基于詳細(xì)化學(xué)動力學(xué)的汽油替代物燃燒過程可用能損失分析.pdf

1、本文基于非平衡態(tài)熱力學(xué)耦合化學(xué)動力學(xué)的方法對汽油機燃燒過程可用能損失機理進(jìn)行了分析。采用迄今最詳細(xì)的并經(jīng)寬廣范圍內(nèi)實驗驗證的美國LLNL的汽油替代物詳細(xì)機理，選擇的汽油表征燃料包含了正庚烷（16％）、異辛烷（57%）、甲苯（23%）、二-戊烯（4%）四種組分。研究表明，汽油替代物的可用能損失速率隨時間變化存在三個峰值：第一個峰值的損失主要由大分子轉(zhuǎn)化成小分子的反應(yīng)構(gòu)成，將其劃分為第一階段（Stage1）；第二個尖峰損失主要由H2O2-l

2、oop循環(huán)及其相關(guān)反應(yīng)構(gòu)成，將其劃分為第二階段（Stage2）；第三個尖峰損失主要由CO、H和O等氧化反應(yīng)構(gòu)成，將其劃分為第三階段（Stage3）。當(dāng)初始溫度、當(dāng)量比、氧濃度在本文研究的范圍內(nèi)增加時，三階段的可用能損失速率均增加，而相應(yīng)各個階段的反應(yīng)持續(xù)時間均減小，而后者起決定性作用，使可用能損失減少。增加初始溫度后可用能損失的降低主要是源于第一階段和第二階段的可用能損失的降低，而增加當(dāng)量比和氧濃度后可用能損失的降低是源于三個階段可用能

3、損失的同時降低。增加初始壓力可以有效的降低不完全反應(yīng)損失，但對可用能損失的影響不大。隨著邊界條件的變化，第一階段的可用能損失來源始終是甲苯和異辛烷向小分子轉(zhuǎn)化的反應(yīng)。本文還給出了各個邊界條件對汽油替代物燃燒過程總損失的綜合影響。對于壓縮比為10的傳統(tǒng)汽油機，通過稀薄燃燒的方式可以把總損失由31.3%降低到24.3%。通過引入EGR（廢氣在循環(huán)）和進(jìn)氣增壓技術(shù)，總損失可進(jìn)一步降低到22.4%。將壓縮比提高到17后，總損失可降低到20.4%

4、，而當(dāng)壓縮比提到100時，總損失可近一步降低到16.8%。
　　研究表明，將燃燒重整成結(jié)構(gòu)簡單的小分子可以減少燃燒過程的不可逆損失。進(jìn)而，本文提出了一種低可用能損失的燃燒方式，即通過將汽油分子重整成小分子來進(jìn)一步降低燃燒過程可用能損失。重整后的燃料燃燒過程可用能損失速率存在兩個峰值：第一個尖峰損失主要由H2O2-loop循環(huán)及其相關(guān)反應(yīng)構(gòu)成，將其劃分為第二階段；第二個尖峰損失主要由CO、H和O等氧化反應(yīng)構(gòu)成，將其劃分為第三階段。重