧完都会生成二氧化硫和三氧化硫等酸性有害物质，不仅会对发动机零部件进行强烈的腐蚀，如果硫的含量过多还会使发动机的润滑油变稀、变质而使零部件磨损加剧。使用硫含量过大的柴油，燃烧不彻底会使燃烧室、活塞顶、喷油器、进排气门等部位产生大量的积炭，加大气缸的磨损，从而影响发动机的使用寿命。正因为这些有害物质的存在会给发动机带来种种不良后果，为此要对柴油中的有害物质进行严格控制。国标强制规定柴油中的硫含量不得大于0.2%，硫醇硫含量不得大于0.01%。

7.2.1.7　清洁性

柴油的清洁性用灰分、机械杂质和水分等指标评定。灰分是指柴油中不能燃烧的矿物质，呈颗粒状，坚硬，它是造成气缸壁与活塞环磨损的重要原因之一。为保证发动机具有较高的动力性，要严格控制灰分在柴油中的含量，国家标准规定灰分在柴油中的含量不得高于0.01%。机械杂质与水分是柴油在储存和运输的过程中不慎混入的杂质。机械杂质会使柴油发动机中的精密偶件卡死、喷油器喷孔堵塞而影响供油；水分会降低柴油发热量，冬季或低温下易结冰而堵塞油路，还有可能溶解可溶性的盐类使灰分增大，如果水分和有机酸混合在一起还会加快零件的腐蚀。所以国标严格控制柴油中机械杂质和水分的含量，其中水分不得高于0.03%的体积分数。