CN103033592A - 一种衡量燃料抗爆燃属性的测量方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种衡量燃料抗爆燃属性的测量方法，包括：步骤S1、选定基准燃料，基准燃料是由一种低抗爆燃性燃料和一种高抗爆燃性燃料组成的混合燃料，根据基准燃料中包含的所述的高抗爆燃性燃料的百分比定义抗爆燃值，作为衡量燃料抗爆燃属性的基准；步骤S2、使用密封的燃烧室，向燃烧室内喷入被测燃料或者基准燃料，在燃烧室内相同的空气温度和压力条件下，获得被测燃料和基准燃料的燃烧延迟时间，利用被测燃料和基准燃料的燃烧延迟时间获得被测燃料的抗爆燃值；步骤S3、使用所述抗爆燃值衡量被测燃料的抗爆燃属性。本发明提供的方法和装置，使抗爆燃值更能反应燃料在缸内直喷发动机的抗爆燃属性，而且使用方法简单方便。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机燃烧技术领域，尤其是一种衡量燃料抗爆燃属性的测量方法和装置。
背景技术
在火花点火式内燃机中，燃料的抗爆燃属性直接决定了内燃机的效率及运行安全。内燃机的压缩比取决于燃料的抗爆燃属性，当使用抗爆燃属性好的燃料时，内燃机的压缩比可以相应地提高，就可以实现更高的效率。因此，在燃料的生产中，燃料的抗爆燃属性是衡量燃料出厂品质的重要指标之一。目前，燃料的抗爆燃属性通过测量燃料的辛烷值得到，燃料的辛烷值是衡量燃料抗爆燃属性的唯一标准。我国目前所使用的测量燃料辛烷值的方法完全沿用美国ASTM标准。其中GB/T 5487-1995（ASTM D2699）规定了研究法汽油辛烷值（ResearchOctane Number）的测定方法，GB/T 503-1995（ASTM2700）规定了马达法汽油辛烷值(Motoring Octane Number)的测定方法。其测量采用ASTM-CFR可变压缩比单缸发动机，采用老式的化油器进油系统。在过去的近半个世纪以来，传统石油类汽油是内燃机的主要燃料，虽然不同汽油燃料的成分会有不同，但其汽化潜热比较接近，汽油机的进油方式以进气道喷射为主，因此基于CFR发动机（气道燃油供给发动机）测得的燃料辛烷值能够较好地代表燃料的抗爆燃属性。
随着内燃机技术的不断发展，缸内直喷发动机开始逐步取代进气道喷射发动机，成为未来汽油机的主流。对于缸内直喷发动机，燃料在蒸发的过程中导致缸内的气体温度下降，抑制爆燃的产生。因此，在缸内直喷发动机中，燃料的汽化潜热是影响燃料抗爆燃属性的重要因素。而传统的辛烷值，由于其测量方法的限制，无法体现汽化潜热对抗爆燃属性的影响。
面对石油价格的攀升和降低温室气体排放的需求，世界各国都在大力开发生物燃料，尤其是以醇类为代表的生物燃料。以乙醇为例，其汽化潜热是传统汽油的三倍。因此，当生物燃料作为汽油替代燃料被应用于缸内直喷内燃机时，传统的辛烷值已经不能准确地体现其抗爆燃属性。从另外一个角度看，应用辛烷值作为衡量燃料的抗爆燃属性，必然会在缸内直喷内燃机的开发过程中造成误导。
对于缸内直喷发动机，燃料的汽化潜热对燃料的抗爆燃属性至关重要。针对缸内直喷内燃机的研究表明，乙醇由于其更高的汽化潜热，比同等辛烷值的传统汽油具有更加优越的抗爆燃性。燃料在缸内直喷发动机内的抗爆燃性，必须考虑燃料汽化潜热的影响。现有技术中的基于化油器喷射的CFR发动机（气道燃油供给发动机）测试方法已经无法准确地衡量燃料的抗爆燃属性。
除此之外，基于CFR发动机（气道燃油供给发动机）的测量方法还存在以下缺点：（1）ASTM-CFR辛烷值机体积庞大，设备昂贵，对实验员的要求高，系统的维护费和运行费用高；（2）测试速度慢，一个辛烷值的测量往往需要1个多小时，不便于对生产进行实时优化控制；（3）样品消耗量较大，每次测试需要约500ml样品，测量过程存在较大污染。
目前还存在一些通过测量燃料的近红外光谱判断燃料辛烷值的方法，如：美国专利US5490085和中国专利ZL200410071119.4所述的方法。但是这些都是间接的测量方法，并非通过直接测量燃料在燃烧过程中的爆燃来获得燃料的辛烷值。当被测燃油中含有少量改变辛烷值的添加剂，或者含有一些较为特殊的燃料成分时，其测量准确度无法得到保证。因此，该方法一直无法成为测量燃料抗爆燃属性的标准方法。
