车用生物柴油（共7篇）
车用生物柴油 篇1
生物柴油属可再生资源,可缓解石油资源紧缺的矛盾。它作为燃用柴油代用品使用时,柴油机结构不需要作任何改动。生物柴油由于含有氧,十六烷值较高,不含芳香烃,硫含量很低,无毒且生物降解性好,是一种清洁能源,但稳定性较差是生物柴油存在的最明显不足之处。提高生物柴油的稳定性是生物柴油研究开发及使用过程中必须要面对和解决的问题,国外已开展了相当多的研究和开发,国内还没有得到应有的关注。
按化学成分分析,生物柴油燃料是通过以不饱和油酸C18为主要成分的甘油脂分解而获得的。从溶解特性看,它可以与石化柴油进行任何比例的互溶。
除受空气(氧气)、热、金属离子、过氧化物、光、水、微生物和其它外源性物质等因素外,生物柴油所用原料品种和加工技术种类等因素也会影响车用生物柴油的性能。因此其储运和使用要特别根据其特点区别于普通柴油。
1 车用生物柴油的储运
1.1 B100生物柴油的储运
由于B100生物柴油中存在大量不饱和双键,铁、铜等金属离子、人造橡胶和塑料及其所含助剂会对其有催化作用,加快生物柴油氧化产生过氧化物,因此生物柴油不能用平常使用的铁制容器长期储存,而应采用不锈钢、碳钢、铝或聚乙烯材料的塑料桶储存。在运输时,必须对槽罐设备进行仔细的检查:检查上次的装载和残留,只有柴油可以允许残留,不得残留植物油、汽油、润滑油和水;检查设备和管路中有无丁腈橡胶、聚丙烯、聚乙烯、乙烯聚合物等材料,若有,必须更换成氟化聚乙烯、氟化聚丙烯、特氟龙等材料;避免管路中存在铅焊料、锌衬里、铜管路、黄铜阀门和铜螺栓。
不管采用何种方式运送B100生物柴油,都必须考虑生物柴油的温度、环境温度、运输时间长短等,注意不要让其温度低于浊点。运输时的温度要求在温带与普通柴油基本相同,在热区运输时要防止曝晒和高温,在寒区运输和抽送时需采取保温装置或加温后进行输送。
若需要较长期地保存B100生物柴油,油库温度应保持在5～20℃之间,避免温度过低引起生物柴油凝固和高温变质,并控制油库湿度,避免生物柴油由于含水变酸碱性造成金属腐蚀和微生物的生长。
在使用与储存时间的选择上B100生物柴油应尽快使用,减少生物柴油变质的可能性。一般生物柴油的储存时间不要超过1年。如果长期储存,可以加抗氧化剂及抗泡沫剂,防止氧化及形成泡沫。
1.2 B 20生物柴油的储运
目前普遍采用生物柴油与石化柴油混合燃烧的方式,其混合比例一般为20%生物柴油和80%石化柴油混合。若B20的储存时间较短或采取与石化柴油轮流使用的方式,可忽略混合燃料对铁制容器的选择要求,储存在环境温度不高、干燥的密封容器中,并在储运方式上等同于普通柴油。
2 车用生物柴油的使用
由于生物柴油具有粘度大,碘值高,密度大,含氧高等特点,可直接应用于柴油机而不会对其性能造成太大的不利影响。若采取改进措施可进一步提高柴油机的燃烧及排放性能,从而满足排放法规的要求。
车用柴油机燃用生物柴油时需要注意以下问题:
2.1 尽可能使用低混比例的混合燃料,减少积碳和磨损[3]
柴油机长期燃用生物柴油时,燃烧室积碳和喷油器针阀磨损的问题比较突出。这主要和生物柴油的密度大,热值低,粘度大,十六烷值高和抗氧化安定性差等性能参数有关。
由于生物柴油体积热值低于矿物柴油3%～4%。而进入柴油机缸内的能量正是以燃油系统每个循环所供给的燃油体积热值来计算的,燃油体积热值是指单位体积燃油所蕴含的燃烧热值。所以在每个循环供油量不变的情况下,燃用生物柴油的功率比燃用柴油略低,在要求发出同样功率的条件下需要燃烧较多的燃料。生物柴油密度较大,运动粘度较高,燃料从喷嘴喷出的射程远,雾化质量差,会使喷出的油滴直径大,油流射程长,油滴有效蒸发面积减少和蒸发速度减慢,从而引起混合气组成不均匀,燃烧不完全,但由于生物柴油含有11%左右的氧元素,其化学计量空燃比为12.5 kg/kg(柴油的化学计量空燃比为14.177 kg/kg),可以在一定范围内对雾化性能进行补偿。
纯生物柴油十六烷值较高,滞燃期短,燃烧提前,但瞬时放热率不及纯柴油。在燃烧室低温条件下(起动后短时间内和长期怠速情况下),由于喷油速率低,油滴破碎和蒸发速度慢,燃油与空气的混合不好,加之喷油器所处的中心位置附近的气旋作用最差,油气混合速度最慢,所产生的高温聚集在喷油器头部附近,并使流动性差的燃油形成碳化胶质,造成喷油器头部积碳严重,见图1,部分因粘度大未雾化的燃油会黏附在排气门上,见图2,或燃烧室表面,见图3,形成积碳。严重时会顺着气缸套壁流至曲轴箱造成机油的过早变质。
生物柴油由于运动粘度大,运动表面更易形成润滑油膜并更持久,因此生物柴油应该具有比石化柴油更好的润滑性能,可以给油泵、油嘴等部件的运动件进行足够的润滑,减少磨损与划痕,降低柴油机的维护费用。但由于喷油器针阀偶件接近燃烧室,温度较高,加上生物柴油抗氧化安定性较差,产生的胶质沉积在针阀润滑油槽中,随着时间的推移和高温的不断作用而逐渐变稠和碳化,最终会造成针阀偶件磨损和卡滞。柱塞偶件和出油阀偶件也会出现这种情况。
在温度一定的条件下,生物柴油-柴油的混合燃料的密度随生物柴油体积百分比含量的增加而增大,体积热值随生物柴油体积百分比含量的增加而降低,十六烷值随生物柴油体积百分比含量的增加而增大。因此采用生物柴油混合浓度较低的混合燃料可以大幅降低燃用纯生物柴油时燃烧室积碳严重的问题,而柴油机的功率和扭矩没有太大的损失。欧盟的生物柴油添加量一般在2%～3%,很好地预防了积碳和结胶磨损现象[4]。
2.2 防止生物柴油对塑胶件的腐蚀
生物柴油的碘值比柴油高,其分子的不饱和程度大,吸水后容易产生不饱和脂肪酸。生物柴油中含有的大量不饱和脂肪酸会与塑料和橡胶起化学反应,造成塑料和橡胶膨胀变形,形成溶胀现象[5]。
