trf-no燃料hcci燃烧简化化学动力学模型研究

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1、TRF-NO燃料HCCI燃烧简化化学动力学模型研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：吕祝梅指导教师：郑朝蕾教授学位类别：工程硕士（动力工程领域）重庆大学动力工程学院二O一五年四月AnInvestigationbytheSketalChemicalKineticsModelabouttheEffectofNitricOxidewiththeTolueneReferenceFuelonHCCICombustionAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPar

2、tialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeByLvZhuMeiSupervisedbyAssociateProf.ZhengZhaoleiSpecialty:ME(PowerEngineeringField)CollegeofPowerEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2015中文摘要摘要为了解决均质充量压缩点火（HomogeneousChargeCompre

3、ssionIgnition,HCCI）面临的全部负荷和转速范围的覆盖问题、着火时刻和燃烧速率控制问题、运行范围扩展等问题，多种多样的技术措施在HCCI技术的实行中得到了广泛的研究，其中废气再循环（ExhaustGasRecirculation，EGR）由于其突出的优点，在HCCI研究中获得了极大的关注。经研究发现，EGR的化学作用主要体现于EGR气体中活性成分在燃烧过程中的化学影响，这些活性成分主要包括CO、NO和未燃尽碳氢。而本文选取了EGR气体中非常重要的一种成分----一氧化氮（NO）作为研究

4、对象。随着汽油替代混合物的深入研究，甲苯掺比燃料（TolueneReferenceFuel，TRF）是应用比较成熟的汽油三元替代混合物，解决了汽油燃料辛烷值非线性的问题，能捕捉燃料抗爆性能随发动机工况的变化特性，能在低温燃烧过程中很好地描述汽油燃料的性质。本文以NO和TRF为研究对象，而HCCI燃烧受燃料的化学反应动力学控制，因此本文的焦点主要集中在NO与TRF的化学动力学模型上。通过对比前人对NO与TRF的研究成果，选择了正确的机理并利用敏感性分析法和路径分析法分析了NO对TRF的各个组分的影响路

5、径和关键反应。NO加入到TRF之后产生新的转化路径，NO对正庚烷和异辛烷的影响路径具有相似性，而甲苯由于其结构的特点与正庚烷和异辛烷都不同。通过分析还发现：NO加入到TRF之后对燃烧影响的关键反应为NO+OH(+M)=HONO(+M)和HO2+NO=NO2+OH；其中，NO对异辛烷和甲苯的影响相似，即着火延迟时间随NO添加浓度的增加促进作用逐渐加强；而NO对正庚烷的影响与异辛烷和甲苯不同，着火延迟时间呈现出先随NO添加浓度增加逐渐提前而后随NO添加浓度增加提前作用逐渐削弱，主要取决于反应NO+OH(

6、+M)=HONO(+M)。在以上分析的基础上构建了一个包含有80种组分和184个基元反应的TRF-NO的简化机理。通过与不同的工况下TRF-NO简化机理与详细机理和实验值的对比发现：TRF-NO简化机理的TRF分支部分能够很好地吻合在激波管和HCCI发动机中的着火延迟时间和缸内压力；TRF-NO简化机理能够很好地吻合在HCCI发动机中随着NO添加浓度变化的着火延迟时间。关键词：均质压燃，甲苯掺比燃料，一氧化氮，敏感性分析，产率分析I英文摘要ABSTRACTHomogeneouschargecompr

7、essionignition(HCCI)enginehasbigchallengesofthecoverageoftheloadandspeedrangintheHCCIengine,thecontrolofitsignitiondelayandcombustionrate,andtheworkingrange.ToovercomethesedifficultiesandachieveeffectivecontrolofHCCIcombustionprocess,researchershavecon

8、ductedalotofresearchesandsearchedsomeways,andtheexhaustgasrecirculation(EGR)isthemostimportantamongthesetechnologies.TheEGRgasesmainlyincludeofCO,NOandunburnedhydrocarbons,whichareveryactiveinHCCIcombustion.TheseactiveEGRgasesreflectthe