正丁基苯-正庚烷柴油表征燃料的模擬與試驗研究.pdf

1、隨著車用發(fā)動機排放法規(guī)的日益嚴格和發(fā)動機技術(shù)的進步，三維數(shù)值模擬技術(shù)已成為發(fā)動機先進燃燒模式開發(fā)過程中不可或缺的工具。對于柴油機的燃燒模擬，柴油表征燃料的構(gòu)成及其機理的精度直接影響了模擬計算結(jié)果的精度。
　　本研究選擇烷基苯中具有較強代表性的正丁基苯做為柴油單環(huán)芳烴的表征組分，首先利用化學動力學計算分析軟件Chemkin-Pro對正丁基苯詳細化學動力學機理(包含960種物質(zhì)，4330個基元反應)的主要氧化反應路徑進行分析。利用反應

2、路徑分析、敏感性分析、直接關(guān)系圖法等方法簡化該詳細機理得到了一個包含138種物質(zhì)、694個基元反應的正丁基苯簡化機理。將簡化機理計算結(jié)果與正丁基苯在激波管、快速壓縮機中的點火延時實驗數(shù)據(jù)以及射流攪拌反應器中間產(chǎn)物濃度的實驗數(shù)據(jù)進行對比，結(jié)果表明，該簡化機理能夠真實反映正丁基苯的氧化過程。為了構(gòu)建正丁基苯-正庚烷柴油表征燃料機理，將該簡化機理與正庚烷簡化機理進行合并，并根據(jù)正庚烷和正丁基苯混合物在激波管和快速壓縮機中氧化燃燒的點火延時數(shù)據(jù)

3、對相關(guān)反應參數(shù)進行優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，添加NOx機理和PAH生成機理，最終構(gòu)建了一個包含161種物質(zhì)，862個反應的柴油表征燃料燃燒氧化機理。
　　在一臺高速小型柴油機上對商用柴油、20％甲苯+80％正庚烷(TRF20)、20％正丁基苯+80％正庚烷(BRF20)、30％正丁基苯+70％正庚烷(BRF30)四種燃料的燃燒和排放進行了試驗研究。試驗結(jié)果表明:在燃燒方面BRF30與TRF20的缸壓和放熱率有相同的表征性能;在排放方面，B

4、RF30的NOx、CO和THC排放與TRF20相接近;但是，在排放顆粒物數(shù)量粒徑分布方面有明顯不同，BRF30在中小負荷工況下對商用柴油的表征性能更好，而TRF20在大負荷工況下對商用柴油的表征更準確。
　　最后，將正丁基苯-正庚烷組成的柴油表征燃料機理用于三維數(shù)值模擬軟件AVL-Fire與化學動力學程序Chemkin的耦合計算，結(jié)果表明，計算得到的缸壓、放熱率和主要排放物與試驗值基本吻合，表明該燃料機理能夠準確表征商用柴油的燃燒