生物柴油的高碘值特性和其中所含的微量甲醇与甘油,会使与之接触的橡胶零件如橡胶膜、密封圈、燃油管(即燃油系统中的各种橡胶配件)等逐渐降解。对于这些零件的材料,建议以聚四氟乙烯或常规橡胶与四氟乙烯共聚的材料进行替换。
在储存生物柴油时,如果不更改原设计,可通过密封保存和安放干燥剂的方法减少生物柴油的含水量,并可以使用抗氧化剂来降低不饱和脂肪酸的生成。原有的铜制密封件、塑料密封件和橡胶密封件(例如出油阀的塑料垫圈、回油管上的密封垫圈、燃油输送管路)尽可能采用铝或聚四氟乙烯材料代替。船艇上的日常油柜通常为铁制,在燃用B20燃料时可以直接使用,燃用B100燃料时可涂抹TG001聚氨脂防水防腐胶。
2.3 燃油输送系统要适当加温和经常清洗,避免油路堵塞
生物柴油运动粘度大、冷滤点和凝固点比石化柴油高,因此低温流动性不如普通柴油。在严寒的情况下比柴油更容易形成凝胶或冻结。如果燃料形成凝胶,燃料会阻塞过滤器,更严重时燃料会变得粘稠,使输送泵无法将其从油箱输送到发动机。并且由于生物柴油是一种甲脂,富有营养质,所以它非常利于微生物的孳生。微生物在燃油系统中大量滋生,会形成胶质堵塞过滤器,使管路通径变窄,降低每循环供油量,并造成燃油变质。随着油箱使用时间的延长,一些细微的重油脂会沉淀到油箱底部,如果不定期清洗,会越积越多,直至堵塞燃油过滤器。
因此,在低温环境下使用时要使用预热装置,或采用燃油添加剂,或采用甲醇和乙醇等降低生物柴油的粘度和冷滤点,改善其低温流动性能。马来西亚大学试验研究的结果表明,采用两个并联的过滤器和将燃油箱的位置提高,可以在一定程度上解决油路中阻力变大的问题,并且随着温度的提高,生物柴油的运动粘度和体积密度降低,从而改善燃料的流动性,提高雾化质量,降低燃料束的贯穿长度[6]。
微生物的防治可以采取的措施有:使用有除水功能的过滤器来滤水,使用生物杀虫剂来杀灭油箱内的细菌,每年冲洗两次油箱或加入100%的石化柴油来溶解沉淀物,适当缩短燃油过滤器的使用时间等。
2.4 采用高压喷射和减小供油提前角
由于生物柴油运动粘度大,油束贯穿长度长,容易造成雾化不完全。如果燃烧不完全的生物柴油顺着缸壁向下流至曲轴箱,会使机油过早变质,影响润滑质量,造成拉缸和烧瓦等严重后果。尤其是康明斯NTA855柴油机,它采用开式喷油器的PT燃油系统,停机后经常有燃油从喷油器中滴落在活塞顶部[8],因此该型柴油机若需要使用生物柴油,最好在停机前使用纯石化柴油进行充分燃烧,降低燃油系统中的生物柴油残留。
适当提高喷油器的喷射压力可以提高混合燃料的雾化效果,从而提高燃烧的完全程度,减少由于燃油燃烧不充分而流入曲轴箱后对机油的污染[9]。
柴油机的燃油供给系统由柱塞、出油阀、针阀等许多单元组成的,若列出柱塞上方油槽、高压油管等集中容积的连续性方程,以及各运动件的运动规律,通过对燃油供给系统作完整的模拟计算,然后运用Runge-Kutta-Gill数值计算法解方程,可较准确地反映由于燃油特性变化而引起的喷油时刻的变化。然而上面的工作很繁琐,下面则提出一个简单的模型来计算燃料特性参数的影响。
对于泵-管-嘴的喷油系统,如果油泵引起的容积变化和燃油的压缩速率是相等的,一般用如下方程来预测达到嘴端开启压力的时间:
式中,up为油泵柱塞速度,m/℃A;Ap为柱塞的截面积,m2;Vf为高压油的体积,m3;E为容积模量,MPa;p为喷射压力,MPa。
如果上述方程中诸多变量可视为常量,那么通过积分喷射压力可以以下式表示:
式中,p0为系统初始压力,那么达到嘴端开启压力所对应的曲轴转角为:
式中,pnozzle-open为喷嘴端开启压力,MPa。对于多数的喷油嘴而言,pnozzle_open-p0的值为20～35 MPa,在计算时通常取其中间值27.5 MPa。Vf,up和Ap等都取决于供油系统的设计。
对于4102柴油机,可作如下假设:Vf=3 100mm3;Ap=64 mm2(9 mm柱塞);up=0.15 mm/℃A。
在40℃时,柴油和生物柴油的容积(弹性)模量分别为1 398.2 MPa和1 566.9 MPa,那么达到嘴端开启压力所需要的时间分别为6.35℃A和5.67℃A,两者相差约0.68℃A。
在一些资料文献中提出由于生物柴油具有较高的CN值,着火延迟期较0号柴油短,两者相差约1.0～2.0℃A。考虑到由于弹性模量引起的时间差,适当减小燃用生物柴油的柴油机的供油提前角应在1.68～2.68℃A之间,可以使气缸压力升高率的峰值相应降低,工作更平稳。供油时刻延迟在高速运转时还可以显著降低NOx排放,这是因为:一方面燃烧过程避开上止点进行,燃烧等容度下降,因此燃烧温度降低;另一方面越接近上止点喷油,缸内温度越高,着火延迟期可以缩短,燃烧初期的放热速率降低,导致燃烧温度降低。这两种原因都起到了抑制NOx生成的作用。
摘要：生物柴油可作为柴油的可替代燃料,但其物理和化学特性决定了它在储运和使用中要根据其特点区别于柴油,结合车用生物柴油的各种特性及在车用发动机上的使用特点,分析总结了车用生物柴油在储存运输方面要注意的问题。
关键词：柴油机,生物柴油,储运管理
参考文献
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车用生物柴油 篇2
1. 生物柴油的特点以及车用特性分析
(1)生物柴油的特点分析
