活化熱氛圍下甲醇低溫氧化機理研究.pdf

1、由于化石燃料過度使用帶來的能源危機及環(huán)境問題，已日漸制約著人類的發(fā)展，探尋節(jié)能減排技術已成為刻不容緩的大事?？煽貕喝既紵且环N能同時提高內燃機燃油經(jīng)濟性和排放性的高效清潔燃燒模式，但著火時刻和燃燒速率控制是其應用的關鍵和難點。由于氣缸內熱廢氣可有效地影響了壓縮過程中混合氣的溫度和活性物質濃度，可作為間接控制CAI燃燒的有效手段。因而，研究熱廢氣狀態(tài)下缸內混合氣活性物質成分及其濃度變化歷程對于探尋CAI燃燒控制策略十分必要。
　　

2、 本文在一臺Ricardo單缸試驗汽油機上，綜合利用缸內取樣、DNPH衍生化法及高效液相色譜等技術手段對甲醇和汽油低溫氧化過程中的醛酮類物質濃度變化歷程進行了試驗研究。試驗結果表明，甲醇及汽油燃燒熱廢氣中含有多種醛酮類物質，其中，甲醛和乙醛含量較多，且因甲醛生成歷程不同，甲醇中的甲醛含量高于汽油。在壓縮過程中，甲醛濃度均呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，表明其在壓縮過程初期參與了缸內氧化反應而被消耗，隨著缸內混合氣溫度和壓力的升高，大量燃料參與氧

3、化過程又重新生成了甲醛；相同工況下，甲醇燃料壓縮過程中檢測到的甲醛濃度高于汽油，在壓縮過程前期可提供更多的活性物質，助燃作用更加明顯，是其著火時刻較早的原因之一。
　　 此外，利用化學反應動力學軟件CHEMKIN對現(xiàn)有甲醇詳細反應動力學機理進行研究和分析，計算結果表明，現(xiàn)有甲醇機理與實測低溫階段甲醛濃度變化歷程存在差異。本文在前期缸內取樣試驗結果的基礎上，對甲醇低溫機理中的關鍵反應速率進行了修正，經(jīng)驗證修正機理低溫階段甲醛濃度歷

4、程及著火時刻與試驗結果更為吻合。
　　 本課題利用修正機理就關鍵物質濃度對甲醇低溫氧化過程的影響進行了模擬研究。研究結果表明，甲醛初始濃度從0ppm增加到2ppm使著火始點提前了近3°CA，而從2ppm增加到20ppm時著火時刻提前不到1°CA，說明低濃度甲醛即可對甲醇低溫氧化及后續(xù)著火產(chǎn)生明顯的影響；甲醛在低溫氧化過程中的助燃作用體現(xiàn)在：1mol甲醛消耗將帶動4mol O2消耗，并為缸內提供2mol H2O2、HO2及CH2O