汽油燃料替代混合物化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型研究.pdf

1、均質(zhì)充量壓縮著火燃燒（HomogeneousChargeCompressionIgnition,HCCI）因其具有燃燒效率高以及污染物排放低等優(yōu)點(diǎn)，成為現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外內(nèi)燃機(jī)界研究的焦點(diǎn)問(wèn)題。HCCI燃燒方式與傳統(tǒng)的汽油機(jī)和柴油機(jī)的燃燒方式有著本質(zhì)上的區(qū)別，在其燃燒過(guò)程中，化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)起著主導(dǎo)的作用。汽油是一種由幾百種碳?xì)浠衔锼M成的復(fù)雜混合物，需要用只包括有限數(shù)目組分的汽油替代混合物來(lái)對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬。本文將以包含正庚烷、異辛烷、甲苯和

2、二異丁烯四種組分的汽油替代混合物作為對(duì)象進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究。
　　首先，以汽油替代混合物中烯烴的代表組分二異丁烯（Diisobutylene,DIB）作為研究對(duì)象，在HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)工況下進(jìn)行了二異丁烯的燃料特性計(jì)算，同時(shí)運(yùn)用路徑分析和敏感性分析的方法進(jìn)行了二異丁烯的化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究，得到了二異丁烯的重要反應(yīng)、組分以及反應(yīng)路徑圖。二異丁烯主要有燃料的脫氫反應(yīng)和燃料的直接分解反應(yīng)兩條反應(yīng)路徑。在二異丁烯的脫氫反應(yīng)路徑中，首先與羥基發(fā)

3、生反應(yīng)，生成三種同分異構(gòu)體JC8H15-A、JC8H15-B、JC8H15-D，DMPD13、DMPD13-E、DMPD13O、DMPD13HO、DMPD13CO等是二異丁烯燃燒過(guò)程中脫氫反應(yīng)路徑的重要中間產(chǎn)物。而在二異丁烯的直接分解反應(yīng)中，二異丁烯通過(guò)重要的分解反應(yīng)JC8H16=IC4H7+TC4H9直接將燃料分解成兩個(gè)C4分子，之后再通過(guò)幾步反應(yīng)就生成大量的C1-C3小碳分子。
　　在此基礎(chǔ)上，以二異丁烯為烯烴的代表組分加入到

4、甲苯摻比燃料（TolueneReferenceFuel，簡(jiǎn)稱TRF）中組成TRF/DIB四元汽油替代混合物，針對(duì)HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)使用工況，構(gòu)建了一個(gè)新的TRF/DIB簡(jiǎn)化化學(xué)動(dòng)力學(xué)機(jī)理，包含103種組分和199個(gè)反應(yīng)。對(duì)所構(gòu)建的簡(jiǎn)化機(jī)理進(jìn)行了三元燃料TRF在1.5～2MPa和4.5～6MPa壓力下和四元燃料在10bar、30bar、50bar壓力下的激波管實(shí)驗(yàn)著火延遲時(shí)間的驗(yàn)證，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合得比較好；同時(shí)，該機(jī)理的模擬結(jié)果與HC