所谓生物柴油,主要是以生物质资源作为原料,通过相关的科学技术加工所形成的液体燃料(柴油),它是通过在植物油脂当中提取出的液体燃料类型,其原材料包括大豆油、花生油、玉米油等;还包括一些动物油脂,例如猪油、牛油等;也有一些是通过油渣、油泥或是废弃机油、废弃的食用油当中通过处理提取出来。它的颜色与柴油一样的透明,生物柴油包含18-22的碳量,其与柴油当中的含碳量(16-18)保持相同,再通过酯化其分子量与柴油的非常接近。通过相似相溶的原理进行实验,其两者的相溶性也是最好的,在车用时能与其他柴油进行混合实验,不会对其车辆产生任何伤害。由于生物柴油具有良好的环保性能以及使用性能,现今已经被广泛的运用在各个领域当中,并且它也逐渐成为高品质柴油的代用燃料产品,对促进我国经济可持续发展和健康的环境发展有着巨大的贡献。
(2)车用生物柴油特性分析
首先,生物柴油的排放性特点。生物柴油是可再生燃料能源,是利用植物油脂或动物脂肪油等原材料通过科学处理所取得的燃料。通过对生物柴油的分析,能够有效的得出车用生物柴油的排放性。对于不同的生物柴油混合燃料,由于发动机运作时混合比例的不同,其发动机的排放性就会有很多的不同。但从研究中可以明确看出,随着生物柴油在混合燃料当中的比例不断上升,所排放的二氧化碳含量会不断降低,氮氧化合物的排放量逐渐提升。通过对其排放物的分析研究表明,生物柴油燃料污染物排放量相对比较少,具有绿色环保的效果,有效改善车用柴油发动机的排放量,真正做到保护环境的效果。
其次,生物柴油的喷油特点分析。通过进行相关实验和对文献进行研究分析得出,当燃用发动机的转速与负荷保持一致时,其喷油角会提前变大。混合燃料中随着生物柴油量逐渐提升,其喷油角就会提前变大。柴油的密度要比生物柴油的小,当燃料中生物柴油量不断提升,其燃油的密度会不断变大。随着其密度的不断增大,其可压缩性就会越小,这会使得压力波在燃料中传播的速度不断提升,缩短油阀端到喷油器端的传播时间,燃料喷油的延迟大大缩短,喷油提前角增大。这一现象使得燃烧速度加快,燃烧室不断提升其压力和温度,喷油量也随之提升,这样循环喷油量也不断加大。
最后,生物柴油的动力性特点分析。对于生物柴油来说,其十六烷值多数都是在50-60之间,其燃点较好,其质量热值也比矿物柴油相对要小,对生物柴油的密度进行分析,却比矿物柴油相对较大,这使得生物柴油的体积热值与矿物柴油保持相同,而在两者的体积相同时,在发动机当中运用生物柴油进行运行,其动力性会受到一定程度的影响而导致下降。生物柴油在混合燃料中比例越高,其下降的效果则越明显。
2. 对生物柴油应用的现状分析
现今生物柴油技术发展速度最快、最成熟的国家是在美国与欧盟等国家,美国在二十世纪九十年代就已在商业行业当中进行使用,美国是最早研究出生物柴油的国家,现今已具有一定的规模。美国的生物柴油产量已达到了一百三十万吨以上,超出预期制定的目标,并且预计生物燃油会占据交通燃油总数的百分之二十以上。
欧盟是全世界生物柴油发展速度最快的部分,从04年生产量达到两百万吨以上后,短短的四年时间内,欧盟当中有二十多个国家,其生物柴油产能已经完全超出一千二百多万吨以上。
巴西不仅将燃料乙醇成功的推广应用到各个国家当中,并且巴西也是最早掌握生物柴油提取技术的国家之一。生物柴油在巴西被广泛的运用起来,在各个领域当中都有其身影,为巴西国家的经济发展提供非常有利的帮助,其主要选择的原材料多以蓖麻油为主。
亚洲各国也在非常积极的进行着生物柴油的发展与应用,日本相对于其他国家较早的研究出生物柴油技术,2005年日本生物柴油的使用已经完全达到当年柴油消耗量的百分之一以上。在亚洲很多国家,包括泰国、菲律宾、韩国等国家都在积极的进行生物柴油的研究与开发,并在其经济发展当中起到了非常有利的作用。
对于中国来说,研究生物柴油的起点时间虽然相对比较晚,但也受到了政府及各个领域的重视以及关注。在我国第十个五年计划纲要当中提出了要发展各种石油替代产品,将生物液体燃料的发展确立成我国新兴产业的发展方向以及重要发展道路。随着我国近几年社会经济、科学技术的快速发展,国内很多的研究单位已经成功的研究出运用菜籽油、大豆油、野生植物小桐籽油、黄连木籽油等为原料的生物柴油,我国很多公司与企业已完全开发出拥有自主知识产权的技术形式,其生物柴油的产量已完全超过二十万吨以上。
3. 生物柴油存在的主要问题分析
对于生物柴油来说,其主要的问题就是成本过高,根据相关数据研究分析,其制备成本中有百分之七十五以上都是原料的成本。为了能够降低其原材料的整体成本,有些国家已研究出相关的技术来解决这一问题:美国通过基因工程技术研究出高含油量的植物原材料;日本运用工业废油以及废煎炸油通过现今的提取技术生产生物柴油;欧洲等国家在土地上种植具有油脂的农作物来降低生物柴油的原料成本。为了能够有效改进生物柴油的生产工艺技术,提升其转化效率,降低生产成本,有些国家开始研究用生物酶法来合成生物柴油。
4. 我国生物柴油应用与发展前景
(1)根据有关调查研究的数据信息表明,我国每年消耗的植物油达到一千二百多万吨,直接产生的下脚酸化油已达到二百多万顿,一些大中型城市的餐饮业产生的废油也达到五百多万吨,对于这些废油只会当垃圾进行处理,这样不仅会造成浪费现象,甚至还会造成环境污染。我国可以对这些废油进行回收,有效地利用下脚酸化油以及餐饮废油来生产生物柴油,这样不仅能够有效的解决生物柴油生产的原料问题,而且也能够降低生物柴油的整体成本,同时解决废油脂等回收问题,大大降低环境污染,为我国经济发展做出有利贡献。
(2)国家要想实现长期有效的发展,就必须组织和建立科学研究,积极地采用基因工程等先进的技术对大豆、油菜籽等原料进行改良,增强其含油量,有效利用沿海地区所开发的微藻等,创建稳定可靠的生物柴油原料生产基地。
(3)对于多种的催化反应、催化剂寿命延长以及超临界下的酯交换反应等方面,必须要进行相应的技术革新及创新开发,积极有效的开发出生物柴油的新工艺、新的技术,从而更加进一步的降低其生产成本,推动其生产力的不断提升,为我国经济发展奠定坚实有力的基础。
