末端气体自燃前燃料的氧化放热化学动力学模拟

低温化学反应能够产生大量的活性基 ,并有显著的热量释放 ,足以使末端气体温度提高到自燃的程度。作者基于低温化学反应机理 ,建立了一个简易化学动力学模型 ,当给定混合气的量和初始计算温度时 ,该模型能预测出混合气氧化反应的温度、累积放热量以及产物浓度随曲轴转角的变化曲线。用此模型预测了 PRF75燃料在倒拖发动机上压缩自燃前的氧化放热过程 ,结果表明 ,模拟结果与试验结果吻合较好     

玉米秸焦的低温氧化及动力学特性的恒温量热分析

针对生物质焦的低温氧化和自加热问题,采用恒温量热分析方法对玉米秸250、500℃焦及其原样在4个温度35、45、55、65℃下的低温氧化放热和动力学特性进行了实验研究。放热特性分析表明,3种样品各温度下热流率随时间的变化具有相似的趋势,反应温度对焦放热特性的影响也相似,即随着温度升高,样品的最大放热率和相同时间的累积放热量显著增加。动力学分析表明,烘焙焦(即250℃焦)与原样具有相近的活化能,但指前因子较小,因此烘焙可一定程度上降低自加热倾向;500℃焦的活化能Ea较大,但反应放热对温度变化敏感,因而具有很强的自加热和自燃倾向。     

初始进气充量成分对末端气体自燃化学特性的影响

本文介绍了在一台单缸二冲程爆震实验发动机上，研究进气充量中不同的残余气体成分对焰前反应及自燃的影响的实验结果。结果表明，初始进气充量中含有一定量的残余废气时，抑制了自燃；在残余废气中含有一定量的部分氧化产物时，促进了低温化学反应和自燃。低温化学反应所释放的热量以及活性中间产物的积累导致了终燃混合气的自燃。ＲＯＮ５３汽油的自燃过程表现为两阶段着火特征。     

初始进气充量成分对末端气体自然化学特性的影响

本介绍了一台单缸二冲程爆震实验发动机上，研究进气充量中不同的残余气体成分对焰前的反应及自燃的影响的实验结果。结果表明，初始进气充量中含有一定量的残余废气时，抑制了自燃；在残余废气中含有一定量的部分氧化产物时，促进了低温化学反应和自燃。低温化学反应所释放的热量以及活生中间产物的积累导致了终燃混合气的自燃。ＲＯＮ５３汽油的自燃过程表现为两阶段着火特征。     

丁醇均质混合气与柴油的复合燃烧特性

在一台四缸轻型柴油机上增加一套低压共轨系统,实现了进气道丁醇喷射,研究了不同负荷、不同柴油替代率条件下丁醇均质混合气与柴油的复合燃烧特性.结果表明:丁醇均质混合气与柴油复合燃烧的放热率曲线呈双峰,第一峰是由于丁醇的自燃形成的,第二峰是由于柴油点燃丁醇均质混合气形成的.在丁醇均质混合气过量空气系数不变时,丁醇自燃的始点主要受到缸内气体状态的影响,自燃的放热量与丁醇的循环喷射量呈正相关.复合燃烧的快速燃烧期始点取决于柴油的着火时刻,与丁醇的比例关系不大;快速燃烧期的终点(放热率曲线的分离点)与柴油的循环喷射量呈正相关.丁醇预混合气与柴油复合燃烧的热效率随柴油替代率的增大而增大,且高于纯柴油燃烧模式.     

柴油射流控制压燃放热过程的数值模拟

针对双直喷型柴油射流控制压燃模式的放热过程,通过三维数值模拟耦合简化化学反应动力学机理,对该模式高温放热过程中存在的独立两阶段特性开展研究.结果表明:射流压缩自燃阶段受到柴油射流压缩自燃的主导,同时周围的部分预混合气也参与燃烧.随着缸内温度和压力的升高,达到预混合气的自燃条件,在压缩上止点后6°CA附近,独立区域内预混...     

四冲程汽油机 CAI 燃烧放热率模型研究

通过大量试验数据分析,提出了适用于四冲程汽油机可控自燃（ControlledAutoIgnition,CAI）燃烧的放热率模型。研究发现汽油机CAI燃烧在低温时有少量放热,因此,放热率模型包括两个阶段——低温缓慢自燃阶段和高温迅速放热阶段,与一维发动机模拟软件GT-Power相耦合后在相同试验条件下着火时刻及平均指示压力PIMEP的计算结果与试验结果偏差较小。此模型可用于进行发动机预测、设计以及控制策略的研究。     

