异辛烷-柴油双燃料分层充质压缩着火燃烧和排放特性(1)-图文(精)演示教学
压缩天然气和柴油双燃料发动机的性能和废气排放特性(精)
压缩天然气和柴油双燃料发动机的性能和废气排放特性【澳大利亚】 Yusaf T F Buttsworth D【马来西亚】 Mushtak Talib Ali Al-Atabi摘要在马来西亚的露天集市和乡村地区，单缸柴油机被广泛用于小功率发电。
本文简要介绍了旨在如下目的的研究：(1)弄清采用双燃料系统的固定式单缸柴油机使用压缩天然气(CNG)时的废气排放(NOX 、CO和CO2)特点；(2)对双燃料发动机与柴油机的排放和性能作一比较。
使用压缩天然气被认为是可以减少发动机有毒排放物的一种可行的方法。
这项研究的结果表明，通过采用双燃料系统，在发动机全负荷运行时，废气排放中NOX 、CO和CO2的浓度平均分别减少54％、59％和31％；在整个测试转速范围内，平均输出功率比柴油机高出10％。
叙词：压缩天然气柴油双燃料发动机废气排放性能特性1 前言60年来的研究表明，天然气可用作汽车和发电站的燃料[1]。
这些研究主要是在世界各地对城市区域空气质量引入了严格的法规并在此法规推动下进行的。
柴油机排出的废气中主要有害成分是NOX 、CO、CO2和未充分燃烧的碳氢化合物。
NOX 主要在燃烧过程中产生。
在燃烧过程中，氧气和氮气反应生成NO、NO2和少量的其他氮氧化合物。
空气中的氮分子和燃料中含有的化合态氮(称作燃料氮)都能与氧反应生成氮氧化物(NOX )。
NOX及碳氢化合物的混合物在太阳光中的紫外线照射下会生成臭氧。
臭氧是人们通常所说的烟雾的主要成分。
另外，NO2本身被认为是一种主要污染物[2]。
大气中氮氧化物浓度高了就会产生烟雾和酸雨，刺激人的呼吸道和肺部，引起肺炎和支气管炎。
空气中氮氧化物浓度过高会使织物的强度降低，使纤维褪色，还会侵蚀金属表面。
CO是最普通的危害健康的气体。
CO的毒性在于它能和血液中的血红蛋白结合生成鲜红的、化学性质稳定的一氧化碳合血红蛋白(COHb)。
这样的血红蛋白就不再具有输送氧气的能力。
水中自由态CO2浓度高了会影响水生动物的呼吸和气体交换，甚至会引起死亡，因此水中CO的浓度不应超过25mg/L[3]。
异辛烷_柴油双燃料分层充质压缩着火燃烧和排放特性(1)_图文(精)
1试验系统
试验在一台单缸、四冲程、自然吸气式发动机上进行.该发动机的主要特征参数为:缸径98mm,行程105mm,排量0. 792L,压缩比18. 5,进气门开启时刻为16bCA BTDC,进气门关闭时刻为52b CA ABDC,排气门开启时刻为66b CA BBDC,排气门关闭时刻为12b CA AT DC.
SCCI combustion
2. 2 5P对SCCI燃烧参数的影响
图3比较了缸内直喷柴油当量比5D =0. 23和0. 30时,不同异辛烷的预喷射燃料当量比5P对缸内压力p以及放热率H RR的影响
.
(a 5D =0.
23
(b 5D =0. 30
图3不同5P对SCCI燃烧参数的影响
Fig. 3 The effect s of 5P on t he combust ion par ameters of
异辛烷/柴油双燃料分层充质压缩着火燃烧和排放特性
吉丽斌,吕兴才,马骏骏,黄震
(上海交通大学动力机械及工程教育部重点实验室,上海200240
摘要:在一台单缸发动机上进行了双燃料分层充质压缩着火(SCCI燃烧的试验研究.分析了异辛烷作为预喷射燃料,柴油作为缸内直喷燃料的SCCI着火方式和燃烧过程,并通过固定直喷入缸内的柴油当量比5D ,研究不同异辛烷预喷射当量比5P对SCCI燃烧和排放特性的影响.研究表明:SCCI燃烧出现两阶段放热; 5P对燃烧和排放特性的影响存在一个临界值,且5D固定值增大,该临界值降低.对燃烧特性的分析发现:当5P高于临界值时,异辛烷的着火延迟明显缩短,其放热峰值显著增大;整个SCCI的燃烧速率、缸内最大压力和最高温度迅速提高,燃烧持续期几乎保持不变,热效率显著改善.对排放的研究发现:5P增大时, H C和CO排放先增大,但当5P高于临界值时, H C和CO排放逐渐减少; NO x和碳烟的排放随5P的增大而增大,但当5P高于临界值时,增大速率显著加快.
燃料分级燃烧低NOx技术PPT课件
2.3 燃料型NOx的生成机理（一）
有机化合物：C-N结合键能[(25.5~65)×107J/mol] 氮气：N≡N键能(94.5×107J/mol)
挥发分N ：HCN（主要中间产物） NH3和CN （主要来源）
焦炭N ：挥发分N析出后仍残留在焦炭 中的氮化合物
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2.3 燃料型NOx的生成机理（二）
挥发分N中HCN氧化的主要反应途径 第10页/N共H338氧页 化的主要反应途径
2.4 快速型NOx的生成机理
空气中的氮和燃料中的碳氢离子团反应，反应产 物进一步氧化形成NOX.