结束语
生物柴油是一种先进的绿色环保液体燃料,是我国未来社会经济良好发展的重要部分,我国必须提升对生物柴油技术的研发,正确认识其特征以及重要性,根据其问题制定有效的解决策略,更好的保障生物柴油技术良好发展。我国政府和相关部门要提升对其的重视和支持,创造良好的产业环境与发展条件,有效保障生物柴油产业,使其为我国经济发展奠定坚实有力的基础,保障我国社会经济能够实现长期发展。
参考文献
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车用醇醚柴油 篇3
把水和柴油通过专用乳化剂和乳化设备制成油包水的乳液。具备与国标柴油以任意比例混合都能相溶的特性, 既可作为混合燃料使用, 又可以独立成为燃料。
产品特点
1.经国家车用乙醇汽油质量监督检验中心检测, 产品质量主要指标全部达到石化柴油国标GB252-2000标准。
2.热值高, 油耗与普通柴油相当。
3.作为混合燃料配加的兼溶性好, 可与各种国标油及非标油以任意比例互溶。
4.闪点高, 生产储运、销售安全。
5.冷凝点可调, 根据需求可生产0#、-10#、-20#等多规格生物柴油。
市场分析
该产品经国家权威机构检测各主要指标全面达到国家标准, 目前已与河南省多家加油站建立合作。
另外, 该产品可作为一种新能源燃料代替传统石化柴油, 在一定程度上缓解能源压力, 国家对此在政策 (国家财政部公布的237号文件《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》) 上也给予一定的财政支持 (因地区不同, 享受优惠程度有所不同) 。
同时以河南省某生产者为例, 其工厂年产量1800吨 (初始投资50万元) , 2010年下半年共销售了800吨, 获毛利约56万元。
投资条件 (年设计产量约1000吨)
以县级市为例, 最低资金投入约40万元, 其中设备投资约10万元, 厂房租赁、员工工资、原材料采购及流动资金30万元。厂房面积约300平方米, 员工3人即可。
效益估算
综合生产成本约6300元/吨, 建议出厂价约7000元/吨。若投资者年销售量约1000吨, 可获毛利70万元左右。
投资提示
1.该投资额是按销售周期为20天进行测算的, 投资者可以根据自身销售周期对流动资金进行相应的调整。
东北地区车用柴油质量调查分析 篇4
我们发现,尽管国标GB/T19147—2003《车用柴油》、GB252—2000《轻柴油》一些指标制定的不是很严格且偏低,并有些过时,即便这样,我们检测的车用柴油还经常出现不合格项,如柴油的冷滤点、密度、十六烷值或十六烷指数、硫含量、润滑性等检验项目不符合国标要求,燃油不能满足汽车企业使用及试验要求。
2 取样
品种:-35号车用柴油、-20号车用柴油。
取样时间:2007年2月5日~10日。
取样地取样点:黑龙江省、吉林省、辽宁省的中石油、中石化及其他性质的加油站。
样品统计见表1。
3 检验分析情况
(1)检验项目
馏程(50%、90%、95%馏出温度)、密度(20℃)、凝点、冷滤点、十六烷指数、硫含量、十六烷值、润滑性(磨痕直径)。
(2)检验结果及分析
a.-35号车用柴油检验结果及分析如下。
按GB 252—2000《轻柴油》标准要求,-35号柴油馏程的质量指标为50%馏出温度不高于300℃、90%馏出温度不高于355℃、95%馏出温度不高于365℃。-35号车用柴油样品的馏程见图1。
从图1可以看出,-35号柴油50%、90%、95%的馏出温度均满足标准要求。
按GB/T 19147—2003《车用柴油》标准要求,-35号柴油密度(20℃)的质量指标为800~840kg/m3。-35号车用柴油样品的密度见图2。
从图2看出,除个别数值外,柴油密度数值均在标准要求的限定范围内。
本试验中,除个别样品外,均未进行十六烷值检测。我们从十六烷指数的具体数值来分析柴油样品的着火特性。按GB/T 19147—2003《车用柴油》标准要求,-35号柴油十六烷指数的质量指标为不小于43。-35号车用柴油样品的十六烷指数见图3。
从图3可看出,东北地区-35号柴油的十六烷指数大多数不合格,柴油的着火特性并不令人满意。
按GB 252—2000《轻柴油》标准要求,-35号柴油冷滤点的质量指标为不高于-29℃。-35号车用柴油样品的冷滤点见图4。
从图4可以看出,很大部分柴油的冷滤点均不达标。在寒冷天气下,柴油车的燃油可能析出蜡而堵塞管道,车辆起动时将出现一定的问题。
按GB 252—2000《轻柴油》标准要求,-35号柴油凝点的质量指标为不高于-35℃。从检验结果看,绝大多数-35号柴油的凝点合格,并有一些结果低于-45℃,只有个别少数-35号柴油凝点不合格。
对14个-35号柴油样品抽选4个样品进行十六烷值指标测定。按GB252—2000《轻柴油》标准要求,-35号柴油十六烷值的质量指标为不小于45。从检验结果看,其中2个样品合格,2个样品不合格。
对14个-35号柴油样品抽选4个样品进行润滑性(磨痕直径)指标测定。按GB/T19147—2003《车用柴油》标准要求,-35号柴油润滑性(磨痕直径)的质量指标为不大于460μm。从检验结果看,其中2个样品合格,2个样品不合格。
按GB/T 19147—2003《车用柴油》标准规定,硫含量测定试验方法为GB/T 380、GB/T 17040(ASTM D4294)等,质量指标为不大于0.05%。本次14个-35号柴油样品硫含量测定试验方法为JY/T017—1996《元素分析仪方法通则》,从检验结果看,多数样品硫含量在规定要求范围内,少数样品硫含量不在规定要求范围内。其分析结果供参考。
