燃料敏感性對(duì)內(nèi)燃機(jī)部分預(yù)混燃燒(PPC)光譜特性的影響研究

劉海峰， 明鎮(zhèn)洋， 文銘升， 崔雁清， 劉 威， 堯命發(fā)

天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 天津 300072

引 言

柴油機(jī)由于具有較高的熱效率和耐久性被廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸領(lǐng)域[1]。 傳統(tǒng)的柴油燃燒(CDC)模式產(chǎn)生較高的碳煙和NOx排放， 需要采用復(fù)雜的后處理系統(tǒng)滿(mǎn)足越來(lái)越嚴(yán)格的排放法規(guī)。 為了降低缸內(nèi)原始排放并獲得更高的熱效率， 許多先進(jìn)燃燒概念被提出， 例如： 均質(zhì)壓燃(HCCI)、 部分預(yù)混燃燒(PPC)、 活性控制壓燃(RCCI)等。

HCCI模式可以實(shí)現(xiàn)高熱效率同時(shí)獲得極低的NOx排放和碳煙排放。 但是， HCCI燃燒反應(yīng)速率受燃料的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)控制， 一旦負(fù)荷提高， 缸內(nèi)噴射燃料的能量增大， 多點(diǎn)同時(shí)著火導(dǎo)致燃燒爆發(fā)壓力和壓力升高率均顯著增大， 很容易超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的機(jī)械強(qiáng)度(當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)可承受的最大爆發(fā)壓力約16～22 MPa)， 導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)受損。 因此， 近年來(lái)PPC燃燒模式受到廣泛關(guān)注。 與HCCI早噴或氣道噴射形成的均質(zhì)混合氣相比， PPC燃燒模式噴射時(shí)刻一般在-60～-25°CA ATDC， 介于HCCI早噴和傳統(tǒng)柴油機(jī)噴射之間。 因此， 其燃燒特征介于HCCI的預(yù)混壓燃和傳統(tǒng)柴油機(jī)擴(kuò)散壓燃之間， 被稱(chēng)為部分預(yù)混壓燃[2]。 研究表明， 與HCCI多點(diǎn)自燃不同， PPC燃燒過(guò)程存在自燃和火焰?zhèn)鞑ミ^(guò)程， 因此有效抑制了過(guò)快的燃燒反應(yīng)速率， 較HCCI的燃燒可控性更高， 拓展了HCCI高效清潔運(yùn)行的工況范圍。

PPC模式中采用柴油類(lèi)高十六烷值燃料時(shí)， 需要引入大量廢氣再循環(huán)(EGR)來(lái)抑制缸內(nèi)過(guò)早的自燃， 才能實(shí)現(xiàn)所需的高十六烷值燃料的部分預(yù)混合過(guò)程。 然而， 引入過(guò)多的EGR會(huì)降低燃燒效率、 增加未燃碳?xì)浜鸵谎趸寂欧牛?甚至導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)失火。 因此， 近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究更多采用汽油類(lèi)高辛烷值燃料實(shí)現(xiàn)PPC模式， 通過(guò)燃料特性調(diào)控實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的滯燃期和更大比例的預(yù)混合氣。 Kalghatgi等[3]研究表明， 與柴油相比汽油PPC可以進(jìn)一步降低NOx和碳煙排放。 An等[4]研究低辛烷值(RON)燃料 (RON從50到77)對(duì)PPC燃燒模式的影響， 結(jié)果表明在較低的進(jìn)氣溫度下燃燒穩(wěn)定性提高， 并且多次噴射策略可以在較低的進(jìn)氣溫度下進(jìn)一步改善燃燒穩(wěn)定性。