发明内容
本发明提供一种衡量燃料抗爆燃属性的测量方法和装置，用于解决现有技术中基于辛烷值表示燃料抗爆燃属性的方法和装置带来的测量结果不准确，测试装置结构复杂、价格昂贵，测试方法复杂、测试时间长，测试样品消耗量大的问题，尤其是在缸内直喷发动机的燃料抗燃属性测定时带来的以上问题。
本发明提供的一种衡量燃料抗爆燃属性的测量方法，包括：
步骤S1、选定基准燃料，基准燃料是由一种低抗爆燃性燃料和一种高抗爆燃性燃料组成的混合燃料，根据基准燃料中包含的所述的高抗爆燃性燃料的百分比定义抗爆燃值，作为衡量燃料抗爆燃属性的基准；
步骤S2、使用密封的燃烧室，向燃烧室内喷入被测燃料或者基准燃料，在燃烧室内相同的空气温度和压力条件下，获得被测燃料和基准燃料的燃烧延迟时间，利用被测燃料和基准燃料的燃烧延迟时间获得被测燃料的抗爆燃值；
步骤S3、使用所述抗爆燃值衡量被测燃料的抗爆燃属性。
进一步，本发明所述的衡量燃料抗爆燃属性的测量方法，所述步骤S2，如果测得燃烧室的内部压力突然激增，则确定该时刻为被测燃料或者基准燃料的燃烧起始时间，被测燃料或者基准燃料喷入燃烧室的时间和燃烧起始时间的时间间隔是被测燃料或者基准燃料的燃烧延迟时间。
进一步，本发明所述的衡量燃料抗爆燃属性的测量方法，所述步骤S2，最终得到的燃烧延迟时间是经过至少一次测量的燃烧延迟时间的平均值。
进一步，本发明所述的衡量燃料抗爆燃属性的测量方法，所述步骤S2，在燃烧室内相同的压力和温度条件下，与被测燃料的燃烧延迟时间相同的基准燃料的抗爆燃值即为被测燃料的抗爆燃值。
进一步，本发明所述的衡量燃料抗爆燃属性的测量方法，所述步骤S2，预先测量基准燃料在燃烧室相同的初始压力和温度条件下的燃烧延迟时间，获得延迟时间与基准燃料的抗爆燃值的关联式，利用所述关联式和被测燃料的燃烧延迟时间计算得到被测燃料的抗爆燃值。
进一步，本发明所述的衡量燃料抗爆燃属性的测量方法，所述步骤S2，获得所述的关联式的方法包括：
步骤S201，选取至少2种基准燃料,这些基准燃料均匀分布在从0到100的抗爆燃值范围内；
步骤S202，在上述相同的初始压力和温度条件下分别测得步骤S201中的基准燃料的燃烧延迟时间；
步骤S203，建立关联式：AKVi=a×(1/IDi)+b；
其中，
AKVi为第i种基准燃料的抗爆燃值；
IDi为第i种基准燃料的燃烧延迟时间；
a、b为系数；
步骤S204，利用回归分析，根据选取的所有基准燃料的抗爆燃值和已经测定的相应燃烧延迟时间，使方差值∑[AKVi-(a×(1/IDi)+b)]2达到最小，以此计算a、b的值；最终得到所述的关联式即为：
AKV=a×(1/ID)+b。
进一步，本发明所述的衡量燃料抗爆燃属性的测量方法，所述步骤S1是把由正庚烷和乙醇组成的混合燃料作为基准燃料，以乙醇在所述混合燃料中的百分比作为该混合燃料的抗爆燃值。
本发明提供的一种衡量燃料抗爆燃属性的测量装置，包括：喷油装置1、压力传感器2、进气阀3、排气阀4、加热装置5、燃烧室6，其中：
燃烧室6为内部为密闭空间，进气阀3和排气阀4安装在燃烧室上，用于控制空气的进出，保持燃烧室6内部的气压不变；
喷油装置1安装在燃烧室6内部，用于将被测燃料或者基准燃料喷入燃烧室6；
压力传感器2安装在燃烧室6内部，用于监测燃烧室6的内部压力；
加热装置5安装在燃烧室6壁内或者壁面外侧，对燃烧室的壁面进行加热，以保持燃烧室6内部的温度不变。
进一步，本发明所述的衡量燃料抗爆燃属性的测量装置，还包括：
压缩空气提供装置7，与燃烧室6通过进气阀3连接，用于向燃烧室6内部输送压缩空气。
进一步，本发明所述的衡量燃料抗爆燃属性的测量装置，还包括：
减压器8，位于压缩空气提供装置7和燃烧室6之间，用于控制进入燃烧室6的气体压力。
本发明提供的一种衡量燃料抗爆燃属性的测量方法和装置具有如下优势：
