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工程技術(shù)科技資訊淺談甲醇汽油對發(fā)動機潤滑油的影響及對策閆少偉1尹興林2(1.西安公交巴士股份有限公司西安;2.陜西天德節(jié)能技術(shù)有限公司)需要使用發(fā)動機潤滑油,并總結(jié)了這類發(fā)動機潤滑油應(yīng)具有的性能。
隨著人們節(jié)能和環(huán)保意識的增強,對大氣質(zhì)量的控制以及汽車排放提出了嚴(yán)格要求,開發(fā)代用燃料成為時代緊迫的任務(wù)之一。我國豐富的煤炭資源為甲醇汽油工業(yè)的發(fā)展奠定了堅實的原料基礎(chǔ),因此在我國推廣使用車用甲醇汽油是一項戰(zhàn)略性舉措,其主要有三方面的意義:一是可局部緩解石油緊缺矛盾;二是可有效解決煤炭資源向車用燃料的轉(zhuǎn)化;三是有利于改善環(huán)境。甲醇汽油汽車顆粒物排放幾乎為零,NOX、CO和HC的排放也顯著降低,所以甲醇汽油汽車在改善空氣質(zhì)量方面有著重要意義。與此同時,甲醇汽油汽車技術(shù)也得到了*的發(fā)展,并在局部地區(qū)得到了大力推廣應(yīng)用。盡管如此,甲醇汽油汽車在使用過程中仍然存在一些問題,其中相對突出的是發(fā)動機潤滑油變質(zhì)快、發(fā)動機早期磨損等問題。
1陜西省發(fā)展甲醇汽油的優(yōu)勢及前景1.1地域優(yōu)勢甲醇主要來自于煤、天然氣、焦?fàn)t氣、煤層氣以及氮化工企業(yè),陜北擁有大量的煤炭和天然氣,因此擁有很強的甲醇生產(chǎn)能力。根據(jù)陜西省發(fā)改委公布的相關(guān)資料,陜西在10年左右的時間內(nèi),甲醇和二甲醚項目產(chǎn)能將超過2800萬噸。早在2006年陜西的甲醇產(chǎn)銷已經(jīng)達到了100萬噸,占到全國的六分之一強。
1.2技術(shù)優(yōu)勢004年就出臺了車用燃料甲醇的三個地方標(biāo)準(zhǔn),長安大學(xué)從1 980年就開始研究車用燃料甲醇,技術(shù)已經(jīng)非常成熟,低比例的車用燃料甲醇(如M15M25)不需要對車輛進行任何改動,高比例(M85)車用燃料甲醇只需要安裝一個靈活燃料控制器即可,從技術(shù)上說車用燃料甲醇汽油已經(jīng)成熟,能夠局部廣泛推廣使用。
1.3性能優(yōu)勢甲醇燃料辛烷值較高,可提高抗爆性、壓縮比、熱效率,改善動力性能,減少尾氣污染物排放。由于甲醇分子量小,沸點較低,燃燒過程中霧化好,燃燒較充分。甲醇燃料作為燃料還具有清潔燃料的部分優(yōu)點:由于自身含碳量相對較少和燃燒性能的改善,使尾氣中的CO和HC可減少2 0%50%的排放;由于分子中氧的存在,燃燒過程中減少了助燃劑空氣的吸量,可減少9 0%的顆粒物,大大減少了尾氣中的NOx的排放,有效控制了以甲醇燃料為燃料汽車的污染。在汽油中摻入一定比例甲醇,形成的混合燃料一一甲醇汽油具有良好的經(jīng)濟性和較低的污染物排放。因此發(fā)展甲醇汽油燃料技術(shù),可緩解能源危機和減少汽車發(fā)動機排放污染物,對國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展必將產(chǎn)生有益的推動作用。
1.4價格優(yōu)勢隨著甲醇生產(chǎn)工藝的不斷提高,高硫煤、煤矸石都可以生產(chǎn)甲醇,很多工業(yè)垃坂都可以被重新利用。另外一個優(yōu)勢是甲醇生產(chǎn)的成本很低。一般來說,每噸成本在3000元左右。按照目前93汽油的價格每噸5100元左右,甲醇汽油具有明顯的價格優(yōu)勢。
2甲醇汽油對發(fā)動機潤滑油的影響2.1甲醇汽油對發(fā)動機潤滑油的影響甲醇汽油因其高的蒸發(fā)潛熱、單一的沸點、低的蒸汽壓的特點,在較低溫度下影響發(fā)動機的動力性能。同時,由于揮發(fā)的甲醇滲入曲軸箱,與液態(tài)甲醇接觸的潤滑油中的添加劑被甲醇萃取,研究表明,潤滑油一旦同具有極性的甲醇混合,其所含的抗泡劑和抗磨劑就都失去效用,而且甲醇對控制發(fā)動機沉積物和磨損的抗氧劑也有干擾。