同時(shí)， 研究表明燃料敏感性提高， 有利于改善燃料的抗爆性， 進(jìn)一步滿(mǎn)足燃料與發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)同優(yōu)化需求[5]。 Javed等[6]研究表明高敏感性燃料在低溫下反應(yīng)緩慢， 而在高溫下具有高反應(yīng)活性， 并顯示出較低敏感性燃料更強(qiáng)的負(fù)溫度系數(shù)(NTC)行為。 鄭尊清等[7]在一臺(tái)改造的單缸試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行了燃料敏感性對(duì)PPC燃燒和排放特性影響研究， 采用不同敏感性的燃料為配制的甲苯摻混燃料和市售92#汽油。 研究表明： 燃料敏感性越高， 滯燃期越長(zhǎng)， 油氣混合越充分， 預(yù)混燃燒比例越大， NOx排放越高。 燃燒重心(CA50)隨著敏感性的增加先推遲后提前， 燃料敏感性越低， 壓升率越低。 Shi等[8]在一臺(tái)光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)中測(cè)試了三種相同辛烷值， 不同敏感性的燃料PRF77(S=0)， TPRF77-a(S=3)和TPRF77-b(S=5)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒以及PPC模式下排放的影響， 結(jié)果表明較高的敏感性通常會(huì)導(dǎo)致初始燃燒時(shí)刻延遲， 滯燃期延長(zhǎng)， 延遲CA50的燃燒相位以及燃燒持續(xù)期， 對(duì)于敏感性較低的燃料會(huì)出現(xiàn)一些明亮的小斑點(diǎn)， 燃燒過(guò)程有更高的未燃碳?xì)浜虲O排放。

乙醇燃料因其可再生性和原料來(lái)源廣泛的特點(diǎn)被國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注。 目前， 汽油與乙醇的混合燃料在很多國(guó)家得到推廣應(yīng)用。 此外， 乙醇具有更高的RON值和燃料敏感性， 因此可以顯著改變?nèi)剂匣钚院兔舾行浴?Fan等[9]在光學(xué)快速壓縮機(jī)(RCM)中， 使用包含正庚烷/異辛烷/乙醇， 不同的敏感性0和8的兩種燃料， 進(jìn)行了試驗(yàn)和模擬研究， 探究其對(duì)火焰速度的影響。 結(jié)果表明， 高敏感性燃料的火焰速度比低敏感性燃料的火焰速度對(duì)壓力的依賴(lài)性更大。 Szybist等[10]為探究燃料敏感性對(duì)SI發(fā)動(dòng)機(jī)抗爆性的影響， 設(shè)計(jì)了三種燃料， RON幾乎保持恒定(RON=99.2～100)并改變S(S=0， 6.5和12)。 結(jié)果表明， 在平均指示壓力10 bar下， 抗爆性與S成反比， 其中S=0燃料抗爆性最好。 隨著負(fù)荷的增加， 趨勢(shì)發(fā)生逆轉(zhuǎn)， 并且抗爆性與燃料S成正比， 其中S=12燃油具有最高的抗爆性。

基于上述研究可知， 燃料敏感性對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程有重要影響， 但針對(duì)燃料敏感性對(duì)PPC模式下燃燒火焰發(fā)展歷程的研究較少， 相關(guān)的影響機(jī)制和規(guī)律有待探明。 因此， 本文在一臺(tái)光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)上， 選用正庚烷、 異辛烷、 乙醇燃料， 采用燃燒火焰自發(fā)光成像與燃燒自發(fā)光光譜測(cè)量方法， 研究PPC模式下燃料敏感性對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒特性和火焰發(fā)展的影響規(guī)律， 為PPC模式下燃燒控制和燃料選擇提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

試驗(yàn)裝置如圖1所示， 主要由光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)、 燃油噴射系統(tǒng)和圖像采集系統(tǒng)組成。 光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)由一臺(tái)水冷、 四缸、 直噴柴油機(jī)改造而成， 僅保留了原機(jī)的第三缸作為光學(xué)診斷的工作缸， 基本參數(shù)如表1所示。 燃燒室結(jié)構(gòu)與可視區(qū)域如圖2所示。

圖1 光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試示意圖[11]

圖2 燃燒室的結(jié)構(gòu)和視場(chǎng)示意圖

表1 光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)

試驗(yàn)過(guò)程中光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)以1 200 r·min-1的速度運(yùn)行， 博世共軌直噴系統(tǒng)提供600 bar的噴射壓力， 發(fā)動(dòng)機(jī)渦流比約為1.5。 發(fā)動(dòng)機(jī)以跳火模式運(yùn)行， 每隔20個(gè)非著火循環(huán)后有1個(gè)著火循環(huán)， 以減少石英窗熱應(yīng)力和對(duì)光學(xué)窗口的污染。 為了保證可視化范圍， 對(duì)燃燒室結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改動(dòng)設(shè)計(jì)， 導(dǎo)致改造后的幾何壓縮比為11。 為了保證PPC燃燒過(guò)程的穩(wěn)定性， 將進(jìn)氣溫度加熱至125 ℃。 根據(jù)絕熱壓縮過(guò)程計(jì)算表明， 在活塞上止點(diǎn)處壓縮溫度約900 K。