CH+N2 = HCN + N CH2+N2 = HCN + NH 90%以上的快速型NOx是经HCN产生的
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缺点 ： 生物质能量密度低 灰熔点低 ,易结渣等问题难以解 决。
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4.3 生物质再燃的研究现状
山东大学： 脱硝效率达到了85—92%，此时再燃燃料
的热量占15—20% 葡萄牙里斯本高级技术学院：
生物质再燃，生物质颗粒有一个最佳 粒径范围
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4.4 超细煤粉再燃技术
超细煤粉： 通常泛指粒度小于40μm的煤粉。 超细煤粉再燃的优势： 挥发分析出速度加快 燃烬特性好 煤粉相对成本较低 供应及应用方便 脱硝率达50%～70%。 一次燃料、二次燃料种类相同
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4.5 气化煤制气再燃降低NOx排放技术（一）
煤气化技术 小型的气化炉，煤粉部分气化产生的粗煤 气作为气体再燃燃料。 气化炉下部出来的半焦则通过煤粉管道送 入一次风喷口再燃烧。
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4.5 气化煤制气再燃降低NOx排放技术（二）
不同辛烷值燃料浓度分层燃烧和排放特性
第36卷（2018）第5期内 燃 机 学 报 Transactions of CSICEV ol.36（2018）No.5收稿日期：2017-11-25；修回日期：2018-05-13．基金项目：国家自然科学基金重大研究计划培育资助项目(91541111). 作者简介：刘海峰，博士，副教授，E-mail ：haifengliu@.DOI: 10.16236/ki.nrjxb.201805053不同辛烷值燃料浓度分层燃烧和排放特性刘海峰，马乃锋，陈 鹏，查海恩，杨 彬(天津大学 内燃机燃烧学国家重点实验室，天津 300072)摘要：在一台改造的单缸柴油机上，采用气道喷射结合缸内直喷构建不同程度的混合气浓度分层，分别燃用低辛烷值PRF30和高辛烷值PRF70两种基础燃料，调节预混合率R p ，即气道喷油量占循环总油量比例为0、30%、50%、70%和100%，在EGR 率为0和45%、直喷时刻为-4°、-8°、-12°和-16°CA 下开展台架试验．结果表明：减小R p 或推迟缸内直喷时刻，高辛烷值PRF70燃料着火时刻推迟，预混放热峰值均高于扩散燃烧放热峰值；低辛烷值PRF30燃料在高预混率下，着火时刻受缸内直喷时刻的影响较小，R p 降至50%后，扩散燃烧占主导，其放热峰值高于预混放热峰值；减小R p 能够显著降低最大压力升高率，但造成NO x 排放升高；引入EGR 可降低由浓度分层导致的较高NO x 排放，同时增加指示热效率；避开中等预混合率(R p ＝50%)可实现更低的THC 和CO 排放． 关键词：柴油机；辛烷值；浓度分层；燃烧特性；排放中图分类号：TK421.2 文献标志码：A 文章编号：1000-0909(2018)05-0408-07Combustion and Emissions of a Charge StratificationEngine Using Different Octane FuelsLiu Haifeng ，Ma Naifeng ，Chen Peng ，Zha Haien ，Yang Bin(State Key Laboratory of Engines ，Tianjin University ，Tianjin 300072，China )Abstract ：On a modified single-cylinder diesel engine ，two kinds of primary reference fuels including low octane PRF30 and high octane PRF70 were used to construct different concentrations of premixed charge by port injection combined with direct injection ．The premixed ratio R p (the ratio of the port injection fuel to the total fuel )was adjusted at 0，30%，50%，70% and 100%，the EGR rate was fixe d at 0，45% and the dire ct inje ct timing was fixe d at -4°，-8°，-12° and -16°CA ATDC in the be nch te st ．The re sults show that the auto-ignition of the high-octane PRF70 fuel is delayed and the peak value of premixed combustion is higher than that of the diffusion combustion ．In the case of high premixed ratio ，the change of direct injection timing of the low-octane PRF30 fuel has little effect on the ignition timing ．When R p is less than 50%，the diffusion combustion dominates the whole combustion process ，and its heat release peak is higher than the peak of premixed heat release ．Reducing R p can significantly reduce the maximum pressure rise rate ，but NO x are increased ．The introduction of EGR significantly reduces the NO x emissions due to concentration stratification and increases the indicated thermal efficiency ．Avoiding the medium premixed zones (R p ＝50%)results in lower THC and CO emissions.Keywords ：diesel engine ；octane number ；charge stratification ；combustion characteristics ；emissions高效清洁的先进燃烧技术一直以来都是内燃机研究热点，以均质压燃(HCCI )为代表的新型燃烧融合了传统汽油机预混合和柴油机压燃燃烧的优点，在实现高热效率同时可获得超低的NO x 和碳烟排放，是突破传统内燃机热效率和有害排放“两个极限”的重要途径之一[1]．