一、燃料喷入燃烧室后经历了一系列的物理化学过程，最终导致燃料燃烧。其燃烧的起始时间由燃料的气化潜入和燃料化学反应特性共同决定，这与缸内直喷发动机的燃烧过程接近。得到的抗爆燃值也更能反映燃料在缸内直喷发动机的抗爆燃属性。例如，在现有的基于进气道喷射检测技术测得燃料的抗爆燃属性，以现有的辛烷值体系为标准，其辛烷值为109，但是，在缸内直喷发动机中的试验数据显示，该辛烷值为109的醇类燃料的抗暴燃属性远高于相同辛烷值的汽油燃料，即相同辛烷值的汽油燃料在进气道喷射检测过程中更容易燃烧，从而使单纯的辛烷值已经无法准确反映缸内直喷发动机中使用的醇类燃料的抗爆燃属性；
二、测量装置结构紧凑、价格远低于现有的ASTM-CFR辛烷值测量机；
三、测量过程操作简单，测量过程无需实验员过多介入，且测量的可重复性高；
四、测量仅需少量的燃料样品，通常少于50ml，仅为ASTM-CRF测量方法的1/10。
五、通过直接测量燃料在高温高压下的燃烧延迟时间获得燃料的抗爆性，其准确性远高于近红外光谱测量方法。因为近红外光谱测量法无法体现非碳氢燃料类的辛烷值添加剂对辛烷值的影响。
附图说明
图1为本发明实施例所述的衡量燃料抗爆燃属性的测量方法流程图；
图2为本发明实施例所述的衡量燃料抗爆燃属性的测量装置示意图；
图3为本发明实施例所述的衡量燃料抗爆燃属性的测量方法的燃烧延迟时间计算方法示意图；
附图标记说明：
1：喷油装置，2；压力传感器，3：进气阀，4：排气阀，5：加热装置，6：燃烧室，7：压缩空气提供装置，8：减压器。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步描述。
本发明所述的抗爆燃值的定义：
在本发明实施例1中，抗爆燃值的定义为在由正庚烷和乙醇组成的混合燃料中，乙醇在所述混合燃料中的百分比。所述混合燃料的抗爆燃值就是乙醇在所述混合燃料中的百分比。
例如，定义正庚烷的抗爆燃值为0，乙醇的抗爆燃值为100，在由30%正庚烷和70%乙醇组成的混合燃料中，该混合燃料的抗爆燃值即是70。
而实际中，在选定的基准燃料中，低抗爆燃性燃料可以是任意的低辛烷值单一组分燃料，例如：正庚烷、正辛烷、正十六烷、二甲基庚烷、正己烷等；高抗爆燃性燃料可以是任意的高辛烷值单一组分燃料，例如：异辛烷、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、甲苯、二甲基呋喃、2,2,3-三甲基丁烷等。技术人员可以采用以上所述的任意一组的低抗爆燃性燃料和高抗爆燃性燃料组成的混合燃料，作为基准燃料，用于定义以及衡量所述的抗爆燃值。
本发明实施例1把由正庚烷和乙醇组成的混合燃料作为本发明实施例所述的衡量燃料抗爆燃属性的测量方法的基准燃料，用所述抗爆燃值作为衡量其他燃料抗爆燃属性的测量标准。
图1为本发明实施例所述的衡量燃料抗爆燃属性的测量方法流程图，如图1所示，本发明实施例提供的一种衡量燃料抗爆燃属性的测量方法，包括：
步骤S1、选定基准燃料，基准燃料是由一种低抗爆燃性燃料和一种高抗爆燃性燃料组成的混合燃料，根据基准燃料中包含的所述的高抗爆燃性燃料的百分比定义抗爆燃值，作为衡量燃料抗爆燃属性的基准；
步骤S2、使用密封的燃烧室，向燃烧室内喷入被测燃料或者基准燃料，在燃烧室内相同的空气温度和压力条件下，获得被测燃料和基准燃料的燃烧延迟时间，利用被测燃料和基准燃料的燃烧延迟时间获得被测燃料的抗爆燃值；
步骤S3、使用所述抗爆燃值衡量被测燃料的抗爆燃属性。
图2为本发明实施例所述的衡量燃料抗爆燃属性的测量装置示意图，如图2所示，本发明实施例提供的一种衡量燃料抗爆燃属性的测量装置，包括：喷油装置1、压力传感器2、进气阀3、排气阀4、加热装置5、燃烧室6、压缩空气提供装置7、减压器8，其中：
燃烧室6为内部为密闭空间，进气阀3和排气阀4安装在燃烧室上，用于控制空气的进出，保持燃烧室6内部的气压不变；
喷油装置1安装在燃烧室6内部，用于将被测燃料或者基准燃料喷入燃烧室6；
压力传感器2安装在燃烧室6内部，用于监测燃烧室6的内部压力；
加热装置5安装在燃烧室6壁内或者壁面外侧，对燃烧室的壁面进行加热，以保持燃烧室6内部的温度不变；