火焰自發(fā)光成像試驗(yàn)中， 燃燒室火焰的圖像信號(hào)通過(guò)加長(zhǎng)活塞頂部的石英玻璃， 經(jīng)過(guò)45°紫外反光鏡反射， 最后由高速相機(jī)記錄火焰自發(fā)光圖像。 高速相機(jī)(Photron SA5， 日本)配備尼康50 mm焦距鏡頭， 光圈數(shù)設(shè)置為F1.4。 幀速率和曝光時(shí)間設(shè)置為每秒20 000幀和50 μs。 圖像分辨率為512×512像素。

自發(fā)光光譜的試驗(yàn)過(guò)程中， 光譜儀的光纖探頭布置在環(huán)形石英窗口一側(cè)接收燃燒過(guò)程中自發(fā)光信息， 光譜儀測(cè)量范圍是275～525 nm， 分辨率為3 nm， 可以對(duì)近紫外波段的羥基(OH)， 可見(jiàn)光波段的甲醛(CH2O)， CH自由基， CO氧化連續(xù)光譜等燃燒發(fā)光光譜進(jìn)行采集。 裝有圖像增強(qiáng)器的ICCD探測(cè)器可以在納秒級(jí)門(mén)寬下捕捉光信號(hào)， 其光譜采集范圍為115～920 nm， 可滿(mǎn)足光譜信號(hào)采集的需求。

本文選用了具有相同辛烷值(RON=50)高、 低敏感性(S=6與S=0)的兩種燃料。 高敏感性S=6的燃料， 由正庚烷、 異辛烷、 乙醇按照體積分?jǐn)?shù)66.4%， 16.6%， 17%混合而成。 低敏感性S=0的燃料由正庚烷和異辛烷按體積分?jǐn)?shù)50%， 50%混合而成， 試驗(yàn)所用燃料特性如表2所示。

表2 測(cè)試燃油物理性質(zhì)

此外， 本文還研究了不同的噴油時(shí)刻(start of injection， SOI)對(duì)高、 低敏感性燃料的影響， SOI值分別為-25， -15和-5°CA ATDC， 分別對(duì)應(yīng)典型的PPC噴射時(shí)刻， PPC模式到CDC模式的過(guò)渡條件， 典型CDC噴射時(shí)刻。 具體的試驗(yàn)條件如表3所示， 其中高敏感性燃料噴油量略高以保證缸內(nèi)輸入的燃料熱值相當(dāng)。

懸臂模板主要適用于橋墩和房屋建筑等不同結(jié)構(gòu)的混凝土澆筑。由于混凝土的側(cè)壓力完全由預(yù)埋件及穿墻螺栓承擔(dān),因此，模板不必有另外加固措施,施工簡(jiǎn)單,迅速,一次澆筑高度調(diào)節(jié)范圍大,混凝土表面光潔，而且成本較少。

表3 試驗(yàn)條件

2 結(jié)果與討論

2.1 不同敏感性燃料的燃燒過(guò)程

圖3為-25°CA ATDC噴油時(shí)， 高、 低敏感性燃料的缸內(nèi)燃燒壓力、 放熱率和火焰發(fā)展圖像。 圖3(a)表明， 兩種不同敏感性燃料均能觀測(cè)到低溫和高溫放熱過(guò)程， 而且高敏感性燃料的低溫和高溫著火時(shí)刻較低敏感性燃料均推遲。 圖3(b)和(c)分別為S=0和6的燃燒火焰自發(fā)光高速成像圖。 圖中表明， 燃燒前期以藍(lán)色火焰為主， 主要原因是在-25°CA ATDC時(shí)刻噴油， 滯燃期較長(zhǎng)， 有較充足的時(shí)間形成很好的預(yù)混合氣， 因此以藍(lán)色火焰為主導(dǎo)， 從燃燒圖像中推測(cè)未生成碳煙， 后續(xù)會(huì)結(jié)合光譜進(jìn)一步分析。 燃燒后期， 高低敏感性燃料分別在10.96和9.52°CA ATDC觀測(cè)到亮黃色火焰， 表明局部過(guò)濃區(qū)可能有碳煙生成。 兩種燃料火焰發(fā)展過(guò)程相似， 都是從近壁面區(qū)域開(kāi)始著火向燃燒室中心發(fā)展， 即存在類(lèi)似火焰?zhèn)鞑ミ^(guò)程， 又在燃燒室下部未燃區(qū)域形成新的著火自燃點(diǎn)， 這一現(xiàn)象與之前PPC燃燒研究相同。 在火焰圖像紅色框中， 存在位于氣缸中心的亮黃色斑點(diǎn)， 這是由于噴油器在噴油結(jié)束后因噴油壓力過(guò)低造成部分燃油霧化不良， 油粒過(guò)大， 導(dǎo)致了噴油嘴附近碳煙的生成。 上述分析表明， 燃料敏感性對(duì)燃燒相位影響較大， 對(duì)缸內(nèi)燃燒火焰發(fā)展歷程影響很小， 不同敏感性的燃料燃燒火焰發(fā)展過(guò)程相近。

