随着对发动机着火性能要求的不断提升和对环境保护的愈发重视,燃料的辛烷值、十六烷值等着火性能指数以及颗粒物排放指标成为了学者们关注和研究的热点。本文采用了定容燃烧装置,基于对着火延迟、燃烧延迟、缸压曲线的测试以及放热率曲线的计算,来对比分析了燃料的着火特性;同时,基于燃烧器稳定滞止火焰平台和扫描电迁移率粒径谱仪,来研究层流预混火焰中生成的碳烟颗粒的粒径分布演变。针对环己烷、苯两种C6环烃以及它们的衍生物——甲基环己烷和甲苯,同时将正己烷作为对照进行参考,分别定量分析了实验工况和分子结构对它们的着火和成烟过程的影响,为实现优化燃烧和降低排放作出了一定的贡献。主要得出以下结论:1)缸内温度、缸内压力对燃料的着火特性影响较大,缸内温度的升高和缸内压力的增大都会导致着火延迟和燃烧延迟明显缩短。缸内温度的升高会使瞬间最大放热率增大,而缸内压力的增加会使其略微减小。此外,喷油脉宽、喷油压力对燃料的着火特性影响相对较小。对于三种烷烃燃料着火能力排名为:正己烷>甲基环己烷>环己烷,说明了直链烷烃相比环链烷烃更容易发生裂解,而甲基基团则能一定程度上加快环链烷烃的裂解速度。仅环己烷在缸内温度大于898 K被观察到负温度系数现象。2)对于不同掺混比例的苯/正十二烷、甲苯/正十二烷混合燃料,发现甲苯混合燃料的着火能力略强于苯混合燃料。在对应的掺混比下,苯混合燃料呈现出较低的瞬时最大放热率和较长的放热持续时间。两种混合燃料在掺混比例较大时均存在两段放热过程。3)当量比均为2的正己烷、环己烷、甲基环己烷层流预混火焰的碳烟颗粒粒径分布均随着停留时间的增长,由单峰分布演变为双峰分布。正己烷火焰的碳烟成核和生长晚于环己烷和甲基环己烷火焰;甲基环己烷火焰在碳烟生成初期呈现出最大的粒径跨度和最大的碳烟总体积分数;然而在停留时间较长时,正己烷和环己烷火焰的成核强度都超过了甲基环己烷。这说明了环链烷烃的成烟倾向强于直链烷烃,而环烷烃上的甲基基团进一步地促进了碳烟的生成。4)苯和甲苯层流预混火焰在高低当量比(分别为2和1.75)下的碳烟颗粒粒径分布在各停留时间下均呈现双峰分布。甲苯火焰的成烟倾向强于苯火焰,苯火焰仅在当量比较低以及停留时间较短时,其碳烟成核和颗粒生长强度略微大于甲苯火焰。高当量比工况下的碳烟颗粒粒径分布曲线相比于低当量比的工况有着更深的波谷、更大的粒径跨度、更小的颗粒总数密度以及更大的颗粒总体积分数。结果表明,苯环上的甲基基团同样进一步地促进了碳烟的生成,当量比的增长会大幅度增加火焰的成烟倾向。