但是HCCI 燃烧过程也面临着火控制困难和负荷运行范围有限等问题．研究发现在混合过程中，有组织地形成缸内浓度分层，可有效控制自燃着火和后续燃烧过程[2-3]；同时，燃料特性显著影响HCCI 的自燃着火和燃烧反应速率[4-5]．因此，国内外针对混合气浓度分层在不同特性燃料上均开展了研究.2018年9月刘海峰等：不同辛烷值燃料浓度分层燃烧和排放特性 ·409·对高辛烷值汽油类燃料，王志等[6-7]提出了以混合气浓度分层来控制HCCI着火相位的方法，开发出火花点火辅助分层压燃(assisted spark stratified com-pression ignition，ASSCI)燃烧系统，在改造的缸内直喷汽油机上采用两次喷油策略，第一次喷油在进气行程中快速形成均质稀薄混合气，第二次喷油在压缩行程中形成分层混合气，并应用火花辅助点火来控制着火．And等[8-9]在缸内直喷汽油机上采用喷射正时的调控实现混合气浓度的分层和控制，发现通过晚喷策略能显著拓展HCCI运行工况范围．对高十六烷值柴油类燃料，苏万华等[10]利用多脉冲喷射，与上止点附近的主喷和BUMP燃烧室相结合，实现了对缸内混合气浓度分层的有效控制，拓展了HCCI运行工况范围，降低了HC和CO排放．Kim等[11]通过控制两次喷射时刻，让第一次喷射形成HCCI燃烧所需的均质混合气，结合第二次喷射时刻改变来有效控制NO x和CO排放，最终获得了实现低排放控制所需的两次喷射策略．Zheng等[12]通过气道喷射正庚烷燃料结合缸内以不同喷射时刻及喷射量喷射正庚烷可形成不同程度的浓度分层，随直喷燃料比例增加，局部高温区当量比升高，由于更加容易满足着火条件，高温放热时刻提前，同时在燃烧室壁面和活塞表面附近的低温区因温度降低，导致燃烧速率和压力升高率降低．Lü等[13]为解决高十六烷值类燃料HCCI问题，在柴油燃料中掺混30%～50%体积比的汽油燃料，同时结合气道与缸内直喷的喷油方式，研究发现通过优化后可以实现全负荷下复合HCCI高效清洁燃烧．由此可见，在进气行程中，气道喷入的燃料可以与空气形成均匀混合气；而压缩上止点附近的缸内直喷燃油混合过程受喷雾、油滴蒸发、空气卷吸和碰壁等多因素影响，在压缩着火前存在混合气燃空当量比较高的浓区．可以认为当气道燃油喷入比例增多时，燃烧室中混合气的整体均匀程度提高，缸内形成更为均质的混合气，即通过缸内和气道喷射比例的改变来形成不同浓度分层．研究表明，基于上述浓度分层控制思路，结合燃料特性优化，可以实现内燃机缸内高效清洁燃烧过程．笔者从浓度分层及燃料活性对比的角度系统地开展研究，利用辛烷值为30和70的基础燃料分别代表柴油类燃料和汽油类燃料在同一平台开展对比试验，通过调节缸内喷油时刻、预混合率R p和EGR率等参数揭示不同分层比例下、不同特性燃料的燃烧与排放规律，此研究对探索燃料特性耦合浓度分层实现内燃机高效清洁燃烧过程具有一定的科学意义和工程指导价值．1试验装置、燃料及方法试验在一台改装的单缸机上进行，发动机原型机是一台6.5L的6缸增压中冷、电控高压共轨柴油机，其中第6缸(试验缸)经改造之后具有独立的供油系统和进/排气系统，其他5个气缸保持不变，发动机的主要技术参数见表1．表1发动机技术参数Tab.1Engine specifications参数数值标定转速/(r·min-1)2500缸径/mm 105 活塞行程/mm 125连杆长度/mm 210压缩比 16 单缸排量/L 1.0818燃烧室形状ω型喷油系统高压共轨喷孔数 8 喷孔直径/mm 0.15喷孔锥角/(°) 150进气增压由外部压气机模拟，为消除模拟增压做功的影响，调节背压阀使排气压力与进气压力一致，且平均指示压力(IMEP)均由压缩和膨胀两行程做功算出．缸内直喷时刻、压力、喷油量和喷油策略等参数通过自行开发的高压燃油喷射系统灵活调节．气道燃料供给由电控ECU控制安装在进气管上的汽油喷油器实现．由Kistler 6125A传感器完成缸压信号测取，Horiba MEXA-7100DEGR排气分析仪完成气体排放测量，A VL 415S滤纸式烟度计完成烟度测量，图1为试验装置示意．预混合率R p以热量计算，即每循环气道喷油量的热量占循环总燃油热量的比例，预混合率p p uppt p up d ud100%Q m hRQ m h m h==×+(1)式中：pQ为每循环气道喷射燃料的热值；t Q为每循环喷入燃料的总热值；pm为每循环气道喷射燃料的质量；m d为每循环缸内直喷燃料的质量；h up为气道喷射燃料的低热值；h ud为直喷燃料的低热值．试验发动机转速为1500r/min，进气温度控制在(50±1)℃，进气压力为0.18MPa，每循环喷入缸内燃料的总热值为30mg的当量柴油热值．缸压采样间隔为0.5°CA，每个工况点采集100个循环的缸压用于放热数据计算．·410· 内 燃 机 学 报第36卷 第5期试验燃料由正庚烷、异辛烷两种基础燃料分别以7/3、3/7的体积比混合得到，称之为PRF30与PRF70．由于正庚烷与异辛烷物理特性相近，二者按上述体积比混合后的试验燃料，其物理特性依然保持相近，因而表2中未给出试验燃料特性参数，仅以基础燃料为代表．试验主要工况条件见表3．图1 试验台架示意Fig.1 Schematic of experimental setup表2 试验基础燃料特性参数Tab.2 Physical and chemical properties of base fuels参数正庚烷异辛烷密度(20℃)/(kg ·L -1) 0.68 0.69 沸点/℃ 98.4 99.2氧质量分数/% 0 0辛烷值 0十六烷值(CN ) 56.0 17.5 低热值/(MJ ·kg -1) 44.9 44.8 动力黏度(20℃)/(mPa ·s ) 0.417 0.545 体积热值/(MJ ·L -1) 30.53 30.91表3 试验工况条件Tab.3 Engine operating conditions参数 数值 转速/(r ·min -1)1500进气压力/MPa 0.18 进气温度/℃当量柴油油量/(mg ·cyc -1) 30轨压/MPa 80 冷却水温度/℃ 852 试验结果与分析2.1 缸内直喷时刻(SOI )对燃烧的影响缸内燃料SOI 是控制分层程度的重要变量，直接影响燃烧与排放特性．当SOI 较早时，直喷缸内的燃油有充足时间与空气形成预混合气，缸内充量均匀度较高；当SOI 较晚时，混合时间短，油束附近燃油较浓，在空间上形成燃油浓度分层．图2和图3分别为不同预混合率R p 下，缸内直喷时刻对低辛烷值PRF30燃料和高辛烷值PRF70燃料缸内压力和放热率的影响．（a ）R p =30%（b ）R p =70%图2 直喷时刻对PRF30缸内压力和放热率的影响Fig.2Effect of SOI on the cylinder pressure and heat release rate of PRF30（a ）R p =30%（b ）R p =70%图3 直喷时刻对PRF70缸内压力和放热率的影响Fig.3Effect of SOI on the cylinder pressure and heatrelease rate of PRF702018年9月刘海峰等：不同辛烷值燃料浓度分层燃烧和排放特性 ·411·图2和图3表明，对于PRF30和PRF70两种燃料，由于气道喷射的引入，均可在-26°～-20°CA ATDC之间观测到低温放热过程；而且气道喷射比例越高，低温放热越明显，低辛烷值PRF30燃料的低温放热较PRF70更明显．