圖3 -25°CA ATDC噴油， 高低敏感性(S=0， 6)燃料對(duì)缸壓放熱率和火焰發(fā)展的影響

在-15°CA ATDC噴油時(shí)， 高、 低敏感性燃料缸壓放熱率和火焰發(fā)展圖像如圖4所示。 由圖4(a)可知， 高、 低敏感性燃料對(duì)缸壓和放熱率的影響規(guī)律與-25°CA ATDC相近， 與低敏感性燃料相比， 高敏感性導(dǎo)致高溫放熱階段滯燃期延長(zhǎng)了約3°CA。 與-25°CA ATDC噴射不同的是此時(shí)的燃燒反應(yīng)更劇烈， 放熱率峰值更高。 從圖4(b)和(c)也可以觀測(cè)到該噴射時(shí)刻下， 燃燒火焰發(fā)光更亮， 火焰占滿(mǎn)整個(gè)燃燒室區(qū)域時(shí)間約4°CA， 燃燒反應(yīng)速率比-25°CA ATDC時(shí)刻的反應(yīng)速率更快。 噴油時(shí)刻在-15°CA ATDC， 恰好位于PPC向CDC的過(guò)渡區(qū)域， 因此亮白色的火焰出現(xiàn)的更快， 表明在此噴油時(shí)刻下碳煙出現(xiàn)時(shí)刻更早。 從整體火焰發(fā)展過(guò)程看， 該噴油時(shí)刻燃料敏感性對(duì)整體火焰發(fā)展的影響與-25°CA ATDC噴油時(shí)刻下類(lèi)似。

圖4 -15°CA ATDC噴油， 高低敏感性(S=0， 6)燃料對(duì)缸壓放熱率和火焰發(fā)展的影響

在-5°CA ATDC噴油時(shí)， 高、 低敏感性燃料的缸壓、 放熱率和火焰發(fā)展情況如圖5所示。 該噴油時(shí)刻屬于典型的柴油機(jī)燃燒模式， 但是由于燃料辛烷值相對(duì)柴油更高， 因此著火滯燃期顯著延長(zhǎng)， 導(dǎo)致圖5(a)所示燃燒放熱時(shí)刻過(guò)于推遲， 放熱量很小， 缸內(nèi)燃燒壓力低。 因此， 燃料敏感性對(duì)缸壓和放熱率的影響不顯著， 沒(méi)有呈現(xiàn)更早噴射時(shí)刻下高敏感性燃料燃燒推遲的現(xiàn)象， 但是從圖5(b)和(c)的燃燒著火圖像中可以看到高敏感性燃料的火焰出現(xiàn)時(shí)刻較低敏感性燃料推遲。 圖5(b)和(c)表明與-25和-15°CA ATDC噴油時(shí)刻下的火焰發(fā)展不同， -5°CA ATDC噴油時(shí)刻下低感性燃料的燃燒初期藍(lán)色火焰首先出現(xiàn)在燃燒室中心， 之后藍(lán)色火焰從中心向周?chē)鷶U(kuò)散， 呈現(xiàn)火焰?zhèn)鞑橹鲗?dǎo)的燃燒過(guò)程。 這主要是缸內(nèi)燃燒滯后， 燃燒溫度降低， 很難形成新的自燃點(diǎn)， 只能等待火焰?zhèn)鞑ミ^(guò)程消耗未燃混合氣。 燃燒后期， 局部混合氣過(guò)濃區(qū)導(dǎo)致亮黃色火焰面積逐漸增大并向周?chē)鷶U(kuò)散。 高敏感性燃料的火焰發(fā)展過(guò)程與低敏感性燃料類(lèi)似， 但燃燒后期黃色火焰的亮度與面積減小， 這可能是高敏感性燃料增加了乙醇， 其含氧作用抑制碳煙生成并促進(jìn)了后期碳煙氧化。 此時(shí)滯燃期足夠長(zhǎng)， 混合的影響不占主導(dǎo)因素， 因此含氧燃料的氧化作用是主要因素。

