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一种针对车用 发动机的 汽油 抗爆性评价方法

阅读：576发布：2020-05-13

专利汇可以提供一种针对车用发动机的汽油抗爆性评价方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明为解决现有汽油抗爆性评价指标精确性差、存在局限性等问题，提供了一种更精确、具体的抗爆性评价方法，所述的一种针对车用发动机的汽油抗爆性评价方法其特征在于：通过计算对比特定边界条件下两种燃料的键能，来确定末端混合气自燃时燃料化合键断键情况，从化合键键能的角度即计算燃料自燃临界累加键能确定爆震发生级数，在给定发动机类型后，根据发动机最易爆震工况点的燃料着火边界条件选择对应爆震级数的燃料，达到避免发动机发生爆震的目的。，下面是一种针对车用发动机的汽油抗爆性评价方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种针对车用发动机的汽油抗爆性评价方法其特征在于：通过计算对比特定边界条件下两种燃料的键能，来确定末端混合气自燃时燃料化合键断键情况，得出爆震发生的键能级数，根据爆震级数针对发动机选取合适的燃料；具体包括一下步骤：
a)在给出一种类型发动机D时，使用正庚烷、异辛烷调配基础燃料F1(PRF)，正庚烷的摩尔分数由小至大，直至基础燃料在发动机D最易发生爆震的工况点刚好发生爆震，则最易发生爆震的工况点的缸内温度T、压力P、燃烧室容积V以及滞燃期τi、火焰前锋传播到末端混合气的时间τs已知，分别计算异辛烷和正庚烷的当量比
b)使用chemkin 软件对a)中基础燃料F1(PRF)进行着火过程仿真模拟，其中设置边界条件为：温度T、压力P、燃烧室容积V，令加热时间T>τi+τs,异辛烷和正庚烷的当量比分别为若着火时刻t≤τi+τs,认为模型可靠；
c)调配正戊烷、正庚烷混合燃料F2，正戊烷摩尔分数为w％(w初始值设为1)；
d)使用chemkin软件对混合燃料F2进行着火过程仿真模拟，其中设置边界条件为：温度T、压力P、燃烧室容积V，加热时间T>τi+τs,保证正庚烷的当量比为
e)着火时刻t≤τi+τs是否成立，如果不成立令w＝w+1返回d)，如果成立，说明基础燃料F1(PRF)和混合燃料F2的起燃特性相同，进行下一步；
f)分别计算出正庚烷的当量比为时基础燃料F1(PRF)和混合燃料F2中异辛烷的物质的量no和正戊烷物质的量np；
g)对异辛烷各化学键根据键能BE(Bond Energy)由低到高的顺序进行编号A1、A2、A3...Ai...，对正戊烷各化学键根据键能BE(Bond Energy)由低到高的顺序进行编号B1、B2、B3...Bj...，用BEAi、BEAj表示键Ai、键Bj的键能；
h)选取A类键(A1、A2、A3...)和B类键(B1、B2、B3...)中键能相等的键即BEAa＝BEBl、BEAb＝BEBm、BEAc＝BEBn……(ai)计算其中，xi为一个异辛烷分子中键能为BEAi的
键Ai的个数；yj为一个正戊烷分子中键能为BEBj的键Bj的个数；
j)分别令N和M等于a和l、b和m、c和n…，直至Eo＝Ep，确定Eo＝Ep时的键编号Ag，此时异辛烷和正戊烷起燃特征相同是因为Eo＝Ep，即键能小于等于BEAg的键发生断裂燃料自燃；
k)对正庚烷各化学键根据键能BE(Bond Energy)由低到高的顺序进行编号C1、C2、C3...，设所有的C类键(C1、C2、C3...)中键能小于等于BEAg的键有S种(燃料着火时均发生断键)，计算
其中，zi为一个正庚烷分子中键能为BECi的键Ci的个数；
l)定义Eo+En＝Ep+En＝E为爆震级数；
m)在给出任意一种燃料F3时，通过上述a)-l)计算出燃料F3的爆震级数Er；
n)如果爆震级数Er小于爆震级数E，则燃料F3在该发动机D上使用时不会发生爆震，否则燃料F3在该发动机D上使用时会发生爆震。