压缩空气提供装置7，与燃烧室6通过进气阀3连接，用于向燃烧室6内部输送压缩空气；
减压器8，位于压缩空气提供装置7和燃烧室6之间，用于控制进入燃烧室6的气体压力。
通常压缩空气提供装置7不使用空气压缩机，因为对初始压力无法精确控制。通常需要使用高压压缩气瓶作为压缩空气提供装置7，和减压器8一起来精确控制燃烧室气体的进气压力
本发明实施例通过测量燃料在一定温度和压力下的燃烧延迟时间来获得燃料的抗爆燃值。其方法是：在定容燃烧装置内充入高压空气，在气体被燃烧室壁面加热后，将燃料喷入燃烧室；利用布置在燃烧室壁面处的压力传感器测量燃料的着火起始时间，燃料喷入燃烧室的时间与燃料开始着火的时间的间距就是燃烧延迟时间，用来确定燃料的抗爆燃值。燃烧延迟时间越长，燃料的抗爆燃值越高，燃料的抗爆燃属性越好；燃烧延迟时间越短，燃料的抗爆燃值越低，燃料的抗爆燃属性越差。
喷油量作为反应条件之一，与温度和气压一样，也具有一定影响，但影响不大时可以忽略。但如果需要更加精确的测量时，可以规定在相同的温度、气压以及喷油量的条件下，进行燃烧延迟时间的测量。
为达到上述目的，本发明实施例采用温度可控的定容燃烧装置。燃烧室的壁面上安装有喷油装置和压力传感器。燃烧室的温度可以通过布置在燃烧室壁面内或者壁面外的加热装置进行调节，并精确维持在测量所需的温度范围内。
本发明实施例所述的测量的步骤大致分为以下几步：
（1）对燃烧室进行预加热，使其恒定在测量所需的温度；
（2）开启压缩气体进气阀，压缩空气进入燃烧室后通过和燃烧室壁面的传热被加热，并维持温度和压力在测量所需的范围；
（3）喷射适量的被测燃料入燃烧室，液体燃料在高温高压空气中被加热、破碎、蒸发、并与高温空气混合反应，最终燃料开始剧烈燃烧，导致燃烧室内的压力急剧增加。燃料开始燃烧的起始时间可以通过测量燃烧室内的压力变化得到；
（4）通过计算燃料喷入燃烧室的时间与燃料开始着火的时间间距得到燃烧延迟时间，图3为本发明实施例所述的衡量燃料抗爆燃属性的测量方法的燃烧延迟时间计算方法示意图，如图3所示，使用密封的燃烧室，向燃烧室内喷入被测燃料或者基准燃料，如果燃烧室的内部压力突然激增，则确定该时刻为被测燃料或者基准燃料的燃烧起始时间，被测燃料或者基准燃料喷入燃烧室的时间和燃烧起始时间的时间间隔是被测燃料或者基准燃料的燃烧延迟时间；
（5）打开排气阀，排空燃烧后的废气，重复上述步骤（2）至（4）十次以上，所获得的数据是燃烧延迟时间的平均值；
（6）通过与标准燃料在同一运行工况下的燃烧延迟时间进行比较，得到被测燃料的抗爆燃值；或者通过预先测得的基准燃料混合物在该工况下的燃烧延迟时间与抗爆燃值的关联式，直接计算得到被测燃料的抗爆燃值。
实施例1：
定义正庚烷的抗爆燃值为0，乙醇的抗爆燃值为100，例如，在由30%正庚烷和70%乙醇组成的混合燃料中，该混合燃料的抗爆燃值即是70。
实施本发明实施例1所述的测量的步骤：
1、获得被测燃料的燃烧延迟时间；
（1）对燃烧室进行预加热，使其恒定在测量所需的温度；
（2）开启压缩气体进气阀，压缩空气进入燃烧室后通过和燃烧室壁面的传热被加热，并维持温度和压力在测量所需的范围；
（3）喷射适量的被测燃料入燃烧室，液态被测燃料在高温高压空气中被加热、破碎、蒸发、并与高温空气混合反应，最终被测燃料开始剧烈燃烧，导致燃烧室内的压力急剧增加；被测燃料开始燃烧的起始时间可以通过测量燃烧室内的压力变化得到；
（4）通过计算被测燃料喷入燃烧室的时间与燃料开始着火的时间间距得到燃烧延迟时间；
（5）打开排气阀，排空燃烧后的废气，重复上述步骤（2）至（4）十次以上，所获得的数据是燃烧延迟时间的平均值；
2、寻找燃烧延迟时间与被测燃料相同的基准燃料；
（1）在同一运行工况下，通过步骤1，对含有不同比例的乙醇的基准燃料分别测定其燃烧延迟时间；
（2）找到与被测燃料的燃烧延迟时间相同的基准燃料；
（3）该基准燃料的抗爆燃值就是被测燃料的抗爆燃值；例如该基准燃料正庚烷的含量为35%，乙醇含量为65%，该基准燃料的抗爆燃值为65，被测燃料的燃烧延迟时间与基准燃料的燃烧延迟时间相同，所以被测燃料的抗爆燃值也是65。