高温放热阶段，PRF30燃料在气道喷射30%的低预混合率下，当直喷时刻为-8°CA ATDC或更早时，直喷燃油成为着火触发源，能够直接控制着火时刻，燃烧初期放热速率较快，且不同SOI下放热速率基本一致，因而其放热率峰值主要受气道预混合率R p限制．当直喷时刻推迟至-4°CA ATDC时，燃烧初期放热速率有所放缓，这主要是-4°CA ATDC喷射下，气道燃料前期放热反应较多，缩短了直喷燃油的着火滞燃期，预混燃烧放热峰值降低．当燃料PRF30在气道喷射70%的高预混合率时，-4°、-8°和-12°CA ATDC 3种喷油时刻下燃烧初期放热率曲线几乎重合，表明高温着火时刻与第一个高温放热峰值不受缸内直喷时刻影响，而是由气道燃油自燃着火模式决定．更早的-16°CA ATDC直喷时刻下，高温放热阶段第一个放热峰值更高，燃烧反应速率加快，这是在气道燃料发生自燃着火前，由于直喷时刻较早，部分直喷燃油参与蒸发混合，使可燃预混合气量提高，直喷燃料与气道燃料共同作用触发着火，因而燃烧初期反应速率增大，燃烧高温放热着火时刻提前．高预混合率下，SOI更多影响到高温放热阶段中第二个以扩散燃烧占主导的放热峰值，即随SOI提前，高温阶段第二个放热峰值降低，高温放热过程逐渐由两阶段向单阶段预混放热过度．对于高辛烷值PRF70燃料，在气道喷射30%的低预混合率下，高温放热阶段主要由缸内直喷燃料控制，随SOI推迟，高温阶段着火滞燃期缩短，预混放热峰值降低，在-4°CA ATDC时，到高温预混放热峰值之后，可以明显地观测到由于缸内直喷燃料导致的扩散燃烧放热峰．在气道喷射70%的高预混合率下，随着SOI推迟，高温放热时刻推迟，放热峰值降低．但是在-8°CA ATDC和-4°CA ATDC下的高温着火时刻基本一致，高温放热初期均存在一个缓慢放热阶段，这也是由于气道燃料已经发生缓慢放热反应引起的．与低辛烷值PRF30燃料对比后发现，高辛烷值PRF70燃料可以在上止点前更宽的喷油角度下利用直喷燃油控制不同浓度分层下的着火时刻．2.2R p及EGR率对燃烧的影响主要采用PFI-DI(port fuel injection-directly injec-tion)的喷油策略形成可控混合气浓度分层，假定由气道喷入的燃油在缸内形成均质混合气，缸内直喷燃油由于混合时间短形成较浓混合气．在总喷油量及SOI一定的情况下，通过调节R p改变缸内浓度分层．图4示出保持缸内直喷时刻为-8°CA ATDC时，预混合率R p对两种辛烷值燃料缸内压力、放热率影响．图4a表明，在R p为100%时，缸内发生均质压燃，低温反应放热峰值高，在上止点前约17°CA时开始高温放热，在-13°CA ATDC时放热率峰值达到185J/(°)CA．在R p为70%时，气道燃料的HCCI燃烧基本结束之后，直喷燃料才开始喷入缸内，经历极短滞燃期后(1°CA)，缸内直喷燃料开始燃烧，该部分直喷燃料以扩散燃烧为主，燃烧速率较慢．两部分燃料的燃烧过程彼此分离，即“阶段燃烧”．相比R p为100%时的HCCI燃烧模式，放热率峰值显著降低，且峰值出现时刻对应曲轴转角后移，在-11°CA ATDC 时达到80J/(°)CA．R p为50%时，气道喷射燃料比例降低，低温放热降低，生成的活性自由基减少，高温放热时刻推迟，燃烧反应速率降低，缸内直喷燃料开始喷射后，更多的直喷燃料参与到扩散火焰的燃烧，燃烧持续期延长．R p为30%时，气道燃料无法满足着火条件，只有当直喷燃料喷入缸内后，在经历很短滞燃期后，燃料（a）PRF30（b）PRF70图4R p对PRF30和PRF70缸内压力和放热率的影响Fig.4Effect of R p on the cylinder pressure and heat re-lease rate of PRF30 and PRF70·412·内 燃 机 学 报第36卷 第5期被压燃着火并迅速引燃气道预混合气发生燃烧，即缸内燃油触发引燃着火模式．气道燃料与缸内直喷燃料的燃烧过程相互耦合较为复杂，此时因直喷燃料增多，出现更高的扩散燃烧峰值．当R p从100%降低至50%时，放热率曲线中预混合燃烧部分由急变缓，预混燃烧峰值依次降低，当R p继续降至30%时出现反常，这是因着火模式发生改变，与图2和图3中所体现规律一致．R p为0时，发生缸内直喷传统压燃，此时无低温放热过程，放热过程呈明显的预混燃烧与扩散燃烧，后者持续期较长，放热率峰值两者相当．图4b为高辛烷值PRF70燃料不同R p下的缸内压力和放热率曲线．由于PRF70燃料较PRF30燃料活性低，其发生高温自燃着火的时刻推迟，因而在直喷燃料喷入缸内之后，气道燃料才会发生显著的自燃着火，缸内直喷燃料的喷入成为诱发剧烈高温放热反应的决定性因素，且不同分层度下的着火放热规律相似，这也意味着高辛烷值燃料更有利于实现可控的高比例预混压燃．图5为R p和废气再循环(EGR)率对燃烧重心CA 50(累积放热量为总放热量的50%时对应的曲轴转角)和最大压力升高率的影响．在R p为100%时，PRF30燃料由于活性高着火时刻早，其CA 50更靠前．之后随R p降低，CA 50推迟且两种燃料差异变小，即辛烷值对CA 50的影响减弱．EGR的稀释效应虽能推迟着火时刻，另一方面提高进气的比热容使滞燃期延长，燃油与空气混合更加充分，增加了预混燃烧比例，燃烧放热速率加快、更集中，两者共同作用使得EGR对CA 50的影响同样较弱．这意味着除HCCI工况以外，相同直喷时刻下CA 50受R p主导．HCCI工况下，EGR的引入使空燃比减小，燃烧反应速率降低，CA 50推迟且更接近上止点，因而燃烧负功减少，有利于IMEP的提升．R p升高意味着在缸内形成更多均质预混合气、浓度分层降低，预混燃烧放热率增大，最大压力升高率迅速升高．因此，适度的浓度分层可以有效抑制过快的燃烧反应速率，降低压力升高率，有利于运行工况向高负荷区域拓展．对比两种不同燃料，整体上PRF70的最大压力升高率较PRF30更高，这主要是高辛烷值燃料更长的滞燃期导致高温放热速率更快．EGR对最大压升高率的影响作用是：(1)惰性气体的引入降低了燃烧反应速率，导致在缸内直喷比例较高或是纯气道喷射工况下较没有EGR工况的最大压力升高率降低，此时的着火在高直喷比例下主要受控于直喷时刻、在纯气道喷射下主要受控于化学反应动力学，其共同特征在燃烧初期是一致的，均是预混自燃过程，燃烧反应速率高，EGR引入有效降低了燃烧反应速率；(2)在预混合率为50%工况下，从放热率图中可以看到两种燃料的着火过程中气道燃料自身已发生不同程度的高温放热，EGR的引入延长了直喷燃料的着火滞燃期，增加了可燃混合气数量，最大压力升高率反而升高．（a）CA50（b）最大压力升高率图5R p及EGR率对CA 50和最大压力升高率的影响Fig.5Effect of R p and EGR on CA 50 and MPRR图6a为不同R p和EGR率下PRF30和PRF70两种燃料的指示热效率．R p从0增加至50%时，两种燃料的指示热效率均降低．这是因为气道喷射比例的提高导致更多燃料进入缝隙区域，很难被氧化，导致HC和CO排放升高、燃烧效率和热效率降低．R p 继续增加到70%时，两种燃料的热效率均又有所升高，此时预混合燃烧随R p增加后，直喷燃料的扩散燃烧过程紧跟在高温预混放热阶段之后，使预混合燃烧阶段产生的CO和HC得以充分氧化，CO和HC排放降低(图7)，故指示热效率有所升高．