说明书全文

一种针对车用发动机的 汽油 抗爆性评价方法

技术领域

[0001] 本发明属于车用燃油领域，具体设计一种针对车用发动机的汽油抗爆性评价方法。

背景技术

[0002] 爆震是一种点燃式内燃机的不正常燃烧现象,汽油机发生爆震会导致以下问题：(1)附面层破坏，气缸、活塞传热增加，发动机过热；(2)压力升高率、峰值压力增加，零件所受应力增加；(3)燃烧恶化，输出功率和热效率降低。鉴于爆震的危害，汽油行业将抗爆性归纳为汽油重要的性质之一，目前研究辛烷值(RON)和发动机辛烷值(MON)是表征燃料抗爆质量的指标,这些辛烷值指标在过去与发动机性能有相当好的相关性。但近年来，受严格的燃油经济性标准以及排放法规的影响,发动机技术有了很大的进步，这种相关性出现了相当大的漂移。随着研究的深入，越来越多的结果表明直接用RON或者MON表示燃料的抗爆性并不够充分，因此，研究者相继提出使用辛烷值敏感性OS(Octane sensitivity)、辛烷值指数OI(Octane index)来表示汽油的抗爆性，其中OS＝RON-MON，OI＝RON-K*OS(K是与发动机工况相关的一个常数)，虽然OS和OI相比于RON和MON能更好的表示燃油的抗爆性，但是OS和OI仍然是基于RON和MON提出的,有一定的误差。因此，寻找一种针对车用发动机更准确、更直接的评价汽油抗爆性方法尤为重要。

[0003] 准确评价汽油的抗爆性能够：

[0004] 1.降低爆震产生的概率，有利于发动机运行的稳定性。

[0005] 2.提高发动机的热效率,从而提高发动机的经济性。

[0006] 3.有利于开展针对不同型号发动机的燃料设计。

[0007] 4.为发动机压缩比的继续提高提供可能，便于发动机小型化、轻量化设计。

发明内容

[0008] 本发明为解决现有汽油抗爆性评价指标精确性差、存在局限性等问题，提供了一种更精确、具体的抗爆性评价方法。

[0009] 本发明提出了一种针对车用发动机的汽油抗爆性评价方法其特征在于：通过计算对比特定边界条件下两种燃料的键能，来确定末端混合气自燃时燃料化合键断键情况，得出爆震发生的键能级数，根据爆震级数针对发动机选取合适的燃料；具体包括一下步骤：

[0010] a)在给出一种类型发动机D时，使用正庚烷、异辛烷调配基础燃料F1(PRF)，正庚烷的摩尔分数由小至大，直至基础燃料在发动机D最易发生爆震的工况点刚好发生爆震，则最易发生爆震的工况点的缸内温度T、压力P、燃烧室容积V以及滞燃期τi、火焰前锋传播到末端混合气的时间τs已知，分别计算异辛烷和正庚烷的当量比

[0011] b)使用chemkin 软件对a)中基础燃料F1(PRF)进行着火过程仿真模拟，其中设置边界条件为：温度T、压力P、燃烧室容积V，令加热时间T>τi+τs,异辛烷和正庚烷的当量比分别为若着火时刻t≤τi+τs,认为模型可靠；

[0012] c)调配正戊烷、正庚烷混合燃料F2，正戊烷摩尔分数为w％(w初始值设为1)；

[0013] d)使用chemkin软件对混合燃料F2进行着火过程仿真模拟，其中设置边界条件为：温度T、压力P、燃烧室容积V，加热时间T>τi+τs,保证正庚烷的当量比为[0014] e)着火时刻t≤τi+τs是否成立，如果不成立令w＝w+1返回d)，如果成立，说明基础燃料F1(PRF)和混合燃料F2的起燃特性相同，进行下一步；

[0015] f)分别计算出正庚烷的当量比为时基础燃料F1(PRF)和混合燃料F2中异辛烷的物质的量no和正戊烷物质的量np；

[0016] g)对异辛烷各化学键根据键能BE(Bond Energy)由低到高的顺序进行编号A1、A2、A3...Ai...，对正戊烷各化学键根据键能BE(Bond Energy)由低到高的顺序进行编号B1、B2、B3...Bj...，用BEAi、BEAj表示键Ai、键Bj的键能；

[0017] h)选取A类键(A1、A2、A3...)和B类键(B1、B2、B3...)中键能相等的键即BEAa＝BEBl、BEAb＝BEBm、BEAc＝BEBn……(a

