活化熱氛圍下甲醇低溫氧化機(jī)理研究.pdf

1、由于化石燃料過(guò)度使用帶來(lái)的能源危機(jī)及環(huán)境問(wèn)題，已日漸制約著人類的發(fā)展，探尋節(jié)能減排技術(shù)已成為刻不容緩的大事?？煽貕喝既紵且环N能同時(shí)提高內(nèi)燃機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性的高效清潔燃燒模式，但著火時(shí)刻和燃燒速率控制是其應(yīng)用的關(guān)鍵和難點(diǎn)。由于氣缸內(nèi)熱廢氣可有效地影響了壓縮過(guò)程中混合氣的溫度和活性物質(zhì)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(nèi)混合氣活性物質(zhì)成分及其濃度變化歷程對(duì)于探尋CAI燃燒控制策略十分必要。
　　

2、 本文在一臺(tái)Ricardo單缸試驗(yàn)汽油機(jī)上，綜合利用缸內(nèi)取樣、DNPH衍生化法及高效液相色譜等技術(shù)手段對(duì)甲醇和汽油低溫氧化過(guò)程中的醛酮類物質(zhì)濃度變化歷程進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，甲醇及汽油燃燒熱廢氣中含有多種醛酮類物質(zhì)，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(guò)程中，甲醛濃度均呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，表明其在壓縮過(guò)程初期參與了缸內(nèi)氧化反應(yīng)而被消耗，隨著缸內(nèi)混合氣溫度和壓力的升高，大量燃料參與氧

3、化過(guò)程又重新生成了甲醛；相同工況下，甲醇燃料壓縮過(guò)程中檢測(cè)到的甲醛濃度高于汽油，在壓縮過(guò)程前期可提供更多的活性物質(zhì)，助燃作用更加明顯，是其著火時(shí)刻較早的原因之一。
　　 此外，利用化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)軟件CHEMKIN對(duì)現(xiàn)有甲醇詳細(xì)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理進(jìn)行研究和分析，計(jì)算結(jié)果表明，現(xiàn)有甲醇機(jī)理與實(shí)測(cè)低溫階段甲醛濃度變化歷程存在差異。本文在前期缸內(nèi)取樣試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，對(duì)甲醇低溫機(jī)理中的關(guān)鍵反應(yīng)速率進(jìn)行了修正，經(jīng)驗(yàn)證修正機(jī)理低溫階段甲醛濃度歷

4、程及著火時(shí)刻與試驗(yàn)結(jié)果更為吻合。
　　 本課題利用修正機(jī)理就關(guān)鍵物質(zhì)濃度對(duì)甲醇低溫氧化過(guò)程的影響進(jìn)行了模擬研究。研究結(jié)果表明，甲醛初始濃度從0ppm增加到2ppm使著火始點(diǎn)提前了近3°CA，而從2ppm增加到20ppm時(shí)著火時(shí)刻提前不到1°CA，說(shuō)明低濃度甲醛即可對(duì)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(guò)程中的助燃作用體現(xiàn)在：1mol甲醛消耗將帶動(dòng)4mol O2消耗，并為缸內(nèi)提供2mol H2O2、HO2及CH2O