圖5 -5°CA ATDC噴油， 高低敏感性(S=0， 6) 燃料對(duì)缸壓、 放熱率和火焰發(fā)展的影響

圖7 -25°CA ATDC噴油， 高低敏感性燃料強(qiáng)度的偽色圖

2.2 不同敏感性燃料的自發(fā)光光譜

圖6分別為噴油時(shí)刻-25°CA ATDC，S=0和6時(shí)火焰自發(fā)光光譜， 圖中光譜結(jié)果是5個(gè)著火循環(huán)平均所得， 且實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的光譜范圍275～525 nm滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求。 同時(shí)， 采用Savitzky-Golay濾波和三次樣條插值算法[14]， 該方法可以對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理并且提高圖像分辨率， 光譜強(qiáng)度偽色圖如圖7所示。 圖6(a)可知， 從5°CA ATDC開(kāi)始出現(xiàn)了微弱的CH (431.4 nm) 和OH (310 nm)帶狀光譜， 此時(shí)對(duì)應(yīng)圖3 (a) 的放熱過(guò)程也進(jìn)入高溫階段； 到7°CA ATDC時(shí)， OH和CH更加明顯， 表明燃燒反應(yīng)更加劇烈， 這些光譜被疊加到CO氧化連續(xù)譜 (350～500 nm之間)上。 隨曲軸轉(zhuǎn)角推遲， OH強(qiáng)度逐漸增大， 在11°CA ATDC時(shí)， OH譜帶光強(qiáng)最強(qiáng)， 且整體光譜強(qiáng)度達(dá)到最高值， 光譜區(qū)域的峰值移動(dòng)到約435nm左右。 此時(shí)燃燒放熱過(guò)程基本結(jié)束， 燃燒火焰已從藍(lán)色火焰向亮黃色火焰轉(zhuǎn)化， 此時(shí)自發(fā)光主要來(lái)自碳煙輻射， OH自由基氧化碳煙開(kāi)始被大量消耗。 在13°CA ATDC時(shí)， 總體光譜光強(qiáng)開(kāi)始降低， 光譜強(qiáng)度峰值在450 nm左右， 表明此時(shí)CO氧化過(guò)程主導(dǎo)的化學(xué)發(fā)光光譜減弱。 在20和30°CA ATDC時(shí)刻下的整體光譜趨勢(shì)與13°CA ATDC相同， 整體光譜強(qiáng)度依次降低， 此時(shí)除了碳煙輻射， OH化學(xué)發(fā)光仍存在， 這是由于OH既是高溫放熱階段的標(biāo)志也是碳煙氧化的重要組分。 由圖6(b)的S=6光譜可知， 在9°CA ATDC開(kāi)始出現(xiàn)OH和較弱的CH， 相比于S=0延遲出現(xiàn)， 這是由于高敏感性燃料延長(zhǎng)了滯燃期， 推遲了高溫反應(yīng)過(guò)程。 隨著曲軸轉(zhuǎn)角推遲， 光譜的變化趨勢(shì)與低敏感性的趨勢(shì)相同。 從波長(zhǎng)與位置來(lái)看， 前述的不同敏感性燃料火焰光譜特征可以在圖7中觀察到， 并且可以看出， 不同敏感性的燃料火焰的光譜規(guī)律類(lèi)似。 然而， 隨著敏感性的增加， 光譜強(qiáng)度峰值降低， 這是由于高敏感性燃料滯燃期延長(zhǎng)同時(shí)含有乙醇， 促進(jìn)了混合并抑制了碳煙生成， 減弱了后期的碳煙輻射[15]。