b.-20号车用柴油检验结果及分析如下。
按GB 252—2000《轻柴油》标准要求,-20号柴油馏程的质量指标为50%馏出温度不高于300℃、90%馏出温度不高于355℃、95%馏出温度不高于365℃。-20号车用柴油样品的馏程见图5。
从图5可以看出,-20号车用柴油样品50%、90%、95%的馏出温度均满足标准的要求。
按GB/T 19147—2003《车用柴油》标准要求,-20号柴油密度(20℃)的质量指标为820~860kg/m3。-20号车用柴油样品的密度见图6。
从图6看出,除个别数值外,柴油密度数值多数在标准要求的限定范围内。
按GB/T 19147—2003《车用柴油》标准要求,-20号柴油十六烷指数的质量指标为不小于46。-20号车用柴油样品的十六烷指数见图7。
从图7可以看出,-20号车用柴油样品的十六烷指数大多数未达到标准要求。与-35号柴油一样,-20号柴油的着火特性也并不令人满意。
按GB 252—2000《轻柴油》标准要求,-20号柴油冷滤点的质量指标为不高于-14℃。-20号车用柴油样品的冷滤点见图8。
从图8可以看出,-20号柴油样品的冷滤点较好,均在标准规定的合格范围内。
按GB 252—2000《轻柴油》标准要求,-20号柴油凝点的质量指标为不高于-20℃。从检验结果看,所检-20号柴油的凝点合格,并有一些结果达到-35号柴油的水平。
对11个-20号柴油样品抽选4个样品进行十六烷值指标测定。按GB 252—2000《轻柴油》标准要求,-2 0号柴油十六烷值的质量指标为不小于45。从检验结果看,其中2个样品合格,2个样品不合格。
对11个-20号柴油样品抽选4个样品进行润滑性(磨痕直径)指标测定。按GB/T 19147—2003《车用柴油》标准要求,-20号柴油润滑性(磨痕直径)的质量指标为不大于460μm。从检验结果看,4个样品均合格。
按GB/T 19147—2003《车用柴油》标准规定,硫含量测定试验方法为GB/T380、GB/T 17040(ASTM D4294)等,质量指标为不大于0.0 5%。本次11个-20号柴油样品硫含量测定试验方法为JY/T0 1 7—1 9 9 6《元素分析仪方法通则》,从检验结果看,多数样品硫含量在规定要求范围内,少数样品硫含量不在规定要求范围内。其分析结果供参考。
4 结束语
车用柴油机典型故障检排实例 篇5
一台6135K-9a型柴油机在使用中突然发现散热器中有油污漂浮, 且油质较稠、发黑、黏性较大。首先可排除的是柴油, 其次排除液压油进入水道。考虑变速器, 变矩器油液经变矩器冷却器与散热器冷却水发生热交换, 有可能是变矩器冷却器内泄。由于变矩器油压 (0.18～0.28MPa) 大于散热器水压, 故变矩器油可能进入水箱。观察变速器油液面, 无明显变化。拆检变矩器冷却器, 把水道中灌满水, 油道一头堵死, 另一头用高压气体吹, 并保持油道有一定的压力 (大于0.1MPa) , 未发现水道有气泡溢出, 检测说明变矩器冷却器没有内泄。但水箱中依然存在油污, 并不断增加, 那么最有可能就是柴油机机油散热器 (0.1～0.3MPa) 内泄。观察发现, 油底壳机油明显减少。将机油散热器拆下, 用上述办法测试, 并将水箱、水道清洗干净, 加入洁净水, 试机几小时后发现, 水箱中又存有不少油污。更换新散热器, 清洗水箱后试机, 结果还是存在漏油问题。再分析该机的冷却系统和润滑系统, 除去已排除的因素外, 在同一部件上同时存在水道和油道的还有柴油机机体和汽缸盖。由于机体内水道较复杂, 本着由外及里、从易到难的检修原则, 分别对缸盖进行拆检, 仍然用上述方法测试, 检测Ⅲ缸时发现水道中有大量气泡溢出。于是断定Ⅲ缸缸盖内有裂缝, 导致水、油道相通, 机油压力高, 进入水道。更换Ⅲ、Ⅳ缸缸盖后试机, 水箱中再无油污出现, 至此彻底解决了水箱进油的故障。
2. 供油齿杆卡死致使柴油机飞车
一台朝柴6102型发动机大修完毕, 试车启动时, 发动机转速失控, 响声巨大, 振动强烈, 排气管冒出伴有火团的浓浓黑烟。修理人员迅速采用堵住进气口的办法, 切断汽缸空气来源, 使发动机强制熄火。根据上述现象, 断定发动机发生了飞车故障。
造成此故障的常见原因主要有三点:一是调速器本身有故障, 失去了正常的调速功能;二是喷油泵柱塞卡在供油位置, 使喷油泵始终供油;三是有额外的柴油或机油进入汽缸燃烧。
根据上述故障现象分析, 故障是在喷油泵总成上。用手转动调整器负荷控制杠杆, 有卡滞现象。拆下喷油泵检视窗盖板, 用手扳动齿圈, 扳不动, 供油齿杆已卡死。从发动机上拆下喷油泵总成, 拆下调速器盖, 使供油拉杆与调速器脱开, 检查调速器各连接部位, 均无松脱、卡滞、折断、锈死等现象。用手拉动供油齿杆, 明显卡阻。根据以往的经验, 由脏物、异物引起柱塞与套筒咬滞, 造成供油齿杆移动阻力的情况较多, 于是, 逐个拧松出油阀压紧座, 并用柴油清洗出油阀副等零件。当松到最后一个出油阀压紧座时, 只听见“啪”的一声, 供油齿杆解除“制动”, 再拉动供油齿杆, 移动灵活, 以为故障已被排除。装复后, 当刚一拧紧这个出油阀压紧座时, 供油齿杆又不能移动了。用钩子钩出柱塞套进一步检查, 柱塞套上带出一圈泵体, 也就是支承柱塞套的泵体处“耍圈”了, 泵体已严重损坏, 油泵报废。
据分析, 柱塞和柱塞套是经过精密加工和选配的精密偶件, 为保证燃油的增压和柱塞的润滑, 其配合间隙仅约为0.001 5～0.002 5mm。因此, 柱塞或柱塞套稍有变形, 就会引起柱塞与柱塞筒之间的咬滞和供油齿杆的卡阻, 调速器失灵。显然, 上述故障是由于保养或维修时, 出油阀压紧座的拧紧力矩过大, 造成泵体损坏, 柱塞套严重变形而与柱塞咬死, 又使供油齿杆卡死在供油较大的位置, 以致调速器无法根据柴油机转速的变化及时加、减油量, 而在喷油泵速度特性的影响下, 转速升高, 循环供油量增大, 供油量增大又使转速进一步升高, 导致飞车。