R p继续增加到100%时，PRF30燃料由于燃烧重心CA 50急剧提前造成压缩负功损失显著增加，指示热效率迅速恶化到38%，下降了10%．当引入EGR后，PRF30过早的燃烧相位被有效推迟，指示热效率又可以恢复到42%．对比两种燃料可以发现，PRF70燃料的指示热效率更低，除HCCI燃烧(R p＝100%)外，两种燃料在燃烧重心CA 50差异较小．因此，指示热效率上的差2018年9月刘海峰等：不同辛烷值燃料浓度分层燃烧和排放特性 ·413·异主要由燃烧效率造成，高辛烷值燃料PRF70燃烧效率较差导致其热效率较低．图6b为EGR率与R p对两种燃料分层燃烧排气温度的影响，在CA50相近的情况下，PRF70燃料的排气温度均低于PRF30燃料，这一现象验证了上述关于燃烧效率的推断．增加EGR率后，滞燃期的延长使燃烧速率加快，燃烧等容度提高，从而使排气温度升高，由此推断其燃烧温度也较高，有利于HC和CO氧化，提高燃烧效率和指示热效率．（a）指示热效率（b）排气温度图6EGR率与R p对指示热效率和排气温度的影响Fig.6Effect of EGR and R p on indicated thermal effi-ciency and exhaust gas temperature2.3R p及EGR率对排放的影响通过控制外部压气机将进气压力固定为0.18 MPa，通过控制自行开发的高压燃油喷射系统，将每循环喷入缸内燃料的总热值固定为30mg当量柴油的热值，同一EGR率下，整体燃空当量比相当.受HCCI燃烧模式限制，EGR率为0和45%时所对应燃空当量比分别为0.20和0.42，故碳烟排放几乎为零．图7为R p对NO x、HC和CO排放的影响．图7a 所示当R p从0增至70%时，即从缸内燃料直接喷射的燃烧模式转变为部分预混燃烧模式时，NO x排放略有降低，但整体来看NO x受预混合率的影响较小，R p 只有在达到100%时，NO x才会降至很低水平．这是由于R p增加形成更多均质预混合气，改善了缸内混合气分布，减少了局部不均匀区，有利于抑制NO x生成，但是R p从0变化到70%，始终缸内存在不同比例的直喷燃料，该部分直喷燃料的燃烧过程由于滞燃期短、混合气形成不均匀，局部高温区的产生导致NO x 排放始终较高，直至完全气道喷射的HCCI工况，NO x排放才迅速降低．EGR率对两种燃料NO x排放影响显著，采用EGR降低了缸内氧体积分数，增加了CO2和H2O的体积分数，使进气比热容增加，从而降低燃烧温度，NO x排放减小，当EGR率达到45%时，NO x排放降低了近90%．对比两种燃料发现，辛烷值在不同分层度下对NO x排放影响较小．图7b和图7c为不同预混合率和EGR率下CO 和HC排放．随着预混合率增大，CO和HC明显升高，在R p为50%时达到峰值，进一步提高预混合率，CO和HC排放降低，这主要是由燃烧模式的改变引起的．随气道喷射比例的提高，着火模式由传统压燃为主导逐渐向HCCI燃烧转变，更多燃料在压缩冲程（a）NO x排放（b）CO排放（c）HC排放图7EGR率与R p对NO x、CO和HC排放的影响Fig.7Effect of EGR and R p on NO x，CO and HC·414·内 燃 机 学 报第36卷 第5期进入到缝隙区域，这些区域受到壁面激冷作用的影响，很难被氧化，R p继续增加到70%以上时，CO和HC排放降低，且CO尤为显著．CO是化学反应中间产物，对温度敏感度高，R p进一步增加，燃烧压力和燃烧温度增大，随着缸内温度的升高CO被氧化为CO2，同时由于直喷油量的降低导致缸内浓区减少，有利于CO的进一步氧化，所以CO排放显著降低．HC的生成受多种因素的影响，随R p进一步增加，进入缝隙区域的混合气增多，不利于HC的氧化，但同时R p的增大也使得缸内燃烧放热过程更加集中，燃烧温度和排气温度有所提高，有利于HC的氧化，两者共同作用使得此时HC只是略有降低．EGR率的引入能减小CO和HC排放，这主要是由于废气中CO与HC过高，进入下一循环参与缸内的化学反应，使得排气温度升高，加强了后续氧化过程．另外，EGR通过延长滞燃期增加了预混合气，使主放热增强，也有利于排气温度的提高(图6)．不同R p下，低辛烷值PRF30燃料的CO和HC排放均较低，这主要是由于其滞燃期短，形成预混合气相对较少，进入缝隙区域的比例就越低．此外，扩散燃烧所占比例升高，同样加强了燃料后期氧化过程．3结 论(1) 减小预混合率或推迟缸内直喷时刻，高辛烷值PRF70燃料着火时刻推迟、预混放热峰值降低，但均高于扩散燃烧放热峰值；低辛烷值PRF30燃料在高预混合率下，缸内直喷时刻改变对着火时刻影响较小，预混合率小于50%后，扩散燃烧占主导、扩散燃烧放热峰值更高；高辛烷值PRF70燃料可以在上止点前更宽的喷油角度下利用直喷燃油控制不同浓度分层下的着火时刻．(2) 随混合气浓度分层增大，两种不同辛烷值燃料CA 50推迟、最大压力升高率降低；引入EGR后对浓度分层条件下的CA 50影响很小，只在纯气道喷射(R p＝100%)下能够显著推迟燃烧相位；EGR的引入有效地改善了不同预混合率下的指示热效率，改善幅度在3.3%～10%．(3) 增加R p降低分层程度可降低NO x排放，但除纯气道喷射外，其余浓度分层下效果不明显，而通过引入EGR则可使NO x显著降低；CO与HC排放在中等预混合率(R p＝50%)下最高，避开该中等预混合率区均能使CO与HC排放得到改善．参考文献：［1］Yao M，Zheng Z，Liu H. Progress and recent trends inhomogeneous charge compression ignition(HCCI) en-gines[J]. Progress in Energy & Combustion S cience，2009，35(5)：398-437.［2］Su W，Yu W. Effects of mixing and chemical parameters on thermal efficiency in a partly premixed combustiondiesel engine with near-zero emissions[J]. InternationalJournal of Engine Research，2012，13(3)：188-198. ［3］Liu H F，Zheng Z L，Yao M F，et al. Influence of temperature and mixture stratification on HCCI combus-tion using chemiluminescence images and CFD analy-sis[J]. Applied Thermal Engineering，2012，33/34：135-143.［4］侯玉春，黄震，俎琳琳，等. 实时燃料设计的均质充量压缩着火燃烧与排放的试验研究[J]. 上海交通大学学报，2007，41(10)：1623-1628.［5］Lü X，Han D，Huang Z. Fuel design and management for the control of advanced compression-ignition com-bustion modes[J]. Progress in Energy & CombustionScience，2011，37(6)：741-783.