[发明专利]基于热重分析和气液两相计算优化实验燃油配比的方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车发动机燃烧系统光学诊断技术领域，涉及一种用于内燃机激光诱导荧光测试的多组分燃油的制备方法，特别涉及一种基于热重分析和气液两相计算优化实验燃油配比的方法。

背景技术

随着环境保护问题以及能源安全问题的日益严重，汽车工业对发动机节能与环保的要求越来越严格，这对内燃机的研发提出了越来越高的要求。作为一类重要的研究手段，内燃机燃烧光学诊断是内燃机高级研发和模拟计算的重要基础。激光诱导荧光法(LIF)是目前研究缸内混合气和燃烧过程最重要的可视化手段之一，具有无介入、瞬态测量、可以定量、精度较高并适合二维测量的特点。尤其是在对混缸内合气的定量研究中，LIF法具有显著的优势。用LIF法对混合气进行定量测量时，一般需加入特殊的荧光示踪剂，如丙酮，但实际使用的燃油的组分十分复杂，其中的芳烃等成分也有不同的荧光特性，这些成分的荧光会严重干扰燃油的分布的定量测量，因此一般的测试均采用荧光发射微弱可以忽略的饱和类烷烃替代燃油，如异辛烷或者异辛烷/正庚烷的混合物。但是替代燃油与真实燃油的挥发性存在差别，且示踪剂与替代燃油的挥发特性不同，不能同步挥发，故示踪剂在表示混合气分布方面存在明显的局限性。此外，模拟计算的发展也对用于可视化的多组分燃油的测试提出了要求。

目前，实验专用燃油的研究主要集中在优化示踪剂和燃油同步挥发方面，其方法是采用多组分燃油，针对示踪剂的挥发特性，通过调节燃油组分比例获得较好的同步挥发效果。由于连续地实时精确测量溶液内组分变化比较困难，因此挥发性研究多采用计算方式进行优化。但是这类研究得到的多组分燃油通常与真实燃油的整体挥发性有一定差距。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于热重分析和气液两相计算优化实验燃油配比的方法，能够配比出挥发特性接近真实燃油的实验专用替代燃油，该替代燃油中的示踪剂与替代燃油的对应组分具有良好的同步挥发率，提高激光诱导荧光法测量混合气的精度。

本发明所采用的技术方案是，基于热重分析和气液两相计算优化实验燃油配比的方法，首先制备样本燃油，然后，再获得目标燃油，采用热重分析与气液平衡计算交替进行的措施，获得满足要求的多组分激光诱导荧光法测试专用燃油，该方法具体按以下步骤进行：

步骤1：采用热重分析的方法，测得一种实际燃油的挥发特性曲线；

步骤2：按常用的划分方法，将燃料划分为轻、中和重三组，按体积比1∶1∶1，分别取三种分别能表征每组燃油的饱和烷烃，将该三种饱和烷烃混合配成初始测试燃油；

步骤3：采用热重实验，获得步骤2中得到的初始测试燃油的挥发特性曲线；

步骤4：将步骤3得到的初始测试燃油的挥发特性曲线与步骤1得到的实际燃油的挥发特性曲线进行对比，得到该两曲线之间的差别；

步骤5：根据步骤4得到的曲线之间的差别，确定步骤2中组成初始测试燃油的三种饱和烷烃各自的增减量，饱和烷烃的增减原则是：初始测试燃油的挥发性高于真实燃油的挥发性，则减少轻组分，增加重组分，反之，则增加轻组分，减少重组分；

步骤6：以步骤2中三种饱和烷烃的用量为基础，根据步骤5中确定的三种饱和烷烃的增减量，对该三种饱和烷烃的用量分别进行调整，并用调整后的用量配成新的测试燃油；

步骤7：采用热重实验方法，获得步骤6中新的测试燃油的挥发特性曲线，将该挥发特性曲线与步骤1得到的实际燃油的挥发特性曲线进行对比，获得该两挥发特性曲线之间的差别，根据该差别和步骤5中的增减原则确定步骤6中组成的新的测试燃油的三种饱和烷烃各自的增减量，然后，根据该增减量分别取用量增减后的三种饱和烷烃，并配成另一新的测试燃油；

步骤8：重复步骤7，直至获得的测试燃油的挥发特性曲线与步骤1中实际燃油的挥发特性曲线的差异小于5％为止，具有该特性挥发曲线的新的测试燃油即为样本燃油；

步骤9：根据步骤2划分的轻、中和重三组燃油中组分对应的示踪剂挥发特性，在步骤8获得的样本燃油中，加入调控同步挥发的烷烃，采用气液平衡方程和通用似化学活度系数进行蒸发的气液两相计算，决定加入的调控同步挥发的烷烃的量，优化同步挥发率；

步骤10：采用热重法，得到步骤9中加入调控同步挥发烷烃的样本燃油的挥发特性曲线，将该挥发特性曲线与步骤1获得的实际燃油的挥发特性曲线进行对比，找出两特性曲线之间的差别，并根据该差别，对步骤9中加入调控同步挥发烷烃的样本燃油的轻中重各组的所占比例再进行精细调节；