[0018] i)计算其中，xi为一个异辛烷分子中键能为BEAi的键Ai的个数；yj为一个正戊烷分子中键能为BEBj的键Bj的个数；

[0019] j)分别令N和M等于a和l、b和m、c和n…，直至Eo＝Ep，确定Eo＝Ep时的键编号Ag，此时异辛烷和正戊烷起燃特征相同是因为Eo＝Ep，即键能小于等于BEAg的键发生断裂燃料自燃；

[0020] k)对正庚烷各化学键根据键能BE(Bond Energy)由低到高的顺序进行编号C1、C2、C3...，设所有的C类键(C1、C2、C3...)中键能小于等于BEAg的键有S种(燃料着火时均发生断键)，计算

[0021]

[0022] 其中，zi为一个正庚烷分子中键能为BECi的键Ci的个数；

[0023] l)定义Eo+En＝Ep+En＝E为爆震级数；

[0024] m)在给出任意一种燃料F3时，通过上述a)-l)计算出燃料F3的爆震级数Er；

[0025] n)如果爆震级数Er小于爆震级数E，则燃料F3在该发动机D上使用时不会发生爆震，否则燃料F3在该发动机D上使用时会发生爆震。附图说明

[0026] 图1为本发明确定断键总键能流程图；

[0027] 图2为本发明最终确定爆震级数流程图。

具体实施方式

[0028] 下面结合附图对本发明作详细的描述：

[0029] 在给出一种类型发动机D时，使用正庚烷、异辛烷调配基础燃料F1(PRF)，正庚烷的摩尔分数由小至大，直至基础燃料在发动机D最易发生爆震的工况点刚好发生爆震，则最易发生爆震的工况点的缸内温度T、压力P、燃烧室容积V以及滞燃期τi、火焰前锋传播到末端混合气的时间τs已知，分别计算异辛烷和正庚烷的当量比使用chemkin软件对基础燃料F1(PRF)进行着火过程仿真模拟，其中设置边界条件为：温度T、压力P、燃烧室容积V，令加热时间T>τi+τs,异辛烷和正庚烷的当量比分别为若着火时刻t≤τi+τs,认为模型可靠；调配正戊烷、正庚烷混合燃料F2，正戊烷摩尔分数为w％(w初始值设为1)；使用chemkin软件对混合燃料F2进行着火过程仿真模拟，其中设置边界条件为：温度T、压力P、燃烧室容积V，加热时间T>τi+τs,保证正庚烷的当量比为判断着火时刻t≤τi+τs是否成立，如果不成立令w＝w+1继续进行计算，直至着火时刻t≤τi+τs，此时说明基础燃料F1(PRF)和混合燃料F2的起燃特性相同；分别计算出正庚烷的当量比为时基础燃料F1(PRF)和混合燃料F2中异辛烷的物质的量no和正戊烷物质的量np；对异辛烷各化学键根据键能BE(Bond Energy)由低到高的顺序进行编号A1、A2、A3...Ai...，对正戊烷各化学键根据键能BE(Bond Energy)由低到高的顺序进行编号B1、B2、B3...Bj...，用BEAi、BEAj表示键Ai、键Bj的键能；选取A类键(A1、A2、A3...)和B类键(B1、B2、B3...)中键能相等的键即BEAa＝BEBl、BEAb＝BEBm、BEAc＝BEBn……(a

[0030] 计算其中，xi为一个异辛烷分子中键能为BEAi的键Ai的个数；yj为一个正戊烷分子中键能为BEBj的键Bj的个数；分别令N和M等于a和l、b和m、c和n…，直至Eo＝Ep，确定Eo＝Ep时的键编号Ag，此时异辛烷和正戊烷起燃特征相同是因为Eo＝Ep，即键能小于等于BEAg的键发生断裂燃料自燃；对正庚烷各化学键根据键能BE(Bond Energy)由低到高的顺序进行编号C1、C2、C3...，设所有的C类键(C1、C2、C3...)中键能小于等于BEAg的键有S种(燃料着火时均发生断键)，

[0031] 计算其中，zi为一个正庚烷分子中键能为BECi的键Ci的个数；定义Eo+En＝Ep+En＝E为爆震级数；

[0032] 在给出任意一种燃料F3时，通过上述a)-l)计算出燃料F3的爆震级数Er；如果爆震级数Er小于爆震级数E，则燃料F3在该发动机D上使用时不会发生爆震，否则燃料F3在该发动机D上使用时会发生爆震。

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