［6］王志，王建昕，帅石金，等. 火花点火对缸内直喷汽油机HCCI燃烧的影响[J]. 内燃机学报，2005，23(2)：105-112.［7］Wang Z，Wang J X，Shuai S J，et al. Study of the ef-fect of spark ignition on gasoline HCCI combustion[J].Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers(Part D)，2006，220(6)：817-825.［8］And C H L，Lee K H. An experimental study on the combustion and emission characteristics of a stratifiedcharge compression ignition(SCCI)e ngine[J]. Energy &Fuels，2007，21(4)：329-333.［9］And K L，Lee C. An experimental study of the extent of the operating region and emission characteristics of strati-fied combustion using the controlled autoignitionmethod[J]. Energy & Fuels，2006，20(5)：1862-1869.［10］苏万华，林铁坚，张晓宇，等. MULINBUMP-HCCI 复合燃烧放热特征及其对排放和热效率的影响[J]. 内燃机学报，2004，22(3)：193-202.［11］Kim Y J，Kim K B，Lee K H. Effect of a 2-stage injec-tion strategy on the combustion and flame characteristicsin a PCCI engine[J]. International Journal of AutomotiveTechnology，2011，12(5)：639-644.［12］Zheng Z，Yao M. Charge stratification to control HCCI：Experiments and CFD modeling with n-heptaneas fuel[J]. Fuel，2009，88(2)：354-365.［13］Lü X，Qian Y，Yang Z，et al. Experimental study on compound HCCI (homogenous charge compression igni-tion)combustion fueled with gasoline and dieselblends[J]. Energy，2014，64(1)：707-718.。
7.1+燃料的燃烧：燃料燃烧的调控课件---2024-2025学年九年级化学人教版(2024)上册
PART 01
燃烧模型的应用之燃料 的充分燃烧
新课学习
生活中我们常看到以下现象：
燃气灶一般使用天然气 作为燃料，正常天然气 燃烧产生蓝色火焰
但我们这生活中经常看到燃气灶里的天 然气呈现黄色或橙色并且锅长时间使用 会产生锅底灰
【思考】是什么原因引起的？锅底灰的主要成分是什么？
焰熄灭后，布手帕依然完好（如图所示）。下列说法正确的是（D ）
A．布手帕不是可燃物，不能燃烧 B．空气不充足，布手帕不会燃烧 C．布手帕被白酒浸湿，导致着火点降低 D．白酒中水蒸发时吸热，温度达不到布手帕着火点
新课学习 熄灭蜡烛的方法 剪去灯芯 罩上烧杯 洒沙子 用水浇灭 吹灭 湿布盖灭
能灭火原理 清除可燃物 隔绝氧气或空气 隔绝氧气或空气 降低温度到着火点以下 降低温度到着火点以下 隔绝氧气或空气
新课学习
燃烧
可燃物 + 一定浓度的氧气
温度达到 着火点
生成物 + 能量
灭火
移除
（破坏其一）
隔绝
降低
新课学习
第七单元 能源的合理利用与开发
课题1 燃料的燃烧（第二课时）
燃料燃烧的调控
目录
CONTENTS
01 燃烧模型的应用之燃料
的充分燃烧
02 燃烧模型的应用之灭火
的原理和方法
设疑导入
可燃物
燃烧的条件
物质
与充足的氧气接触
（同时满足缺一不可） 能量：温度达到着火点
化学反应的反应的发生是有条件的，可以通过条件促进反应 的发生，甚至可以通过控制反应条件控制反应的发生和停止。
增大了单位空间内可燃物的微粒与氧气分子接触碰撞的几率
新课学习
2024版点燃式内燃机的燃烧ppt课件[1]
![2024版点燃式内燃机的燃烧ppt课件[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/ec364249b42acfc789eb172ded630b1c58ee9b6a.png)
contents •点燃式内燃机概述•燃烧过程及特点•影响因素与优化措施•排放法规与环保要求•新型点燃式内燃机技术进展•总结与展望目录01点燃式内燃机概述内燃机定义与分类内燃机定义内燃机分类活塞向下运动，进气门打开，可燃混合气被吸入汽缸。
进气门关闭，活塞向上运动，可燃混合气被压缩，温度和压力升高。
火花塞点燃可燃混合气，产生高温高压的燃气推动活塞向下运动，对外输出动力。
排气门打开，活塞向上运动，将废气排出汽缸。
进气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程汽车工业摩托车工业小型发电机组航空模型02燃烧过程及特点燃烧室结构与功能燃烧室形状与分类01燃烧室容积与压缩比02火花塞位置与点火方式03燃料空气混合过程混合气形成原理燃料与空气在进气道或燃烧室内混合，形成可燃混合气。
混合气浓度与空燃比影响燃烧速度和燃烧效率。
混合气均匀性与涡流提高混合气均匀性，促进燃烧完全。
点火与火焰传播过程点火系统组成与工作原理点火线圈、火花塞等部件组成，产生高压电火花点燃混合气。
火焰传播速度与影响因素受混合气浓度、温度、压力等因素影响。
点火提前角与爆震控制调整点火提前角，避免爆震现象，提高燃烧效率。
燃烧产物及排放特性燃烧产物组成排放污染物与控制措施燃油消耗与热效率03影响因素与优化措施空燃比对燃烧性能影响空燃比定义空燃比对燃烧速度的影响空燃比对排放性能的影响1 2 3点火正时定义点火正时对扭矩的影响点火正时对燃油消耗的影响点火正时对动力性影响压缩比是指气缸总容积与燃烧室容积之比，是影响发动机经济性的关键因素。
压缩比定义压缩比提高可以增加发动机的热效率，降低燃油消耗。
压缩比对热效率的影响压缩比过高会导致发动机机械效率下降，增加摩擦损失和冷却损失。
压缩比对机械效率的影响压缩比对经济性影响采用先进的空燃比控制策略，如闭环控制、自适应控制等，实现空燃比的精确控制。
优化空燃比控制策略优化点火正时控制策略采用高压缩比技术应用缸内直喷技术根据发动机工况和燃油品质等因素，实时调整点火正时，提高动力性和经济性。
电子课件-汽车构造-B24-2171 课题五 柴油机燃料供给系统
课题五 柴油机燃料供给系统
◆了解柴油机燃料供给系统的组成、作用及工作原理。 ◆ 熟悉柴油机燃料供给系统的构造。
模块二 汽车发动机构造
柴油机所用的燃料是柴油,柴油的蒸发性和流动性 比汽油差,因此,柴油机不能像汽油机那样,在汽缸外部 形成可燃混合气。那么,柴油机的可燃混合气是如何形 成的呢?