3. 柴油机运转中的自动熄火
一台农用车S195单缸水冷柴油机在运转中自动熄火, 启动后柴油机运转正常, 但运转约半个小时后, 柴油机运转吃力, 造成自动熄火, 无法再启动。待柴油机完全冷却后, 柴油机又可以启动而且运转正常, 但工作约半个小时后, 又出现上述状况。经检查, 该柴油机的水箱水位正常, 油路畅通, 喷油嘴雾化正常, 但机油压力过低。拆开发动机机体后, 发现油底壳机油已呈凝结状, 机油滤网堵塞, 发动机烧瓦。原来该柴油机已经停用1年, 已有1年未更换机油, 造成机油凝结堵塞滤网。刚启动时, 轴与轴瓦之间的间隙正常, 所以发动机运转正常。由于机油道堵塞、供油不畅, 造成润滑不良, 使轴与轴瓦之间形成干摩擦而发热膨胀卡死。机体冷却后, 轴与轴瓦之间的间隙恢复正常, 可启动运转, 但工作时间久了, 故障依然。经排掉机油、更换轴瓦、清洗滤网和机油道、装好发动机、加注清洁机油, 重新启动, 该柴油机运转正常不再熄火。因此, 使用柴油机时, 应注意机油量和勤换机油, 保障发动机正常运转。
4. 油底壳进柴油
一台车用康明斯NT855型柴油机, 其油底壳出现进柴油现象。其原因多是空气滤清器过脏或堵塞, 造成进气不足, 燃烧不完全, 未燃烧的柴油窜入油底壳;柴油机长时间处于低温运转, 造成燃烧不完全, 使未燃烧的柴油窜入油底壳;柴油机长时间高速运转, 供油量增大, 喷入汽缸内的柴油增多, 燃烧不完全, 未燃烧的柴油在压缩空气的作用下窜入油底壳;喷油器本体或油杯有裂纹, 柴油直接流入燃烧室随压缩空气窜入油底壳;喷油器最上方的密封圈损坏, 回油上升到摇臂室流进油底壳;供油单向阀和电磁阀同时损坏, 因燃油箱位置高, 柴油直接流进喷油器, 由于喷油器的柱塞是靠凸轮轴来控制的, 在柴油机停机时, 至少有一个喷油器处于开放状态, 柴油将从喷油器流入燃烧室, 停机时间一长就会使柴油流入油底壳。油底壳内进入柴油会使机油变稀, 直接影响柴油机润滑质量, 严重时会造成曲轴抱瓦或出现更大的机械事故。
5. 康明斯柴油机不能转动
一台车用康明斯NT855-C280型柴油机启动运转不到15min就突然熄火了, 此时计时器显示的柴油机累计工作时间为1 480h。初步分析认为, 可能是蓄电池放电过多, 电量不足而不能使启动机带动柴油机运转。于是, 换了一台蓄电池而其结果现象依旧。又认为, 可能是启动机有故障而不能带动柴油机运转, 但启动机的空载试验结果正常, 说明启动机无故障。在用撬棍 (从启动机安装孔处插入) 上下撬动柴油机飞轮齿圈时, 发现齿圈不转, 说明是柴油机或柴油机之后的机械部分产生的阻力大于启动机的启动力, 致使柴油机不运转。据此认为, 可能发生故障的部位有柴油机、动力传动箱和液力变矩器三处。柴油机的故障可能是汽缸中进入了硬物, 使活塞不能运行、烧瓦抱轴、正时齿轮卡死等;动力传动箱的故障可能是齿轮卡死或液压泵损坏而阻碍了驱动齿轮转动;变矩器的故障可能是零件损坏。排查时决定先拆下变矩器, 拆下变矩器后用手转动变矩器动力输入驱动齿轮, 变矩器运转平稳无卡阻, 可初步判定故障不在变矩器。拆下动力传动箱中与飞轮齿圈相啮合的中间齿轮, 用手能轻松地转动驱动液压泵的各个齿轮, 说明故障不是出自动力传动箱。此时, 仍撬不动柴油机飞轮, 因此, 可判断故障部位在柴油机上。放出柴油机的机油并过滤, 发现油中有较多的磨屑, 但不能确定磨屑的出处。将柴油机吊下, 拆检柴油机时发现, 油底壳内有两片半圆环 (此环共四片, 用于调整曲轴的轴向间隙) , 另外两片也已磨损、烧蚀并粘结于曲轴上, 第七道主轴承严重烧蚀、抱轴, 使曲轴不能转动, 各道轴承都有不同程度的损伤, 将活塞连杆组向缸盖方向推, 都能推动, 说明活塞上部无硬物, 因此没有拆卸汽缸盖作检查, 正时齿轮室内各齿轮无卡死现象。因第七道主轴颈表面有较大损伤, 经测量其他主轴颈和各道连杆轴颈后决定磨削整根曲轴, 使其尺寸减小0.25mm。精磨后将各道主轴承装复, 依次逐渐加力紧固 (每加力一次, 转动一次曲轴) , 当加力到标准扭矩时, 却不能转动曲轴。经拆检发现, 第七道主轴承被刮伤, 同时第七道主轴颈上有两条白色的线纹, 磁力探伤检验证明那是两条裂纹。分析认为, 裂纹是在轴承烧损、抱轴时因过热而产生的。由于轴承座紧固螺栓拧到标准扭矩时, 轴颈发生变形, 裂纹增大, 在转动曲轴时刮伤新轴承。经换新轴承、新曲轴 (均为标准型) 并按要求装配后试机, 运转正常, 表明故障已被排除。分析认为, 该机之所以发生烧瓦抱轴的严重事故, 根本原因是没有按要求及时更换机油和机油滤清器。事后了解到, 该机只在新机磨合后更换了机油和机油滤清器, 而在以后近1 000h的作业中再没有更换过机油和机油滤清器。特别是在进入冬季后, 没有进行过应有的维护, 而使用手册中则要求每250h或每半年应更换一次机油和机油滤清器, 必要时还可适当缩短更换周期。造成此次事故的另一原因是操作不当。该机启动后, 虽然进行了5min的怠速运转, 但该机在严寒条件下工作, 环境温度低, 柴油机预热不够, 在摩擦表面还未形成良好油膜的情况下就倒车、加载工作, 致使柴油机烧瓦抱轴。因此, 该机操作中在启动柴油机并怠速运转5min后, 应加大油门, 使柴油机空载中速运转, 以提高柴油机温度、增加机油泵供油量, 使各部分充分润滑。当水温达到50℃后, 反复多次操作工作装置, 待水温达到70℃后再投入作业, 以减少机件的磨损。