实施例2：
定义正庚烷的抗爆燃值为0，乙醇的抗爆燃值为100，例如，在由30%正庚烷和70%乙醇组成的混合燃料中，该混合燃料的抗爆燃值即是70。
实施本发明实施例2所述的测量的步骤：
1、获得被测燃料的燃烧延迟时间；
（1）对燃烧室进行预加热，使其恒定在测量所需的温度；
（2）开启压缩气体进气阀，压缩空气进入燃烧室后通过和燃烧室壁面的传热被加热，并维持温度和压力在测量所需的范围；
（3）喷射适量的被测燃料入燃烧室，液态被测燃料在高温高压空气中被加热、破碎、蒸发、并与高温空气混合反应，最终被测燃料开始剧烈燃烧，导致燃烧室内的压力急剧增加；被测燃料开始燃烧的起始时间可以通过测量燃烧室内的压力变化得到；
（4）通过计算被测燃料喷入燃烧室的时间与燃料开始着火的时间间距得到燃烧延迟时间；
（5）打开排气阀，排空燃烧后的废气，重复上述步骤（2）至（4）十次以上，所获得的数据是燃烧延迟时间的平均值；
2、利用基准燃料的燃烧延迟时间与抗爆燃值的关联式，以及被测燃料的燃烧延迟时间计算被测燃料的抗爆燃值；
（1）在同一运行工况下，获得基准燃料的燃烧延迟时间与抗爆燃值的关联式；其方法为，测量抗爆燃值（AKV）为（0，20，40，60，80，100）的基准燃料的相应燃烧延迟时间（ID0，ID20，ID40，ID60，ID80，ID100），抗爆燃值（AKV）均匀分布在从0到100的抗爆燃值范围内；利用回归分析，使方差值∑[AKVi-(a×(1/IDi)+b)]2达到最小，i的范围是（0,20,40,60,80,100），然后计算系数a、b的值。最终，关联式即为AKV=a×(1/ID)+b。
（2）利用该关联式和被测燃料的燃烧延迟时间（ID）计算得到被测燃料的抗爆燃值（AKV）。
实施例3：
定义正庚烷的抗爆燃值为0，甲醇的抗爆燃值为100，例如，在由30%正庚烷和70%甲醇组成的混合燃料中，该混合燃料的抗爆燃值即是70。
实施本发明实施例3所述的测量的步骤：
1、获得被测燃料的燃烧延迟时间；
（1）对燃烧室进行预加热，使其恒定在测量所需的温度；
（2）开启压缩气体进气阀，压缩空气进入燃烧室后通过和燃烧室壁面的传热被加热，并维持温度和压力在测量所需的范围；
（3）喷射适量的被测燃料入燃烧室，液态被测燃料在高温高压空气中被加热、破碎、蒸发、并与高温空气混合反应，最终被测燃料开始剧烈燃烧，导致燃烧室内的压力急剧增加；被测燃料开始燃烧的起始时间可以通过测量燃烧室内的压力变化得到；
（4）通过计算被测燃料喷入燃烧室的时间与燃料开始着火的时间间距得到燃烧延迟时间；
（5）打开排气阀，排空燃烧后的废气，重复上述步骤（2）至（4）二十次以上，所获得的数据是燃烧延迟时间的平均值；
2、利用基准燃料的燃烧延迟时间与抗爆燃值的关联式，以及被测燃料的燃烧延迟时间计算被测燃料的抗爆燃值；
（1）在同一运行工况下，获得基准燃料的燃烧延迟时间与抗爆燃值的关联式，具体关联式的获得方法已经在实施例2中介绍，此处不再赘述；然而，优选的，所述关联式在选取基准燃料时，选取基准燃料的数量为6种以上，基准燃料均匀分布在从0到100的抗爆燃值范围内；而且，当被测燃料的抗爆燃值大于基准燃料的最大抗爆燃值时，即被测燃料的抗爆燃属性高于基准燃料的抗暴燃属性时，也可以使用关联式计算获得被测燃料的抗爆燃值。
（2）利用该关联式和被测燃料的燃烧延迟时间计算得到被测燃料的抗爆燃值；
以上仅为本发明的优选实施例，当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种衡量燃料抗爆燃属性的测量方法，其特征在于，包括：
步骤S1、选定基准燃料，基准燃料是由一种低抗爆燃性燃料和一种高抗爆燃性燃料组成的混合燃料，根据基准燃料中包含的所述的高抗爆燃性燃料的百分比定义抗爆燃值，作为衡量燃料抗爆燃属性的基准；
步骤S2、使用密封的燃烧室，向燃烧室内喷入被测燃料或者基准燃料，在燃烧室内相同的空气温度和压力条件下，获得被测燃料和基准燃料的燃烧延迟时间，利用被测燃料和基准燃料的燃烧延迟时间获得被测燃料的抗爆燃值；