模块二 汽车发动机构造
二、柴油机燃料供给系统的组成与工作原理
1．柴油机燃料供给系统的组成
模块二 汽车发动机构造
2．柴油机燃料供给系统的工作原理
柴油由输油泵从油箱吸出，经柴油粗滤器被吸入输油泵 并泵出，经柴油细滤器进入喷油泵，自喷油泵输出的高压 油经高压油管和喷油器喷入燃烧室。由于输油泵的供油量 比喷油泵供油量大得多，过量的柴油便经回油管回到输油 泵低压回路。
模块二 汽车发动机构造
2．喷油泵
喷油泵
模块二 汽车发动机构造
（1）柱塞式喷油泵
模块二 汽车发动机构造
1）泵油机构
柱塞偶件和出油阀偶件
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2）油量调节机构
油量调节机构 a）齿杆式油量调节机构 b）拨叉式油量调节机构
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3）驱动机构
驱动机构
模块二 汽车发动机构造
喷油泵每一循环供油量主要取决于柱塞的有效行程。 喷油泵的速度特性对工况多变的车用柴油机是非常不利 的。 由于喷油泵速度特性的作用，使柴油机转速的稳定性变 差，特别是在高速和怠速时，根本无法满足正常工作要求。
模块二 汽车发动机构造
4．输油泵
输油泵的构造
模块二 汽车发动机构造
5．柴油滤清器
模块二 汽车发动机构造
模块二 汽车发动机构造
模块二汽车发动机构造
使用LPG—柴油混合燃料的压燃式发动机燃烧与废气排放特性
使用LPG—柴油混合燃料的压燃式发动机燃烧与废气排放特性摘要为了减少污染物排放，专门是来自直喷式〔DI〕柴油发动机排出的烟和氮氧化物，工程师们提出了各种解决方案，其中之一确实是用气体燃料作为部分燃料补充柴油来使用。
使用液化石油气作为替代燃料是一种专门有前景的解决方案。
柴油发动机中使用石油气专门有潜力，既经济又环保。
液化石油气其较高的自燃温度有专门大的优势，使得传统柴油发动机的压缩比能够坚持下去。
本文描述的是在一个单缸直喷式柴油机进行的实验研究，发动机差不多过适当改动能在液化石油气-柴油混合燃料条件下运行，并使用不同混合率的液化石油气与柴油混合燃料〔0％，10％，20％，30％，40％〕。
比较结果是在不同的发动机转速和负载对比与传统的柴油和混合燃料对比下得出的，来揭示混合燃料燃烧对发动机性能和尾气排放的阻碍。
1。
简介目前，各种替代燃料已在研究，目的是减少柴油发动机柴油燃料的消耗和氮氧化物〔NOx〕和微粒排放量。
因为其十六烷值较低，液化石油气〔LPG〕和压缩天然气〔CNG〕是最广泛使用点燃式发动机的燃料。
斯内尔格罗夫等[1]指出，欧洲测试循环中，在25 ° C时，与使用无铅汽油相比，使用LPG给车辆减少排放带来了实质性的效益。
依照报告碳氢化合物〔HC〕排放量降低40％，一氧化碳〔CO〕的降低60％，二氧化碳〔CO2〕大幅减少。
这要紧因为，和汽油相比LPG 有高的氢/碳比。
依照Yoong和Watkins [2]，因其较高的热效率，因此，提高燃油经济利用可从使用LPG的内燃机获得，而不是无铅汽油。
这是因为LPG有较高的辛烷值，通常纯丙烷辛烷值〔RON〕为112，如此能在高压缩比时阻止爆燃显现。
Homeyer等[3]指出，与使用无铅汽油对比，使用LPG时在功率输出方面存在一不利因素，缘故是部分进气被LPG取代，燃气的体积比远大于其液态。
在双燃料压燃式〔CI〕发动机中，液化石油气为要紧燃料，一定数量的柴油作为点火源，像在传统柴油发动机里一样，LPG和空气气一起引入和压缩。
气道喷射正庚烷缸内直喷异辛烷的分层充量压缩燃烧与排放特性
气道喷射正庚烷缸内直喷异辛烷的分层充量压缩燃烧与排放特性周小鑫;吕兴才;吉丽斌;黄震【期刊名称】《上海交通大学学报》【年(卷),期】2010(44)10【摘要】在一台单缸发动机上,通过进气道预喷正庚烷和上止点前缸内直喷异辛烷,对双燃料分层充量压缩燃烧(Stratified Charge Compression Ignition,SCCI)进行了试验研究.通过进气道预喷的正庚烷在进气行程形成均匀混合气并在上止点前发生两阶段反应,触发缸内直喷的异辛烷着火与燃烧,整个燃烧过程为分阶段燃烧,分析了不同负荷及预混合率时的燃烧与排放特性.结果表明:最大压力升高率为0.87 MPa/(°)时,最大平均指示压力(I MEP)可达到0.73 MPa,说明SCCI可以扩展运行负荷.预喷燃油量最大时的工况点,其NOx排放值较高;预喷正庚烷燃空当量比一定时,增加负荷,可以减小CO和THC的排放.【总页数】6页(P1327-1331)【关键词】分层充量压缩燃烧;正庚烷;异辛烷;排放特性【作者】周小鑫;吕兴才;吉丽斌;黄震【作者单位】上海交通大学动力机械及工程教育部重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TK16【相关文献】1.异辛烷/柴油双燃料分层充质压缩着火燃烧的试验研究 [J], 吉丽斌;吕兴才;马骏骏;黄震2.汽油与异辛烷/正庚烷的燃烧特性分析 [J], 姚春德;王阳;宋金瓯;刘士钰;庄远3.异辛烷/柴油双燃料分层充质压缩着火燃烧和排放特性 [J], 吉丽斌;吕兴才;马骏骏;黄震4.异辛烷／正庚烷混合燃料燃烧中间产物的浓度分布特性 [J], 姚春德;程传辉;刘士钰;宋金瓯;田振玉;王晶5.甲醇/正庚烷双燃料均质充量压缩着火燃烧 [J], 吕兴才;吉丽斌;侯玉春;俎琳琳;黄震因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
油品和气体燃料的危险特性-优秀课件PPT
• 一般民用LPG：丙烷占55%，丁烷占45%。
• 汽车用丙烷：丙烷≥92.5%，丁烷＜2.5%，丙烯＜5%。
• 汽车用丙丁烷：丙烷≥60%，丙烯≤5%，戍烷及以上≤2%，其 余为丁烷。
• 基本特性：
• 密度：气态密度：1.3---2.6kg/m3；
•
液态密度：510---550kg/m3；
• 相对密度（比密度）：
1.0kg/m3；
• 爆炸极限范围为：5%---15%；
• 最小点火能量为：0.28mJ。 • 天然气自燃点：650℃。 • 中毒危险性：硫化氢中毒，窒息性中毒，CO中毒。 •
• 高压危险性：
• 加气站车用压缩天然气（CNG）储存设备储存压力：250 大气压。
• 加气站车用压缩天然气（CNG）加注系统工作压力：200---250大气压。压力。
2.加油站油品的危险特性 • 划分危险特性的指标：闪点。 • 油品的危险特性： • 易燃性： • 易爆性： • 易积聚静电电荷性：电阻率大于1010欧米。 • 易受热膨胀性： • 易蒸发、易扩散、易流淌性： • 毒性：刺激性、麻醉性低毒物质。 •
• 第二节LPG的危险特性
• 1、组成和基本特性
• 组成：丙烷，丁烷。
• 引言
• 第一章油品和气体燃料的危险特性
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 第一节油品的危险特性
1.加油站加油油品的基本性能
• A、汽油：
• 汽油基本性能：
• 蒸发性：由液态转化为气态的性能；
•
越好，越容易气化，与空气混合越均匀，燃烧越完全。
• 抗爆性：燃烧时不发生爆震的性能指标；
• 抗爆性能指标；辛烷值和抗爆指数。
• 安定性：常温和液相条件下抵抗氧化的能力。
(完整word版)异辛烷理化性质与危险有害特性
职业接触限值
未制定标准
侵入途径
吸入、食入。
健康危害
本品有刺激性，可能有麻醉作用
呼吸系统防护பைடு நூலகம்
一般不需要特殊防护，高浓度接触时可佩戴过滤式防毒面具（半面罩）。
眼睛防护
戴化学安全防护眼镜。
身体防护
穿防静电工作服。
手防护
戴橡胶耐油手套。
其他
工作现场禁止吸烟。避免长期反复接触。
急救措施
皮肤接触
脱去污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。如有不适感，就医。
异辛烷的理化性质与危险有害特性
标识
中文名
2，2，4-三甲基戊烷；异辛烷
英文名
2,2,4-trimethylpentane；
isooctane
危险性类别
3.2类中闪点易燃液体
CAS号
540-84-1
危规号
32009
UN编号
1262
包装分类
Ⅱ
火灾危险性类别
甲类
主要用途
用于有机合成，用作溶剂及气相色谱的对比样品。
6.0
闪点（℃）
