什么是等容燃烧法？

问：什么是等容燃烧法？

答：等容燃烧法也叫恒容燃烧法或定容燃烧法，缩写为CVCC。顾名思义，等容燃烧是指燃烧室容积不变的一种燃烧测试方法，区别于柴油十六烷值测试中的发动机法（马达法）。发动机法采用可变压缩比的标准单缸发动机，通过校准后的手轮来调节发动机的压缩比。使被测试燃料处于两种标准燃料ID（燃烧延迟时间）范围之内，再通过内差计算公式，计算得出被测燃料的十六烷值（CN值）。该方法是目前最古老的一种柴油十六烷值检测手段，可追溯于20世纪30年代。根据ASTM D613（GB/T386）标准做出的精度声明，其经典的测量范围仅为40CN~56CN，并且重复性和再现性误差极大。（ASTM D613（GB/T386）标准。（点击蓝色文字，可直达下载页面查看）

随着技术的进步与发展，1990年美国西南研究院研发出全世界第一台CVCC等容燃烧法设备（IQT™），它采用恒定容积燃烧室，燃烧      室具有可控、恒温、恒压的设计。测试前，先将燃烧室加热至指定温度后（恒温），再将压缩空气注入其中（恒压）。测试时，燃料通过喷油注射泵被喷入燃烧室内，计算机记录喷嘴开启时间。注入后，燃烧室内压力开始减小。压力的下降是由于喷射燃料的蒸发冷却，燃料与空气混合是物理延迟过程的一部分。 一旦开始持续燃烧，燃烧室内的压力会迅速增加。燃烧室中的传感器会记录下压力暴增的时间。 两次记录的时间差即该燃料从喷射到燃烧的延迟时间（ID），再通过推导公式导出该燃料的十六烷值（CN值），如右图所示，蓝色曲线为燃烧室内部压力曲线，黄色曲线为喷嘴喷针的位移曲线，横坐标为事件发生的时间（即延迟时间）单位为毫秒（ms），纵坐标（左）为燃烧室内部压力值（PSI），纵坐标（右）为喷嘴喷针位移值（英寸）。

  由图可见燃料被喷入燃烧室的过程中，当时间为0~1.5ms喷嘴喷针位移为0（黄色曲线），当时间到达1.5ms时，喷嘴位移曲线（黄色）突然增高，说明此时喷嘴发生了喷射的动作。而在时间为0~6.2ms内，燃烧室内部压力曲线（蓝色），并未发生较大变化，始终保持310PSI。而当时间超过6.2ms时，燃烧室内部压力曲线（蓝色），突然增高，说明此时燃烧室内部产生爆燃。即喷油开始时间为1.5ms处，燃料爆燃时间为6.2ms处，则计算机可得出该燃料的燃烧延迟时间(从喷油至燃烧的时间)为6.2-1.5=4.7ms，从而推导出该燃料的十六烷值（DCN）。

  等容燃烧法相比于传统发动机法的优点在于，能够更加快速（通常发动机法检测一个燃料样品，需要约1小时，而等容燃烧法约为25分钟），更加精确（等容燃烧法的测试精度、重复性、再现性等均优于马达法，可参见用户问答——《IQT十六烷值机与CFR发动机测试结果偏差如何？》）如左图所示。

中石化北京石油化工科学研究院（北京石科院），2013完成了等容燃烧法标准ASTM D 6890 的审核、转版、申报工作，于2014年由国家能源部发布为石化行业标准NB/SH T 0883-2014。（点击蓝色文字，可直达下载页面查看） IQT™十六烷值机，也是至今为止，全球唯一一款符合该方法的十六烷值检测设备。