步骤S3、使用所述抗爆燃值衡量被测燃料的抗爆燃属性。
2.根据权利要求1所述的衡量燃料抗爆燃属性的测量方法，其特征在于，所述步骤S2，如果测得燃烧室的内部压力突然激增，则确定该时刻为被测燃料或者基准燃料的燃烧起始时间，被测燃料或者基准燃料喷入燃烧室的时间和燃烧起始时间的时间间隔是被测燃料或者基准燃料的燃烧延迟时间。
3.根据权利要求2所述的衡量燃料抗爆燃属性的测量方法，其特征在于，所述步骤S2，最终得到的燃烧延迟时间是经过至少一次测量的燃烧延迟时间的平均值。
4.根据权利要求2所述的衡量燃料抗爆燃属性的测量方法，其特征在于，所述步骤S2，在燃烧室内相同的压力和温度条件下，与被测燃料的燃烧延迟时间相同的基准燃料的抗爆燃值即为被测燃料的抗爆燃值。
5.根据权利要求2所述的衡量燃料抗爆燃属性的测量方法，其特征在于，所述步骤S2，预先测量基准燃料在燃烧室相同的初始压力和温度条件下的燃烧延迟时间，获得延迟时间与基准燃料的抗爆燃值的关联式，利用所述关联式和被测燃料的燃烧延迟时间计算得到被测燃料的抗爆燃值。
6.根据权利要求5所述的衡量燃料抗爆燃属性的测量方法，其特征在于，获得所述的关联式的方法包括：
步骤S201，选取至少2种基准燃料,这些基准燃料均匀分布在从0到100的抗爆燃值范围内；
步骤S202，在上述相同的初始压力和温度条件下分别测得步骤S201中的基准燃料的燃烧延迟时间；
步骤S203，建立关联式：AKVi=a×(1/IDi)+b；
其中，
AKVi为第i种基准燃料的抗爆燃值；
IDi为第i种基准燃料的燃烧延迟时间；
a、b为系数；
步骤S204，利用回归分析，根据选取的所有基准燃料的抗爆燃值和已经测定的相应燃烧延迟时间，使方差值∑[AKVi-(a×(1/IDi)+b)]2达到最小，以此计算a、b的值；最终得到所述的关联式即为：
AKV=a×(1/ID)+b。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的衡量燃料抗爆燃属性的测量方法，其特征在于，所述步骤S1是把由正庚烷和乙醇组成的混合燃料作为基准燃料，以乙醇在所述混合燃料中的百分比作为该混合燃料的抗爆燃值。
8.一种衡量燃料抗爆燃属性的测量装置，其特征在于，包括：喷油装置（1）、压力传感器（2）、进气阀（3）、排气阀（4）、加热装置（5）、燃烧室（6），其中：
燃烧室（6）为内部为密闭空间，进气阀（3）和排气阀（4）安装在燃烧室上，用于控制空气的进出，保持燃烧室（6）内部的气压不变；
喷油装置（1）安装在燃烧室（6）内部，用于将被测燃料或者基准燃料喷入燃烧室（6）；
压力传感器（2）安装在燃烧室（6）内部，用于监测燃烧室（6）的内部压力；
加热装置（5）安装在燃烧室（6）壁内或者壁面外侧，对燃烧室的壁面进行加热，以保持燃烧室（6）内部的温度不变。
9.根据权利要求8所述的衡量燃料抗爆燃属性的测量装置，其特征在于，还包括：
压缩空气提供装置（7），与燃烧室（6）通过进气阀（3）连接，用于向燃烧室（6）内部输送压缩空气。
10.根据权利要求9所述的衡量燃料抗爆燃属性的测量装置，其特征在于，还包括：
减压器（8），位于压缩空气提供装置（7）和燃烧室（6）之间，用于控制进入燃烧室（6）的气体压力。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160178469A1 (en) * | 2014-12-17 | 2016-06-23 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Characterization of aviation gasoline |
| CN107120196A (zh) * | 2017-03-22 | 2017-09-01 | 笃为（上海）精密仪器有限公司 | 测试点燃式发动机燃料实际做功性能的系统和方法 |
| CN110823949A (zh) * | 2019-09-25 | 2020-02-21 | 西安交通大学 | 一种基于放热率曲线快速计算乙醇汽油辛烷值敏感性的方法 |