4.5（OC）
危险特性
其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热能引起燃烧爆炸。遇强氧化剂会引起燃烧爆炸。蒸气比空气重，沿地面扩散并易积存于低洼处，遇火源会着火回燃。
禁忌物
强氧化剂、强酸、强碱、卤素
灭火方法
消防人员必须佩戴空气呼吸器、穿全身防火防毒服，在上风向灭火。喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。容器突然发出异常声音或出现异常现象，应立即撤离。用水灭火无效。灭火剂：用泡沫、二氧化碳、干粉、砂土灭火。
眼睛接触
提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。如有不适感，就医。
异辛烷反应原理
异辛烷反应原理异辛烷反应原理是研究汽油燃烧的重要基础理论之一，主要用于衡量燃料在发动机中的抗爆性能和评价燃料的品质等。
下面将详细介绍异辛烷反应原理的相关知识。
一、异辛烷反应原理的定义及意义异辛烷反应原理是指用异辛烷作为标准燃料，测定混合气中燃料在缸内自燃爆炸的抵抗能力。
由于各种燃料的性质不同，对应的抗爆能力也不同，因此用异辛烷反应评价燃料品质具有普适性和可比性。
该原理在燃料研发、发动机设计、燃烧控制等领域具有广泛的应用。
二、异辛烷反应机理异辛烷是一种异构体，它由8个碳原子和18个氢原子组成，分子式为C8H18。
它与汽油中常用的异构十六烷同属于支链烷烃类型，但相对于异构十六烷的直链结构，异辛烷的支链结构更加复杂，因此具有更强的抵抗能力。
异辛烷的分子式如下图所示。
[image]异辛烷反应的基本过程是自燃爆炸，其机理主要包括点火延迟期、热化学反应和尾气排放三个阶段。
（1）点火延迟期燃料进入汽油机缸内后，首先要点火才能开始燃烧。
点火过程由于火花塞的出现和燃油的易燃性，而迅速地点燃燃料。
在点火后，燃烧过程并不会立即开始。
需要一定的时间，燃料分子逐渐分解并与氧气分子发生反应，生成一系列自由基和反应中间体。
这段时间称为点火延迟期。
点火延迟期的长短主要取决于燃料的结构、浓度和压力等因素。
（2）热化学反应点火延迟期后，燃料和氧气都已经完全混合到一起，开始发生自燃反应。
在这个阶段，燃料分子和氧气分子的化学反应已经发生，热能也在不断地释放，反应速率也不断地加快。
从化学反应的角度看，燃料和氧气之间的反应会不断形成一种反应链，这种链会使燃料的结构逐渐破坏，随着化学反应的进行，燃烧速率也会加快。
这个阶段的燃烧速率取决于燃料的结构、氧气浓度、温度压力和火花塞的时间等多个因素。
（3）尾气排放在燃烧反应结束后，剩余的废气要通过排放系统排放到大气中。
排放的成分主要由CO2、CO、NOx和HC等组成。
其中CO2是完全氧化的产物，不会对环境造成太大的危害，但CO、NOx和HC等有害物质则需要通过环保措施来减少其排放浓度。
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上海市自然科学基金资助项目(06ZR14045
作者简介:吉丽斌(19812 ,男,江苏盐城人,博士生,研究方向为内燃机燃烧与排放控制.黄震(联系人,男,教授,博士生导师,
电话(T el. :021234206859; E 2mail:z 2huang@sjtu. edu. cn.
文章编号:100622467(2008 0320375206
异辛烷/柴油双燃料分层充质压缩着火燃烧和排放特性
吉丽斌,吕兴才,马骏骏,黄震
(上海交通大学动力机械及工程教育部重点实验室,上海200240
摘要:在一台单缸发动机上进行了双燃料分层充质压缩着火(SCCI燃烧的试验研究.分析了异辛烷作为预喷射燃料,柴油作为缸内直喷燃料的SCCI着火方式和燃烧过程,并通过固定直喷入缸内的柴油当量比5D ,研究不同异辛烷预喷射当量比5P对SCCI燃烧和排放特性的影响.研究表明:SCCI燃烧出现两阶段放热; 5P对燃烧和排放特性的影响存在一个临界值,且5D固定值增大,该临界值降低.对燃烧特性的分析发现:当5P高于临界值时,异辛烷的着火延迟明显缩短,其放热峰值显著增大;整个SCCI的燃烧速率、缸内最大压力和最高温度迅速提高,燃烧持续期几乎保持不变,热效率显著改善.对排放的研究发现:5P增大时, H C和CO排放先增大,但当5P高于临界值时, H C和CO排放逐渐减少; NO x和碳烟的排放随5P的增大而增大,但当5P高于临界值时,增大速率显著加快.
关键词:分层充质压缩着火;双燃料;燃烧;排放中图分类号:TK 401文献标识码:A
Combustion and Emission Characteristics of Stratified Charge Compression Ignition Fueled with Iso 2octane/diesel Dual Fue l
A bstract:Experiments on str atified charge compression ignition (SCCI combustion of iso 2octane/diesel dual fuel wer e carried out with a single 2cylinder modified engine. Iso 2octane, which was supplied by a port fuel injector from the intake manifold, was premixed with air. Near top dead center (T DC , a small amount of diesel was directly injected into the combustion chamber to achieve fuel 2rich area. T hus the stratification not only in mixture homogeneity but also in gas composition was achieved. T he ignition and combustion process of SCCI combustion were analyzed, and the influence of iso 2octane equivalence ratio (5P was investigated when the diesel amount (5D was fixed. The experimental results show that, SCCI combustion exhibits two stages of heat r elease, and a cr itical value of 5P exists when affecting the SCCI combustion and emission characteristics. Fur thermore, while the fixed value of 5D increases, this critical value decreases. The analysis of combustion char acteristics shows that, the ignition delay of iso 2octane shortens, the peak value of heat release rate of iso 2octane increases, the total combustion rate accelerates,
第42卷第3期2008年3月
上海交通大学学报
JOU RNAL OF SH ANGHAI JIAOTONG UNIVERSITY
Vol. 42No. 3 Mar. 2008
收稿日期:2007211223
基金项目:国家重点基础研究发展规划(973项目(2007CB210007 ;上海市重大基础研究项目(05DJ1ing 2ca i, MA J un 2jun, H UAN G Zhen
(Key Laboratory of Power Machinery and Engineering of Ministry of Education,
Shanghai Jiaotong U niversity, Shanghai 200240, China