6. 手油门未关到位致使燃油从柱塞套定位孔滴漏完
某车一台新换的170柴油机, 使用半天后, 次日早上发动不着, 经加油后启动, 用了1天, 但工作时柴油机无力, 第3天早上又无法启动。检查后发现, 油箱内还剩下的一公斤柴油自动消失。重新加油、排气, 柴油机还是无法启动。专业技术人员发现柴油从泵体内侧紧固螺钉处下方漏出, 确诊为高压油泵柱塞套定位螺钉未上紧漏油, 致使功力不足。油箱内的柴油自动消失, 是手油门未关到位, 造成油从柱塞套定位孔滴漏完。只要把油泵定位螺钉上紧装上机, 柴油机就易启动了。
7. 汽缸垫错装在缸头上致使缸垫内圆没有落下缸套肩台
一台单缸新柴油机, 使用2个月后, 空气滤清器损坏, 有杂物进入汽缸, 拆下缸头取出杂物, 并换了汽缸垫, 不久又损坏了缸套。此后连换三个缸套, 每个缸套只能用上10天左右, 而且缸套都是从台肩内侧齐断。经专业人员检查发现, 原来是在排除汽缸内杂物后, 新换上汽缸垫时, 把汽缸垫错装在缸头上。造成缸垫内圆没有落下缸套肩台, 而垫在缸套口上, 装上缸头后, 对缸套增加了压力, 经过一定时间冲击, 造成缸套断裂。查明原因后, 换了新缸套, 装上缸垫, 这台柴油机再无发生缸套断裂故障。
摘要：介绍车用柴油机几个典型故障检排实例。
车用生物柴油 篇6
1 柴油机产生废气中有害物质的种类
碳氢化合物。柴油机排放的有害物质中主要的一种组成成分就是碳氢化合物。碳氢化合物也是由许多成分组成的,例如燃烧不完全的燃料,燃烧中氧化反应的中间产物、分子的分解等。柴油机所排放的这种碳氢化合物对环境造成破坏的机制是它能与环境中的氮氧化合物发生反应,例如与二氧化氮发生反应,产生臭氧等气体,对空气造成很大的污染,人体在呼吸过多的这种气体只有也有很大的伤害,因此控制柴油机碳氢化合物的排放对空气质量和人的健康都有重要作用。
碳氧化合物是汽车尾气的重要成分,也是有害气体。碳氧化合物中一氧化碳占主要成分,一氧化碳产生的原因是氧气不足的情况下,燃料不能充分燃烧,燃烧反应不能完全生成二氧化碳,还会生成一部分一氧化碳,一氧化碳对人体有害。一氧化碳使人中毒的机理是与血液中的血红蛋白结合,影响人身体的正常功能,从而出现中毒现象,严重者导致死亡。
氮氧化合物在柴油机排除气体中的比例不大,但是氮氧化合物的对空气的污染效果依然是很严重的。氮氧化合物是由氮气与氧气在高压下发生化学反应而形成的。当氮氧化合物遇到烃类化合物时会产生光化学烟雾,这种光化学烟雾会对人体产生很大的伤害,因此即使废气中氮氧化合物的含量很少,但是也要进行有效处理。
车用柴油机排放的气体中会带有很多颗粒物,颗粒物是在燃烧过程中,燃料与供气不均匀结合而产生的,颗粒物对人的呼吸道以及肺部产生危害,长时间吸收颗粒物会导致呼吸道疾病和肺部疾病,很难治愈。颗粒物也是废气排放处理的重点。
废气中的硫氧化合物主要是指二氧化硫和三氧化硫等,硫化物的形成主要是由硫化物与氧气发生化学反应的产物,硫氧化合物在进入大气后所带来的最典型的危害就是形成酸雨,对大范围的环境都会造成破坏。
2 提高柴油机废气质量和节能的具体措施
2.1 氮氧化合物的控制
由于氮氧化合物的污染系数较大,需要采取特殊措施进行处理。降低氮氧化合物排放量的有效措施是降低燃烧温度,使温度达不到生成氮氧化合物的反应条件,这种方法使氮氧化合物的排放量减少,但因为温度不够,柴油机的燃烧效率也会下降,对能源造成浪费。因此在使用降低温度来减少氮氧化合物的排放量时,还要考虑其他的因素。目前控制氮氧化合物的有效措施有两种。第一、增大压强并进行冷却处理。增大压强可以提高柴油机的功率,但压强增大也会使燃烧温度升高,温度升高会促进生成氮氧化合物的反应,为了防止氮氧化合物的量增多,要在增大压强后及时进行冷却处理。第二、废气循环。进行废气循环对降低氮氧化合物的排放量十分有效,进行废气循环会对硬件设施有一定要求,柴油机需要增加额外的管路。另外改善燃烧室的结构以及喷射方式也会对降低氮氧化合物的排放量有帮助。
2.2 提高柴油质量
柴油的质量对柴油机的排放有着重要影响,提高柴油的质量也能够有效提高汽车的尾气质量,减少有害气体的排放。例如降低柴油中硫的含量,会减少二氧化硫和三氧化硫的排放量,还可以减少颗粒物的排放。另外,如果柴油中芳烃含量少的话,氮氧化合物的排放量就会减少,尾气质量也会提升。质量好得柴油还可以提高燃烧效率,给予机车足够的动力。
2.3 合理控制燃烧极限
当燃料与供气混合浓度处于燃烧极限附近时,燃烧进行就会不稳定,同时压力的变化幅度也会增加,其主要表现为相同的循环过程中,平均压力变化幅度增大,不同的循环过程中,平均压力变化幅度也会增大。对压力变化的幅度进行测试,得知燃烧极限。在燃料与供气混合浓度达到燃烧极限时,可以适当提高喷油量,来提高混合浓度,使燃烧充分,避免因燃烧不充分而产生大量的有害气体,如一氧化碳等。如果压力的变化幅度比较小,说明混合浓度离燃烧极限比较远,应该控制喷油量,让柴油机进行稀薄燃烧,稀薄燃烧在保证燃烧效率的情况下可以节省能源,而且降低有害气体的排放量。总的来说,控制燃耗极限不仅可以节省能源还可以减少尾气排放,是十分有效的节能减排措施。
3 结语
随着人民能源意识和环保意识的加强,人们对发动机在节约能源和控制污染物排放方面的要求也越来越高,国家对排放要求也越来越严格,车用柴油机的能耗与排放问题也是需要解决的问题,针对柴油机的环保技术需要进一步的发展才能满足人们对汽车对发动机的要求,未来柴油机必须优化结构与性能,朝着耗能少,排放少的方向发展。
参考文献
[1]张印涛.车用柴油机节能与排放技术的发展[J].科技资讯.2014,12(14):118-118.
