内燃机燃料化学动力学机理的研究进展

综述了国内外构建甲醇、乙醇、正庚烷(替代柴油)、异辛烷(替代汽油)、癸酸甲酯(替代生物柴油)等内燃机燃料详细化学动力学机理的研究进展.介绍了国际燃烧学界和反应动力学界对复杂反应体系的反应机理进行简化处理的主要方法,以及运用这些方法所取得的研究成果,比较分析了不同机理简化方法的理论基础和优缺点.鉴于代用燃料常采用掺烧方法...     

甲醇—异辛烷混合燃料滞燃期研究

对Curran的异辛烷详细化学动力学机理和Li的甲醇化学动力学机理进行了甲醇着火滞燃期特性对比研究,发现Curran异辛烷机理基本能反映甲醇的自燃着火过程。基于此,利用Curran异辛烷机理对甲醇—异辛烷混合燃料在初始温度为600 K~1 600 K、压力为1.0 MPa~4.0 MPa、当量比为0.3~1.5范围内的着火滞燃期特性进行了计算研究,分析燃料特性和初始条件对混合燃料滞燃期的影响。结果表明,初始温度对甲醇—异辛烷混合燃料的滞燃期影响较大,当初始温度增加时,滞燃期大幅缩短;部分掺醇混合燃料(掺醇率低于25%)中甲醇含量对燃料滞燃期的影响因温度范围的不同而不同,在850 K以下甲醇比率增加使混合燃料滞燃期延长,在850 K以上甲醇比率增加使其滞燃期缩短。     

甲醇—异辛烷/正庚烷混合燃料滞燃期特性的数值研究

基于甲醇、异辛烷和正庚烷的详细化学动力学机理,对甲醇、异辛烷、正庚烷及其构成的混合燃料的滞燃期进行了计算研究。研究表明:温度对滞燃期的影响最大,异辛烷和正庚烷燃烧有着明显的负温度系数现象,而甲醇燃烧则没有这一特征;对于甲醇—异辛烷/正庚烷混合燃料,当初始温度小于1000 K时,混合燃料滞燃期随甲醇含量的增加而延长,当初始温度大于1000 K时,混合燃料滞燃期随甲醇含量的增加而缩短;随着混合燃料中甲醇含量的增加,燃料滞燃期的负温度系数特性明显减弱,当甲醇摩尔分数大于85%时,混合燃料滞燃期的负温度系数现象消失;压力对滞燃期的影响也比较明显,在不同的初始温度下,压力对异辛烷和正庚烷滞燃期的影响程度不同;当量比对甲醇、异辛烷和正庚烷的影响特性不同,甲醇的滞燃期随当量比的增加而缩短,当初始温度小于1200 K时,异辛烷和正庚烷的滞燃期随当量比的增加而缩短,当初始温度大于1200 K时,其滞燃期随当量比的增加而延长。根据滞燃期的计算值,对滞燃期公式进行了改进,提出了可以准确计算异辛烷和正庚烷不同当量比燃烧时的滞燃期公式和可以计算甲醇、异辛烷、正庚烷混合燃料滞燃期的经验公式。     

发动机压缩燃烧中二甲醚燃烧机理简化研究

详细化学反应动力学模型与多维数值计算流体力学直接耦合会导致计算量过大以及计算时间过长的问题,所以由详细模型获得一个简化模型是十分必要的。文章通过利用主要反应路径分析、反应速率敏感性分析,对详细机理进行简化分析。通过分析得到了一个包含29种组分、38步基元反应的二甲醚简化机理。采用简化机理计算的燃料着火滞燃期、缸内温度、压力以及重要中间组分的浓度与试验值以及详细机理的计算值均比较吻合。     

柴油-甲醇混合燃料多环芳香烃形成的影响因素研究

以柴油-甲醇燃料为研究对象,探究柴油-甲醇混合燃料燃烧对多环芳香烃(PAHs)生成的影响规律.将AVL-Fire和Chemkin耦合,构建正庚烷-甲苯-PAHs化学反应动力学机理并验证,采用Chemkin中的均质零维反应模型进行仿真模拟,研究了柴油-甲醇混合燃料不同掺混比、初始温度、初始压力、当量比对多环芳香烃苯、萘、...     

生物柴油—柴油混合燃料喷雾液滴尺寸数目分布的理论预测

运用最大熵原理和质量守恒定律导出的喷雾液滴尺寸分布函数,建立了生物柴油—柴油混合燃料的喷雾液滴尺寸分布模型,对柴油、生物柴油—柴油混合燃料进行了模拟计算,并与试验结果进行了对比分析。结果表明,随着生物柴油掺混比的增大,燃料黏度增大,喷雾锥角变小,索特平均直径增大,计算数据与试验数据吻合很好。     

二甲醚/甲醇混合燃料燃烧数值模拟研究

均质充量压缩着火燃烧(HCCI)技术的提出为内燃机的发展开辟了一种更为节能高效、绿色环保的新模式,着火性能差异较大的两种燃料掺混是实现均质混合压燃着火控制的有效方法。文章利用CHEMKIN化学反应动力学模拟软件对二甲醚(DME)/甲醇混合燃料均质混合压燃燃烧过程进行了数值模拟研究,重点分析了燃料掺混比、过量空气系数、发动机转速以及进气温度对HCCI发动机燃烧特性的影响规律。     

