资讯三 燃油的喷射与燃烧及维护检修• 对燃烧的要求： 及时（上止点前发火并迅速燃烧）、完全、平稳（燃烧柔和无敲缸）、空气利用率

高

• 根据柴油机压缩发火的特点，欲完成一次缸内燃烧必须在压缩行末期把燃油在高压下以雾化的形式喷入气缸并与气缸内的新鲜空气混合，形成可燃混合气，最后气态形式发火燃烧，这就要求燃油的雾化、空气运动及燃烧室三者之间的合理匹配

• 影响柴油机燃烧的基本因素： 燃油的品质，喷射质量、缸内空气数量和运动状态以及压缩终点的温度。

• 在柴油机的设计管理中必须使这些因素必须最佳匹配。

第一节 燃油的性能指标、分类与管理

• 柴油机燃油主要由天然石油炼制而成。天然石油为黑褐色液体，由各种碳氢化合物组成，包括从化学结构简单的轻质可燃气到复杂的石蜡等，还含有少量的硫化物、氧化物、氢化物以及微量的的无机盐类夹杂

• 一般石油的各元素的质童分数大约为 :c 为 83%-87% ， H 为11-14% ， S 为 0.1%-5.5% ， N 为 0.01% 一 2.2% ， O 为0.2% 一 1.4%

• 按分子结构不同，分为脂肪烃、环烷烃和芳香烃。• 最适合柴油机燃烧的：以脂肪烃为主的烃类混合物• 燃烧性能：脂肪烃 > 环烷烃 > 芳香烃

组成石油的主要化合物有

• 烷族烃 = 烯烃（热值低，着火差） + 烷烃 = 正构烷（自燃性好，柴油机） + 异构烷（抗爆性好）

• 环烷族烃（热稳定性，自然温度高于烷烃，汽油机）• 芳香族烃（热稳定性好，自然温度最高，汽油机）我国石油的特点• 含烷烃多芳香烃少，烷烃中正构烷多，凝固点高，密度大• 直溜轻质油（汽油和轻柴油）少• 含硫、磷、钒低，含氮量高，含镍中等，硫化物腐蚀性高

