锥形量热仪检测汽车油品燃烧特性的试验过程

本文中选用试验油品均为汽车上常见的油品，分别为手动变速箱油(ATF)、自动变速箱油(CVTF)、汽车防冻液(JHOA)以及汽车润滑油(PAG)。

研究在锥形量热仪上开展，该研究设备能够重现真实着火情形，并具有可重复性。锥形量热仪主要用于评估可燃固体材料，但一些材料例如聚烯烃在测试过程中会发生熔化成为液体进行燃烧，因此该实验设备也能够用来评判可燃液体物质燃烧。研究表明油盘形状对点燃时间没有影响，在实验前按照标准用锡箔纸对油盘内层进行包裹，为了便于操作，选取方形油盘(10cm×10cm)进行燃烧测试。

为了得到汽车上典型油品在这些高温辐射环境下的着火危险等级，我们利用锥形量热仪开展外部辐射下测试试验，选取的辐射强度为20kW/m2、30kW/m2、40kW/m2三种工况进行试验研究。实验所使用油品的体积为约30ml。锥形量热仪的辐射强度通过辐射流量仪器校准以给出设定得入射强度。在测试过程中我们主要搜集的参数有：点燃时间(TTI)、热释放速率(HRR)、放热总量(THR)等。

锥形量热仪的热通量通过热流计校准以给出设定的入射通量，辐射强度稳定后，将乘放油品的油盘放置于称重传感器上，撤离挡板打开电火花同时启动程序开始实验。点燃时间为实验样品从放置于外部热通量下至材料有明显发光火焰中间的时间。

当样品暴露于辐射源下一段时间后，液体温度增加，可以看到液体表面有气体蒸发出来，样品发生汽化，当可燃气体浓度增加到一定程度后，在电火花的作用下，样品首先发生闪燃，随后熄灭，随着热量不断积聚，汽化加剧，可燃气体浓度加大，有明火出现，样品被引燃。在燃烧初期火焰较小，有多个火苗，随着时间的增长，火焰持续蔓延燃烧加剧，火苗逐渐凝聚成一股，液体温度不断增加达到油品的沸点，样品发生沸腾，伴随着嘶嘶的声音，可以观测到有油品随火焰从盘中沸腾溢出。