柴油机在高原地区燃用混合燃料的试验研究

在高原地区对1台4100QB—2柴油机燃用生物柴油与柴油不同掺混比的混合燃料进行了台架试验。分析了混合燃料的物性,根据其物性和掺混比计算出当量燃油消耗率。对比分析了柴油机燃用混合燃料的有效热效率、机械效率和负荷特性。试验结果表明,在高原地区,柴油中加入体积比为10%~30%的生物柴油,柴油机的经济性有明显改善。     

碳平衡法计算甲醇汽车燃料消耗量

甲醇作为重要的车用替代燃料之一,也需要测量和计算燃料消耗量。我国已发布非醇类燃料《乘用车燃料消耗量限值》标准,试验采用甲醇汽车通过底盘测功机检测C0,CO2,HC排放量,根据碳平衡法原理得出甲醇燃料消耗量数学模型。计算燃料消耗量以及甲醇与汽油当量的体积比,并通过体积比直接将排放检测报告中的数据转化成甲醇燃料消耗量。实现了燃料经济性的定量评价。     

基于经济性和排放性的灵活燃料汽车匹配研究

根据不同混合比甲醇—汽油燃料的燃烧特性,将NEDC循环对应的发动机运行工况进行范围划分,以研究各种燃料在不同特性场范围内的性能。应用整车性能仿真软件建立了装配有甲醇—汽油灵活燃料发动机的模型,对各种配比的混合燃料进行经济性和排放性的模拟计算和分析。研究结果可以作为灵活燃料汽车经济性和排放性优化匹配的依据。     

乙醇燃烧过程中氧和氮的迁移历程分析

在乙醇详细化学反应机理的基础上,添加了NOx的详细机理,得到包含64种组分和388个基元反应的乙醇机理。运用Chemkin-Pro软件中的零维单区内燃机HCCI燃烧模型,计算了乙醇燃烧过程中各基元反应的反应速率(ROP)系数,确定了影响各中间产物生成的主要基元反应方程式。通过ROP分析,阐明了乙醇燃烧过程中,燃料中的氧,空气中的氧、氮的迁移演变历程,对主要中间产物的前躯体物质进行了分析。研究结果表明:乙醇及其燃烧过程中产生的中间产物促进了HCO,H,C2H3的生成,形成了能促进NOx生成的重要前躯体物质OH和O,导致NOx排放偏高。     

生物柴油燃烧过程中氧、氮元素的迁移历程分析

在丁酸甲酯化学反应机理的基础上,添加了详细的NOx生成机理,得到包含214种物质和1 241个基元反应方程式的生物柴油机理.运用均质零维反应器模型,计算了燃烧过程中各基元反应的ROP(Rate of production,ROP)系数,确定了影响各中间产物生成的主要基元反应方程式.通过ROP分析,阐明了生物柴油燃烧过程...     

Numerical investigation of a DI diesel spray flame using a detailed chemical reaction mechanism

Emission standards have grown increasingly stricter, consequently triggering greater interest in issues surrounding environmental pollution. In particular, soot and NOx released from DI diesel vehicles is considered to be the main source of air pollution in urban environments. However, the mechanics of fuel spray formation and the influence of the operating parameters on the resulting spray flame are not yet fully understood. In this study, the original KIVA code was modified to incorporate a detailed chemical reaction mechanism involving various species and multiple reaction steps to better understand the spray characteristics. n-Heptane, C₇H₁₆, was used as the representative fuel for diesel fuel, and the reaction mechanism for this fuel was composed of 66 species and 274 elementary reaction steps. The accuracy of the predicted results was demonstrated primarily by a comparison with experimental results. The numerical prediction of a specific operating condition for the parametric investigation correlates well with the experimental results.     

乙醇柴油着火促进剂对发动机排放的影响

在一台增压中冷柴油机结构不作任何变动的条件下,按13工况排放试验循环进行了不同乙醇柴油的试验研究。结果表明,燃用乙醇柴油与柴油相比,发动机的CO和HC排放率增加,尤其是低转速小负荷工况的分担率增加较大,NOx排放率基本未变。着火促进剂的加入提高了乙醇柴油的着火性,使CO和HC排放率减少,特别在低速小负荷工况减少的幅度更大,但NOx排放率增加。     

纳米燃油添加剂对柴油机颗粒物排放特性的影响

在186FA柴油机上对质量分数为50mg/kg和100mg/kg的CeO2或Co3O4纳米颗粒-柴油混合燃料进行颗粒物排放特性台架试验,采用扫描电镜和热重分析仪对采集到的颗粒物样品进行微观结构形貌及热重特性分析。结果表明:纳米CeO2和Co3O4颗粒均可改善柴油机颗粒物排放,与0号柴油相比,混合燃料颗粒物比排放量下降16.4%~35.9%;混合燃料颗粒物排放的粒径分布仍呈单峰分布的特点,峰值均在0.56~1.0μm区间内,微观形态下的粒径和孔隙率明显变小,团聚程度提高;混合燃料燃烧过程中颗粒物发生氧化反应的起燃温度、失重率峰值温度及燃尽温度均有所降低,最大失重率明显增加。