二、燃油理化性能指标及其影响

1 ）影响燃油燃烧性能的指标（十六烷值、苯胺点、柴油指数、馏程、发热值和粘度）。

2 ）影响燃烧产物构成的指标（硫分、灰分、沥青分、残碳值、钒和钠的含量）。

3 ）影响燃油管理工作的指标（闪点、密度、凝点、浊点、倾点、水分、机械杂质和胶

质）

1 十六烷值

• 十六烷值是表示燃油自燃性能的指标– 标准燃料：正十六烷 α- 甲基萘

• 标准燃料的十六烷值：标准燃料中正十六烷的体积百分数。• 燃料的十六烷值 = 燃油自燃性相同的标准燃料的十六烷值• 十六烷值对燃烧的影响：

– 十六烷值过低：燃烧粗暴，起动或低速运转时难以发火

– 十六烷值高：自燃性能好– 十六烷值过高：燃油费用高，高温分解而生成游离碳，

致使柴油机排气冒黑烟

不同柴油机使用燃料的十六烷值范围

• 高速柴油机： 45 ～ 60 之间；• 中低速柴油机： 40 ～ 50 之间。• 大型低速柴油机： 25

2 柴油指数 (D.I) ：

• 苯胺点：用同体积的燃油与苯胺混合加热成单一液相溶液后冷却，从而量出混合液开始混浊时的温度

• 燃油和苯胺越易溶解，苯胺点越低，十六烷值越低，自燃性越差• 是衡量燃油自燃性的指标

– 试验测定简单• DI =(1.8t+32)(141.5/d-131.5)×1/100• d: 60F 时油水的比重 • t: 苯胺点

• 十六烷值＝ 2/3× D.I ＋ 14

3 芳香烃指数 CCAI

• CCAI=D-140.7lglg(v+0.85)-80.6

D 为 15°C 的燃油密度， g/cm3

• V 为燃油粘度， cst 50 °C

• CAAI 值越大越不易着火

• 中小型柴油机 CAAI 值较小

4 馏分和馏程

• 馏分与馏程是燃油的蒸发性能指标。• 馏分：在一定温度范围内燃油所能蒸发的百分数• 馏程：燃油蒸发的温度范围，初馏点（第一滴），干点（最

后一滴）• 轻馏分： 250℃ 以下蒸馏出的成分

– 特点：蒸发快，易于与空气混合和发火。但轻馏分过多(超过 15%) 时燃烧粗暴。

• 重馏分： 350℃ 以上蒸馏出的成分– 特点：蒸发慢，燃烧不完全且易结炭。

• 品质好的燃油应是轻馏分与重馏分都很少，而在 250 ℃～350℃ 之间蒸发的馏分 ( 中馏分 ) 最多。

• 50% 馏出温度表示该油品的平均蒸发性能。

5 热值

• 1kg 燃油完全燃烧时放出的热量称为燃油的热值或发热值，单位： kJ/kg(千焦 /千克）

• 低热值Ｈ μ ：不计入燃烧产物中水蒸气的汽化潜热• 重油的基准低热值Ｈ μ ＝ 42,000kJ/kg

• 轻油的基准低热值Ｈ μ ＝ 42,700kJ/kg

6 粘度

• 粘度是液体内分子摩擦的量度，是评定燃油流动性的指标

• 影响： 粘度过大：使燃油在管路中输送困难，在喷射时的雾化质量差，燃烧不良 粘度过低：燃油对喷油泵偶件喷油器针阀的润滑能力差，加快磨损

• 压力和温度对燃油粘度的影响。– 燃油的粘度随压力的增大而增加，随温度的升高而降低。

•船用燃油的粘温特性曲线 ( 如下图 )

• 绝对粘度：内摩擦系数的绝对值(1) 动力粘度：两个相距为 1 cm 、面积为 1cm2 的液层，相对运动速度

为 1 cm/s 时所产生阻力的数值。

• 工程单位制为 g/cm·s( 泊 ) ，• 国际单位制为 Pa·s( 帕 · 秒 ) ，• 1Pa·s=10g/cm·s 。

(2) 运动粘度：动力粘度与同温度下液体密度之比。 = /

• 国际单位制为 m2/ｓ或 mm2/s

• ISO 组织规定， 自 1977 年 10月开始采用 50℃ 时的运动粘度值 (1mm2/s)作为燃油的粘度值。

粘度的表示方法

• 相对粘度• (3) 恩氏粘度 °E=0.132* 运动粘度

– 200 mL 液体在测定温度下从恩氏粘度计流出所需的时间与蒸馏水在 20℃ 时流出相同体积所需的时间之比。它是一个无因次量，符号为 °Ｅ。

• (4) 赛氏粘度 s=4.05* 运动粘度– 赛氏粘度是液体在 37.8 (100F)℃ 温度下从赛氏粘度计流

出 60mL所需的时间 (s) 。– 赛氏粘度分为通用粘度 (SSU) 和重油粘度 (SSF) ，常用

的是 SSU• (5) 雷氏粘度： s=4.62* 运动粘度

– 雷氏粘度是液体在 37.8 (100F)℃ 温度下从雷氏粘度计流出 50 mL所需的时间 (s) 。

– 雷氏粘度分为一号粘度 (Red No 1) 和二号粘度 (Red No 2) ，常用的是 Red No1 。

7 硫分

• 燃油中所含硫的重量百分数叫硫分。• 燃油中含硫的危害：

– 液态的硫化物 (如硫化氢等 )对燃油系统的设备有腐蚀作用；

– 燃烧产物中的 SO3 和水蒸气（Ｈ２Ｏ）在缸壁温度低于它们的露点时，会生成硫酸附在缸壁表面产生强烈的腐蚀作用。低温腐蚀；

– 燃烧产物中的ＳＯ３能加速碳氢化合物聚合而结炭，而且此结炭既多又硬，不易清除。

8 灰分

• 燃油的灰分为油溶性有机酸和无机酸盐类以及不燃烧的机械杂质所占的重量百分数。

• 灰分中含有的各种金属氧化物，可造成燃烧室部件的高温腐蚀和磨料磨损，加剧气缸的磨损。

9 钒、钠含量

• 燃油中所含钒、钠等金属的质量浓度，用 10 －６ (ppm) 表示。• 钒以金属有机化合物形式存在于原油中。• 钠是海水漏入油料中的结果。• 钒与钠和高温腐蚀

– 钒与钠燃烧后生成低熔点的化合物，当排气阀和缸壁温度过高而超过这些化合物的熔点时，它们就会熔化附着在金属表面上，与金属表面发生氧化还原反应而腐蚀金属。。

– 为了控制此种腐蚀，应限制排气阀和缸套表面的最高温度。

10 机械杂质和水分

• 燃油中所含不溶于汽油或苯的固体颗粒或沉淀物的重量百分数称为机械杂质

• 燃油中的水分以容积百分数表示。– 燃油中的水分能降低燃油的低热值，破坏正常发火，甚至导致柴油机停车。

– 船舶上可以使用燃油净化措施降低燃油的机械杂质和水分。

11 沥青分

• 沥青分表示沥青占燃油重量的百分数。

• 沥青多环大分子量芳香烃，不易燃烧，导致滞燃期长，产生后燃，冒黑烟；

• 使用中易形成沉积胶膜和结炭，增加磨损并使喷油器偶件咬死。

12 残炭和 10%蒸余物残炭

• 残炭值：燃油在隔绝空气条件下加热干馏，最后剩下的一种鳞片状炭渣物称残炭

• 10%蒸余物残炭：将轻柴油蒸发掉 90%再作残炭值测定。• 燃用残炭值较大的燃油时，将在燃烧室产生较多的结炭使热阻增加，引起过热、磨损，缩短柴油机的维修周期。