圖8(a)和(b)分別表示-15°CA ATDC時(shí)刻噴油，S=0和6時(shí)的火焰自發(fā)光光譜。 當(dāng)S=0時(shí)， 從9°CA ATDC開(kāi)始出現(xiàn)微弱的OH和CH帶狀光譜， 光譜峰值在431 nm左右。 隨著曲軸轉(zhuǎn)角推遲， OH與CH的變化趨勢(shì)與-25°CA ATDC噴油相同， 在12°CA ATDC時(shí)， OH譜帶光強(qiáng)最強(qiáng)， 仍存在較弱CH光譜譜帶， 且整體光譜強(qiáng)度達(dá)到最高值。 在16°CA ATDC時(shí)高溫放熱反應(yīng)結(jié)束， 整體光譜強(qiáng)度降低， 峰值在440 nm左右， 此時(shí)自發(fā)光主要來(lái)自碳煙輻射， 但仍存在CO氧化化學(xué)發(fā)光。 在20和30°CA ATDC時(shí)刻， 整體光譜強(qiáng)度依次降低， 峰值向更大的波長(zhǎng)移動(dòng)， 原因與-25°CA ATDC噴油時(shí)刻所述相同。 高敏感性燃料在10°CA ATDC出現(xiàn)較弱的OH與CH帶狀光譜， 相比低敏感性燃料推遲出現(xiàn)。

圖8 -15°CA ATDC噴油， 高低敏感性燃料自發(fā)光光譜

在12°CA ATDC， OH光譜強(qiáng)度達(dá)到最大， 光譜峰值在425 nm左右， 且光譜強(qiáng)度低于低敏感性燃料， 原因如上節(jié)所述。 如圖9(a)和(b)所示， 不同敏感性燃料的火焰光譜曲線類(lèi)似，隨著敏感性增大， 光譜強(qiáng)度峰值降低。 圖9與圖7相比， -15°CA ATDC噴油時(shí)的光譜強(qiáng)度高于-25°CA ATDC， 說(shuō)明在該噴油時(shí)刻下CO氧化過(guò)程與碳煙輻射更強(qiáng)。

圖9 -15°CA ATDC噴油， 高低敏感性燃料自發(fā)光光譜強(qiáng)度偽色圖

圖10 -5°CA ATDC噴油， 高低敏感性燃料自發(fā)光光譜

圖11 -5°CA ATDC噴油， 高低敏感性燃料自發(fā)光光譜強(qiáng)度偽色圖

3 結(jié) 論

在一臺(tái)光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)中， 運(yùn)用火焰自發(fā)光成像與光譜分析法， 研究燃料敏感性對(duì)部分預(yù)混壓燃和傳統(tǒng)柴油燃燒模式下燃燒特性的影響。

(1)在典型的PPC模式下 (-25°CA ATDC噴油) ， 燃料敏感性對(duì)燃燒相位影響較大， 對(duì)缸內(nèi)燃燒火焰發(fā)展歷程影響較小。 兩種燃料火焰發(fā)展過(guò)程相似， 都是從近壁面區(qū)域開(kāi)始著火向燃燒室中心發(fā)展， 即存在類(lèi)似火焰?zhèn)鞑ミ^(guò)程， 又在燃燒室下部未燃區(qū)域形成新的著火自燃點(diǎn)。 高敏感性燃料抑制了OH和CH帶狀光譜出現(xiàn)的時(shí)刻且降低了光譜強(qiáng)度。

(2)在-15°CA ATDC噴油時(shí)刻， 高低敏感性燃料對(duì)缸壓放熱率的影響規(guī)律與-25°CA ATDC相近， 但是燃燒火焰發(fā)光更強(qiáng)， 燃燒反應(yīng)更劇烈， 放熱率更高， 碳煙出現(xiàn)時(shí)刻更早。 該噴油時(shí)刻下的光譜強(qiáng)度高于PPC模式下的光譜強(qiáng)度。

(3)在-5°CA ATDC模式下， 燃料敏感性對(duì)缸壓和放熱率的影響不顯著。 燃燒初期藍(lán)色火焰首先出現(xiàn)在燃燒室中心， 之后藍(lán)色火焰從中心向周?chē)鷶U(kuò)散， 呈現(xiàn)火焰?zhèn)鞑橹鲗?dǎo)的燃燒過(guò)程； 燃燒后期， 局部混合氣過(guò)濃區(qū)導(dǎo)致亮黃色火焰面積逐漸增大并向周?chē)鷶U(kuò)散。 高、 低敏感性燃料的OH和CH帶狀光譜的出現(xiàn)時(shí)間相近。

(4)整體來(lái)看， 燃料的敏感性主要影響著火時(shí)刻和火焰自發(fā)光光譜強(qiáng)度， 對(duì)缸內(nèi)火焰發(fā)展結(jié)構(gòu)與自發(fā)光光譜特性影響很小， 火焰結(jié)構(gòu)和光譜特性主要受?chē)娪蜁r(shí)刻影響。