| WO2022209707A1 (ja) * | 2021-03-30 | 2022-10-06 | 株式会社デンソー | エンジン制御装置 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1044037A (en) * | 1962-06-25 | 1966-09-28 | Ethyl Corp | Automatic fuel antiknock rating apparatus |
| US3469954A (en) * | 1964-11-10 | 1969-09-30 | Du Pont | Apparatus for controlling octane value in gasoline |
| SU824049A1 (ru) * | 1979-02-01 | 1981-04-23 | Войсковая Часть 74242 | Способ оценки коэффициента распреде-лЕНи дЕТОНАциОННОй СТОйКОСТи ABTOMO-бильНыХ бЕНзиНОВ и иХ КОМпОНЕНТОВ |
| CN1080054A (zh) * | 1993-06-03 | 1993-12-29 | 中国石油化工总公司 | 柴油十六烷值分析方法及仪器 |
| CN1191311A (zh) * | 1996-10-29 | 1998-08-26 | 孙威 | 汽油馏分族组成和辛烷值测控方法及装置 |
| CN1204770A (zh) * | 1997-07-08 | 1999-01-13 | 孙威 | 柴油标号及十六烷值测定方法及装置 |
| CN1727877A (zh) * | 2004-07-29 | 2006-02-01 | 中国石油化工股份有限公司 | 由近红外光谱测定汽油性质数据的方法 |
| CN2852123Y (zh) * | 2005-06-30 | 2006-12-27 | 上海神开石油仪器有限公司 | 辛烷值测定机的自动压缩比调节系统 |
| US20070239345A1 (en) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Bizub Jeffrey J | Analysis of fuel combustion characteristics |
| CN201126431Y (zh) * | 2007-11-27 | 2008-10-01 | 西安天厚电子技术有限责任公司 | 一种汽油辛烷值检测装置 |
| CN101339150A (zh) * | 2007-11-19 | 2009-01-07 | 冯新泸 | 基于介电谱技术测定汽油辛烷值的方法 |
-
2012
- 2012-12-13 CN CN201210541053.5A patent/CN103033592B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1044037A (en) * | 1962-06-25 | 1966-09-28 | Ethyl Corp | Automatic fuel antiknock rating apparatus |
| US3469954A (en) * | 1964-11-10 | 1969-09-30 | Du Pont | Apparatus for controlling octane value in gasoline |
| SU824049A1 (ru) * | 1979-02-01 | 1981-04-23 | Войсковая Часть 74242 | Способ оценки коэффициента распреде-лЕНи дЕТОНАциОННОй СТОйКОСТи ABTOMO-бильНыХ бЕНзиНОВ и иХ КОМпОНЕНТОВ |
