基于CHEMKIN的乙醇汽油HCCI燃烧模拟研究样本.doc

基于CHEMKIN乙醇汽油HCCI燃烧模仿研究陈飞1434422（汽车学院，同济大学）摘要：HCCI作为内燃机新型燃烧方式，具备高效、低排放巨大燃烧优势，为发动机性能提高提供了辽阔前景。乙醇是一种高辛烷值含氧燃料，因而乙醇汽油燃烧时发动机可在较高压缩比下工作。本文基于化学反映模仿软件CHEMKIN，模仿添加乙醇汽油燃烧过程，分别讨论了进气温度、压缩比、转速、过量空气系数、进气压力和不同乙醇添加比例对乙醇汽油HCCI燃烧影响。核心词：乙醇汽油，HCCI，CHEMKIN，燃烧模仿引言随着环境污染不断加剧和废气排放法规日益严格，对于内燃机研究领域，寻找新型清洁代替燃料和发动机燃烧方式成为了日益急迫一项任务。HCCI是一种以往复式HYPERLINK""\t""汽油机为基本一种新型燃烧模式，是汽油机一种压燃方式。它是一种具备明显优势发动机燃烧方式。HCCI发动机运用是均质混合气，但它不同于常规HYPERLINK""\t""汽油机单点点火方式，它通过提高HYPERLINK""\t""压缩比、采用废气再循环、进气加温和增压等手段提高缸内混合气温度和压力，促使混合气压缩自燃，在缸内形成多点火核,有效维持了着火燃烧稳定性，并减少了火焰传播距离和燃烧持续期。这种燃烧方式既具备老式柴油机燃料运用率高长处，又具备老式汽油机有害排放低长处。在减少油耗和排放方面具备巨大潜力。HCCI发动机燃烧温度低，能大幅度减少排放，并且由于燃烧周期短，大某些燃烧集中在上止点附近，提高了发动机热效率。醇类作为代用燃料当前以参杂方式居多，即将甲醇或乙醇按一定比例加入到汽油中形成混合燃料。乙醇常温常压下是一种无色、透明、有香味、易挥发可燃液体。乙醇分子中含氧量为34.8%，含氧量高，热值低，汽化潜热大，抗爆性好，因而乙醇作为燃料可以减少燃烧过程中产生碳烟和NOx排放，同步可以获得良好雾化效果，使燃烧更充分，热效率更高。乙醇热值（26.9MJ/Kg）比汽油低，但含氧量比汽油大，含乙醇10%汽油含氧量可达5%，完全燃烧所需空气量仅为汽油61%。因而两者混合后热值差不多，乙醇汽油燃烧时，发动机动力性不会减少。乙醇辛烷值为110，大大高于汽油辛烷值（80-98），添加乙醇后可以提高燃料辛烷值，可以增长抗爆性。因而乙醇汽油是一种较为抱负新型车用代替燃料。发动机燃烧添加不同比例乙醇汽油时，发动机各项性能有何不同，将是本文研究重点。模型建立本文将基于化学反映模仿软件CHEMKIN模仿HCCI条件下不同乙醇添加比例汽油燃烧特性。CHEMKIN简介CHEMKIN是非常强大求解复杂化学反映问题软件包，惯用于对燃烧过程、催化过程、HYPERLINK""\t""化学气相沉积、等离子体及其她化学反映模仿。CHEMKIN以气相HYPERLINK""\t""动力学、表面动力学、HYPERLINK""\t""传递过程这三个核心软件包为基本，提供了对21种常用化学反映模型及后解决程序。CHEMKIN构成构造如图2.1所示。热力学数据库包括了大多数燃烧问题中设计反映物、中间产物和终产物热力学信息。解释器从热力学数据库中提出关于物质热力学信息，其输出形成连接文献，涉及了反映机理中元素、物质和反映所有信息。气相子子程序库由100各种高度模块化子程序构成。图2.1CHEMKIN构成构造发动机模型本文所用发动机模块在发动机中进行HCCI燃烧需要基于如下假设：燃烧室内质量恒定，且整个燃烧室为绝热系统。混合气各组分均为抱负气体，且不计气体动能和势能。缸内工质状态均匀。边界条件参数在CHEMKIN模块中设立。此模块仅模仿一种压缩和做功过程。本文所用发动机基本配备参数如表2.1所示。模仿所用空气只考虑氧气和氮气，其中气体百分例如表2.2所示。表2.1发动机基本配备参数参数参数值排量(cc)500压缩比14.0表2.2空气各组分含量气体组分占空气体积比例氮气79%氧气21%原则工况时，模型使用转速1500rpm，1.0atm进气压力，14.0压缩比，460k进气温度，1.0过量空气系数，10%乙醇添加量进行模仿，之后运用控制变量法变化某一因素进行分析。乙醇汽油机理建立本文将使用异辛烷代表汽油，在详细反映机理基本上，一方面分别对乙醇和异辛烷氧化机理进行一定简化，然后构建乙醇汽油混合机理。乙醇反映机理简化乙醇氧化过程重要是以裂解和脱氢两种途径来消耗。l)乙醇裂解反映:(+M)--产物2)乙醇脱氢反映:+OH--产物；+H--产物；+O--产物；+CH3--产物；+--产物。乙醇裂解反映重要是链引起反映，通过反映链产生大量活性基团。一方面裂解生成CH3(甲基)和，再进一步氧化成（甲醛）和(自由基)，两个自由基、反映生成(甲氧基)和OH基，然后分解为和H(自由基)，此时和O2发生支链反映，使反映链进