普通汽、柴油機油中的黏度指數(shù)改進劑容易被甲醇溶解生成沉積物,研究表明,向15W-40SF級汽油機油中添加一定比例的甲醇,攪拌混合后,油中出現(xiàn)大量絮狀的懸浮物,導(dǎo)致發(fā)動機潤滑油黏度指數(shù)改進劑等高分子物質(zhì)從發(fā)動機潤滑油中沉淀出來并生成油泥。
2.2甲醇汽油燃燒產(chǎn)物對發(fā)動機潤滑油的影口向甲醇汽油燃燒后生成甲酸、甲醛、水和過氧化氫。甲酸是甲醇在燃燒過程中生成酸性較強的物質(zhì),與發(fā)動機潤滑油中的堿性清凈劑中和,快速消耗發(fā)動機潤滑油的清凈分散劑,對發(fā)動機潤滑油膠質(zhì)的產(chǎn)生有很大的影響,從而降低發(fā)動機潤滑油的使用壽命。通過向15W-40SF級汽油機油添加相應(yīng)比例的甲醇汽油及其燃燒產(chǎn)物(甲酸溶液),隨著甲醇比例的增加,發(fā)動機潤滑油的成焦量逐漸增大,高、低溫分散系數(shù)逐漸減小。也就是說甲醇汽油及其燃燒產(chǎn)物對發(fā)動機潤滑油的清凈分散性能有負(fù)面影響。
2.3腐蝕與早期磨損及其原因以甲醇汽油作為汽車燃料時,發(fā)現(xiàn)發(fā)動機主要部件有明顯的腐蝕磨損,主要出現(xiàn)在氣缸壁、氣門、活塞環(huán)等部件磨損嚴(yán)重,與使用汽油時相比,汽車的大修里程明顯縮短,這是甲醇汽油車輛面臨的另一個問題。
甲醇汽油車輛出現(xiàn)腐蝕和早期磨損的原因是由于甲醇汽油中甲醇燃燒后生成甲酸,甲酸不但引起發(fā)動機潤滑油中抗磨劑的分解,降低了發(fā)動機潤滑油的抗磨效果,再則就是甲酸與水共同作用,直接導(dǎo)致發(fā)動機主要部件腐蝕磨損。
3甲醇汽油汽車對發(fā)動機潤滑油的要求甲醇汽油具有很好的發(fā)展前景,以甲醇汽油燃料的汽車在使用普通汽、柴油機油時遇到許多問題,因此以甲醇汽油為燃料的汽車對發(fā)動機潤滑油提出了新的要求。
甲醇是親水性物質(zhì),同汽油混溶應(yīng)具有一定的條件;而且甲醇,一般為工業(yè)用醇類,其組分勢必含有相當(dāng)?shù)母咛即肌㈦s醇及少量的醚類、水分等。因此,它的燃燒有可能不*,而且燃燒后含水量較大,滲入曲軸箱中乳化機油,這就要求甲醇汽油發(fā)動機潤滑油具有良好的抗乳化性能。
甲醇汽油中的甲醇燃燒不*會生成膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和殘?zhí)?,還生成酸性物質(zhì),這些酸性物質(zhì)對機件有很強的腐蝕性,因此用甲醇汽油容易造成鎊蝕磨損,這就要求甲醇汽油發(fā)動機潤滑油具有良好的防鎊性能。
甲醇汽油中的甲醇對發(fā)動機潤滑油的增黏劑有較強的溶解能力(如對三元共聚乙丙橡膠和聚甲基丙烯酸酯等),未燃燒的甲醇竄入發(fā)動機潤滑油中會對其增黏劑進行溶析,進而破壞發(fā)動機潤滑油的性能而使其變質(zhì),同時對形成的潤滑油膜進行溶析而使油膜難于形成。因此,要求甲醇汽油發(fā)動機潤滑油用抗醇增黏劑或不用增黏劑。
需要甲醇汽油發(fā)動機潤滑油有強堿性、良好的酸中和能力及抗氧化性能、良好的黏溫性等等。
目前,普通汽、柴油機油多用OCP、聚甲基丙烯酸酯等高分子化合物做增黏劑,且所用的清凈分散劑為表面活性劑,容易乳化;抗鎊蝕能力仍達不到以甲醇汽油為燃料對發(fā)動機潤滑油的要求。因此,使用甲醇汽油的汽車常出現(xiàn)早期磨損問題,有些車況不佳的汽車使用機油后發(fā)現(xiàn)機油起泡性大、容易乳化,常常讓人懷疑是機油含水,質(zhì)量有問題,其實是因為選用機油不當(dāng)引起的。
4結(jié)語(1)甲醇汽油在陜西推廣應(yīng)用具有地域、技術(shù)、性能、經(jīng)濟等方面優(yōu)勢,發(fā)展前景十分可觀……2)甲醇汽油及其燃燒產(chǎn)物對發(fā)動機潤滑油的性能具有一定的負(fù)面影響,發(fā)動機油變質(zhì)快、發(fā)動機早期磨損嚴(yán)重……3)以甲醇汽油為燃料的車輛出現(xiàn)的諸多問題是由于發(fā)動機潤滑油的問題造成的,以甲醇汽油為燃料汽車使用用發(fā)動機潤滑油是非常必要。