[2]郭佳栋.重型车实际道路车载排放测试及排放特性研究[J].北京理工大学.2015.
车用柴油机两级涡轮增压系统匹配 篇7
随着社会的发展, 国际社会对地球大气环境的保护不断重视, 人们对汽车柴油发动机的动力性、经济性和排放标准要求越来越严格, 为了解决柴油发动机以上的问题, 涡轮增压技术随之出现, 同时对车用柴油机先进的涡轮增压技术越来越得到重视和应用。可变喷嘴环涡轮增压广泛应用在宾利、宝马、玛莎拉蒂等高档汽车发动机上。可调两级增压系统在BMW535 3.0L柴油机、Opel 1.9L等轿车发动机上得到应用。
为了兼顾柴油机的低速高扭矩和较高的额定功率, 两级涡轮增压系统在低速工况使用小流量高压级增压器;在高速工况使用大流量低压级涡轮增压器工作。这样, 可以降低油耗、改善排放、提高动力性与瞬态响应性。本文以某型柴油机为例研究了车用柴油机与两级涡轮增压器的匹配过程, 为今后两级涡轮增压器与发动机的匹配提供理论基础。
2 柴油机与两级涡轮增压器的匹配
为了提高柴油机低速时的扭矩及额定工况的功率, 并保证增压后的机械负荷不超过16MPa。设定了两级增压后, 柴油机的最大扭矩420 N·m/1800 rpm、额定功率140KW/4000rpm。
为了满足上述要求, 首先假定高压级涡轮旁通阀在最大扭矩点处为关闭极限并选用最大扭矩点作为匹配设计点。增大发动机转速, 为了防止高压级增压器超速相应开大阀门甚至完全旁通。
2.1 匹配点高、低压级的压比分配
两级增压系统中, 柴油机的性能受高、低压级的压比分配影响很大。此两级涡轮增压系统中, 采用了级间冷却实现最小压缩耗功, 当高、低压级的压比为1:1时, 二级增压系统所耗的功最小。因此, 在两级涡轮增压系统的匹配计算中采用1:1的压比分配原则。
2.2 选配高、低压级涡轮增压器
利用MATLAB编程计算出柴油机在目标最大扭矩点 (420 N·m/1800 rpm) 所需空气流量及进气压力, 然后由估算值确定低压级增压器所提供的增压压力及空气量, 再根据压气机特性图选择合适的增压器。
计算流经高、低压压气机的折合流量GKH=0.0532kg/s、GKL=0.0974 kg/s。
根据厂家提供的压气机特性图, 最终选择博格华纳1672 CX-AAA、2467 NRAKB作为高、低压级增压器。柴油机和增压器联合运行特性如图1所示, 从图中可以看出, 高、低压级增压器匹配点分别位于71%、75%的高效区。说明高、低压级压气机在最大扭矩点处选取比较合适, 但要使在柴油机运转的整个工况范围内, 高、低压级压气机不发生喘振与阻塞, 必须通过柴油机与两级涡轮增压器的联合运行线的验证
2.3 高、低压级涡轮增压器与柴油机的联合运行线图
在发动机转速低于最大扭矩点转速的工况下, 由于旁通阀关闭, 计算方法如匹配点。将两级增压后, 厂家要求的发动机外特性的工况点代入, 利用MATLAB编程得出高、低压压气机与柴油机发动机外特性上其它运行工况点 (n≤1800r/min) 。
在柴油机转速大于最大扭矩点转速的情况下, 旁通阀开启。由于旁通阀的作用, 柴油机外特性最大扭矩点到标定点的总压比可以不变。此时通过调节高压级涡轮的流量来控制进气压力, 旁通阀慢慢打开, 直到进气压力与最大扭矩点进气压力相同。不同的高速工况点均进行同样的调节, 来实现高速点进气压力不变。利用MAT-LAB编程得出高、低压压气机与此柴油机发动机外特性上其它运行工况点 (n≥1800r/min) 。画出联合运行线图2, 从图可以得出发动机在低速小负荷时, 高压级涡轮增压器的效率较高;随着转数、负荷的增加, 高、低压增压器效率增加;发动机转数大于1800r/min, 旁通阀打开, 低压级增压器的效率继续增大, 高压级增压器的效率逐渐减小;发动机发动机转数在2700r/min后, 旁通阀完全打开, 高压级增压器被旁通, 效率为0。
3 结论
3.1 根据增压器的选配标准, 计算出车用柴油机与两级涡轮增压器匹配时, 高、低压比的分配。
3.2 利用MATLAB编程计算出匹配点处高、低压涡轮增压器与柴油机的联合运行特性图, 选出高、低压涡轮增压器的型号。
3.3 计算出发动机外特性工况下, 高、低压压气机与柴油机的联合运行线图, 证明高、低压级增压器满足匹配要求。
摘要：针对柴油机的强化目标, 计算出匹配点所需的空气量与进气压力。根据计算结果, 为两级增压系统选取了高、低压级增压器, 并画出两级涡轮增压器与柴油机的联合运行图, 验证了所选涡轮增压器的正确性。