正丁醇-汽油hcci发动机低温着火机理模拟的研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印

2、件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要均质充量压缩着火(HCCI)燃烧方式是改善传统汽油机燃油经济性、降低其NOX排放的有效手段。生物丁醇即正丁醇是可再生的发动机代用燃料。将正丁醇与HCCI燃烧方式相结合，可以更好地节约矿物能源。本文利用模拟计算方法，研究了气门控制参数和转速对正丁醇-汽油燃料HCCI发动机低温燃烧化学反应动力学过程和着火时刻的影响。主要研究工作和结论如下：利用CHEMKIN软件，通过敏感性和反应速率分析方法，构建了正丁醇HCCI发动机燃烧反应动力学简化模型。在此基础上，建立了正丁醇-汽油替代物

3、HCCI发动机的低温燃烧化学反应动力学简化机理。简化机理得到了试验验证，能够较准确地预测HCCI发动机的着火时刻。通过CHEMKIN软件和BOOST软件耦合的方法，模拟研究了转速、排气门关闭时刻(EVC)、排气门升程、废气中甲醛含量和进气压力对不同掺混比的正丁醇-汽油替代物HCCI发动机的着火特性影响。结果表明：与羟基(OH)发生脱氢反应是汽油替代物与正丁醇最主要的消耗路径。与汽油替代物相比，正丁醇在低温反应阶段脱氢反应的路径多，生成的OH量多，这是随着正丁醇含量的增加，正丁醇-汽油HCCI发动机着火时刻提前的主要原因。排气门升程和排气门关闭时刻主要是通过改变缸内残余废气量和燃料的低温

4、活性影响着火时刻。在转速、进气门定时和排气门关闭角不变的情况下，随排气门升程增加，每循环残留的废气量减小，对混合气的加热作用减弱，发动机着火时刻推迟。在转速、进排气门升程及进气门定时不变的条件下，随排气门关闭时刻推迟，废气对混合气的稀释作用减弱，有利燃料起始反应的进行，着火时刻提前。残余废气中的甲醛有利于燃料的低温燃烧。随着残余废气中甲醛含量的增加，HCCI发动机着火时刻不断提前。在进、排气门相位与升程不变的条件下，残余废气对新鲜充量的加热和稀释作用相互竞争，在较低的发动机转速区，废气加热起主导作用，发动机能够着火；当发动机转速高于一定转速之后，废气的稀释作用增强，HCCI发动机不能实

5、现着火，这是HCCI发动机运转最高转速受限的重要原因。但正丁醇HCCI发动机能在比汽油HCCI发动机高的转速下运行；进气压力增加可以在一定范围内扩大HCCI发动机高速运行范围。关键词：均质充量压缩着火；汽油；发动机；正丁醇；化学反应动力学ABSTRACTHomogeneouschargecompressionignition(HCCI)combustioniseffectiveinthefueleconomyimprovementandNOXemissionreductionofconventionalgasolineengines.Bio-butanol,knownasn-butan

6、ol,isarenewablealternativefuelofengines.Thecombinationofn-butanolandHCCIcombustionmodecaneffectivelyreducetheconsumptionoffossilenergy.Theeffectofvalvetimings/liftsandenginespeedsonthelow-temperaturechemicalreactionkineticsofn-butanol-gasolineblendsusedonaHCCIenginewassimulated.Theresearchtasksa

7、ndresultsareasfollows:Simplifiedchemicalkineticsofn-butanolusedontheHCCIenginewerepresentedbythesensitivityanalysisandreactionrateanalysiswiththeCHEMKINsoftware.Onthisbasis,asimplifiedchemicalreactionkineticsmechanismofn-but