汽油燃料替代混合物均質(zhì)壓燃反應動力學基礎研究.pdf

1、均質(zhì)壓燃著火(HCCI)概念給出了實現(xiàn)內(nèi)燃機高效率、低污染的新途徑，是目前內(nèi)燃機燃燒學界及相關領域的研究熱點。燃料的化學反應動力學是HCCI燃燒模型的核心，對HCCI燃燒過程與排放研究起到至關重要的作用。作為內(nèi)燃機的主要燃料，汽油是一種復雜的多組分燃料，其數(shù)值模擬仍面臨著諸多基礎理論上的難題。本文對汽油燃料在均質(zhì)壓燃數(shù)值模擬中替代混合物燃燒化學反應動力學模型進行了系統(tǒng)研究。
　　 首先，以當前被廣泛應用作為汽油燃料替代混合物的基

2、礎燃料(包含異辛烷和正庚烷)為研究對象，在HCCI發(fā)動機工況下進行了針對化學反應動力學耦合計算的研究與分析。通過四種典型反應機理的計算與HCCI發(fā)動機相關實驗數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)，各反應機理在不同實驗狀況下性能各異。由此提出了適用于HCCI發(fā)動機燃燒過程的基礎燃料氧化反應的骨架機理(42種組分和71個反應)，該機理可以較準確地預測發(fā)動機HC和CO的排放，對著火時刻和燃燒速率等參數(shù)的預測精度與詳細機理模型基本相同，為耦合化學動力學機理的HCCI發(fā)

3、動機多維模型計算創(chuàng)造了必要條件。
　　 在此基礎上考慮芳香烴的重要影響，本文提出使用甲苯參比燃料(包含異辛烷、正庚烷和甲苯)作為汽油燃料替代混合物。目前甲苯參比燃料的研究正處于初級階段，其氧化反應機理大多為詳細化學動力學機理。針對HCCI燃燒工況，構建了一個甲苯參比燃料氧化反應的簡化機理(70種組分和196個反應)。此機理在激波管著火滯燃期和HCCI發(fā)動機缸內(nèi)燃燒的計算預測中均表現(xiàn)出較高的準確性。應用響應曲面法確定替代混合物組分

4、的比例，建立了四種數(shù)學模型并進行誤差分析。模型不但可以進行汽油燃料替代混合物組分比例的確定，而且能夠較為準確地預測燃料的研究辛烷值RON和馬達辛烷值MON。
　　 為了評價替代混合物對汽油燃料的預測效果，將基礎燃料、甲苯參比燃料與汽油燃料進行了對比研究。在激波管著火滯燃期和HCCI發(fā)動機工況條件下，甲苯參比燃料對于汽油的預測計算均是令人滿意的，而基礎燃料則表現(xiàn)出放熱率較低的情況。甲苯在燃燒過程中產(chǎn)生的苯甲基與HO2反應生成大量O