13 闪点

• 闪点：燃油在规定条件下加热到它的蒸气与空气的混合气能同火焰接触而发生闪火时的最低温度

• 开口闪点和闭口闪点

• 闪点是衡量燃油挥发成分产生爆炸或火灾危险性的指标。

• 船舶使用的不得低于 60℃ ，在低于闪点 17 ℃ 的环境温度下倒油或敞开容器比较安全

14 凝点、倾点和浊点

• 凝点、倾点与浊点都是说明燃油低温流动性和泵送性的重要指标。– 凝点：燃油在试验条件下冷却至液面不移动时的最高温度。– 倾点：燃油尚能够流动的最低温度。– 浊点：燃油开始变混浊时的温度。

• 燃油的温度低于浊点时将使滤器堵塞，供油中断。浊点是比凝点更重要的指标。

• 燃油的浊点高于凝点约 5℃ ～ 10℃ ；• 倾点高于凝点约 3℃ ～ 5℃ 。• 燃油的使用温度至少应高于浊点 3℃～ 5℃ 。

15 密度与相对密度

• 燃油在温度 t℃ 时单位体积的质量称密度。– 常用单位是ｋｇ /ｍ３或ｇ /ｃｍ３

– 在 20℃ 时的密度称标准密度 ρ ２０。• 相对密度：燃油在 20 (℃ 国外为 15.6 )℃ 时的密度与 4 (℃ 国外为 15.6 )℃

时水的密度的比值• 密度对燃油的意义：

– 其一，在装载燃油时应根据燃油的密度和油舱的舱容计算装载量 (应按装油温度对密度进行修正 ) ；

– 其二，应根据燃油密度的变化正确选择分油机的比重环。一般的分油机允许的最高分离密度是 0.991 ｇ /ｃｍ３；

– 其三，当换用不同密度的燃油时，由于喷油泵的循环供油量不同 ( 油量调节机构不变 ) ，柴油机的转速将相应变化

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三、燃油的分类

1.国内柴油基本分类： 1 ）轻柴油：由直溜（常压蒸馏）柴油馏分及二次加工的柴油馏分所制成。 以凝点作为柴油牌号： 10 、 5 、 0 、 -20 、 -35 、 -50七个牌号。用于应急设备

2 ）船用燃油（ GB/T-17411 ） 我国根据 1996 年 ISO-8217:1996 （ E ）来制定将船用燃油分为两种规格：• 船用蒸馏燃料油（对应 DM 级）：是以直馏残渣油与二次加工柴油调和而成

的。• 船用残渣燃料油（对应 RM 级）：国产渣油是由减压渣油与二次加工渣油调

和而成的燃料油。

2. 国际燃油的牌号

– MGO 轻柴油： Marine gas oil(Light Diesel oil) 救生和应急设备 ;

– MDO 船用柴油： Marine diesel oil 发电机和柴油主机机动操作 ;

– IFO 中间燃油： Intermediate fuel oil渣油与柴油调制的搀和油，大功率中速机及低速机；

– MFO 船用燃油： Marine (residual) fuel oil ： C级油，锅炉，最新型中速柴油机和大型低速主机。

船用燃油国际标准 ISO8217

• ISO 组织于 1987 年 9月制定，分为 DM 和 RM两个等级• 1996 ， 2001 ， 2005,2010 ，四次修改，现执行 2010 标准• DM: 直溜油或船用柴油，四种规格 DMX 、 DMA 、 DMZ 和

DMB• 2010年修订增加 DMZ ，把 DMC降级到 RMA10• DMX ：应急柴油• DMA: 轻柴油• DMB ：通用柴油

• RM 级：残渣燃料油

  密度kg/cm3

不大于

运动粘度100℃

（ mm2/s ）

不大于

闪点(℃)

不小于

倾点 康氏残炭 (%)不大于

灰分( 体

积 %)不大于

水分( 体

积 %)不大于

馏分(%)

不大于

钒(mg/kg)不大

于

冬季夏季

不大于

ISO-F

RMA10

975.0

10.0 60

0 0 610

0.10 0.5 3.5150

RMB10 991.

0 24 24RMC1

0 14 300

RMD15

991.0

15.0 60 30 30 14 0.10 0 ． 08 4.0 350

RME25991.

025.0 60 30 30

15 0.101.0 5.0

200

RMH35 20 0.15 500

RMG35 991.

0

35.5 60 30 30

18 0.15

1.0 5.0

300

RMH35

220.20 600

RMK35

--RML35 --

RMH45

991.0

45.0 60 30 3022

0.20 1.0 5.0 600RMK4

5--

RML45 --

RMH55

991.0

55.0 60 30 3022

0.2 1.0 5.0 600RML55 -- --

实验方法 ISO3675

ISO3140

ISO2719

ISO3016

ISO6615

ISO6245

ISO3733