| CN1080054A (zh) * | 1993-06-03 | 1993-12-29 | 中国石油化工总公司 | 柴油十六烷值分析方法及仪器 |
| CN1191311A (zh) * | 1996-10-29 | 1998-08-26 | 孙威 | 汽油馏分族组成和辛烷值测控方法及装置 |
| CN1204770A (zh) * | 1997-07-08 | 1999-01-13 | 孙威 | 柴油标号及十六烷值测定方法及装置 |
| CN1727877A (zh) * | 2004-07-29 | 2006-02-01 | 中国石油化工股份有限公司 | 由近红外光谱测定汽油性质数据的方法 |
| CN2852123Y (zh) * | 2005-06-30 | 2006-12-27 | 上海神开石油仪器有限公司 | 辛烷值测定机的自动压缩比调节系统 |
| US20070239345A1 (en) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Bizub Jeffrey J | Analysis of fuel combustion characteristics |
| CN101339150A (zh) * | 2007-11-19 | 2009-01-07 | 冯新泸 | 基于介电谱技术测定汽油辛烷值的方法 |
| CN201126431Y (zh) * | 2007-11-27 | 2008-10-01 | 西安天厚电子技术有限责任公司 | 一种汽油辛烷值检测装置 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 李雨章: "《中华人民共和国国家标准》", 30 October 1985 * |
| 杨广峰: "柴油在含醇氛围内燃烧特性及作用机理的研究", 《中国博士学位论文全文数据库》 * |
| 黄德义: "汽油辛烷值测定方法选择的探讨", 《福建轻纺》 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160178469A1 (en) * | 2014-12-17 | 2016-06-23 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Characterization of aviation gasoline |
| WO2016099873A3 (en) * | 2014-12-17 | 2016-08-11 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Characterization of aviation gasoline |
| CN107120196A (zh) * | 2017-03-22 | 2017-09-01 | 笃为（上海）精密仪器有限公司 | 测试点燃式发动机燃料实际做功性能的系统和方法 |
| CN107120196B (zh) * | 2017-03-22 | 2019-07-05 | 笃为（上海）精密仪器有限公司 | 测试点燃式发动机燃料实际做功性能的系统和方法 |
| CN110823949A (zh) * | 2019-09-25 | 2020-02-21 | 西安交通大学 | 一种基于放热率曲线快速计算乙醇汽油辛烷值敏感性的方法 |
| CN110823949B (zh) * | 2019-09-25 | 2020-08-28 | 西安交通大学 | 一种基于放热率曲线快速计算乙醇汽油辛烷值敏感性的方法 |
| WO2022209707A1 (ja) * | 2021-03-30 | 2022-10-06 | 株式会社デンソー | エンジン制御装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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