火花点火发动机末端混合气自燃化学的实验研究

本文介绍碳氢燃料的自燃化学过程的实验研究结果。试验研究是在一台倒拖发动机上进行的。实验中研究了进气温度、燃料辛烷值、发动机转速和压缩比对燃料氧化和自燃的影响。对实验中的燃料自燃变化规律以及自燃从无到有的连续循环间的放热过程进行了总结，并对实验中的一些特殊现象进行了可能的解释，指出焰前反应中间产物的某些特性及其对焰前反应的重要影响。     

火花点火发动机末端混合气自燃化学的实验研究

本文介绍碳氢燃料的自燃化学过程的实验研究结果。试验研究是在一台倒拖发动机上进行的。实验中研究了进气温度，燃料辛烷值，发动机转速和压缩比对燃料氧化和自燃的影响，对实验中的燃料自燃变化规律以及自燃从无到有的连续循环间的放热过程进行了总结，并对实验中的一些特殊现象进行了可能的解释，指出焰前反应中间产物的某些特性及其对焰前反应的重要影响。     

用加速量热仪研究参比燃料的低温氧化特性(Ⅱ)

基于用加速量热仪(ARC)对参比燃料与空气的混合物在低温条件下的氧化特性的实验结果,对ARC实验结果进行了热力学和化学动力学分析．根据能量平衡方程,推导出在较小的样品质量下,考虑到密闭容器中各种基本反应物质的比热容随温度变化时,热惰性因子的准确表达式,算出参比燃料在反应过程中的实际自放热率,并根据化学动力学分析求出正庚烷和异辛烷低温氧化动力学参数．对正庚烷和异辛烷的自放热率分析发现,它们都出现双峰现象,并分别在589．4K和585．7K时有最大放热率,随后在598．5K和594．8K结束自放热．     

气门升程对可控自燃汽油机混合及着火过程的影响研究

利用可变气门机构可以将燃烧废气保留在缸内,从而实现稳定的汽油机可控自燃燃烧.利用KIVA软件研究了相同发动机转速和气门定时下,不同气门升程下的缸内混合及着火过程.研究结果表明,大气门升程下的进气射流速度和湍动能较高,缸内废气和温度分布更加均匀.在进气及压缩过程初期,缸内温度分布与废气分布一致,但在接近上止点处时,受混合气低温自燃放热的影响,温度分布与废气分布的相关度降低.着火前缸内高温区域主要分布在燃烧室中心,大气门升程下的高温区域多,更有利于着火和燃烧过程.     

二甲基醚/天然气双燃料均质压燃化学动力学数值模拟

使用零维详细化学反应动力学模型，研究了二甲基醚和天然气双燃料均质压燃燃烧的化学反应动力学过程，缸内压力计算值和实测结果相当一致，计算结果表明，双燃料燃烧过程分为低温反应和高温反应两个阶段，低温反应主要是二甲基醚燃烧氧化，而高温反应主要是天然气的氧化，低温反应二甲基醚生成了大量自由基加速了天然气的燃烧反应．混合气初始温度升高，放热率增大，燃烧持续期缩短；二甲基醚浓度主要影响低温燃烧过程，天然气浓度则主要影响高温燃烧过程；惰性气体(CO2)使燃烧反应推迟，燃烧反应速率降低．通过控制二甲基醚、天然气和惰性气体浓度可以有效控制均质压燃燃烧过程，拓宽运行范围。     

进气温度对乙醇均质压燃过程的影响

论述了利用速压机进行的进气温度对乙醇均质压燃性能影响的研究,混合气进气温度的提高将促使燃烧始点提前;随着进气温度的提高,最高燃烧爆发压力提高,最高爆发压力产生的时间提前;进气温度的提高也引起了燃烧过程压力升高率增大,最大压力升高率的时间提前;进气温度越高放热量曲线越陡,达到最大放热量所用的时间也越短,最大放热量也越高;混合气温度的升高也带来了最高放热率增大的效果;此外,随着混合气进气温度升高,燃烧最高温度也相应提高.     

生物柴油燃烧化学动力学数值模拟

应用零维单区模型对生物柴油在发动机燃烧中的化学动力学过程进行了数值模拟,通过分析生物柴油在内燃机边界条件下燃烧氧化过程的关键基元反应、关键中间产物的生成速率(ROP)以及重要自由基,总结出了生物柴油燃烧氧化的主要反应路径.生物柴油的燃烧过程经历低温放热和高温放热两个阶段;在低温放热阶段生物柴油燃料主要通过脱氢反应进行消耗,在高温阶段则通过直接裂解和脱氢反应进行消耗,OH自由基无论在低温阶段还是在高温阶段对燃料的脱氢都起到了主导作用.     

煤低温氧化反应升温速率实验研究

煤的低温氧化放热是煤自燃过程的主要热量来源。在水浴保温的实验装置中,对煤样分别进行通入氮气、通入氧气、不通气体时升温(20～80℃)实验,用固定功率的加热棒进行加热升温,模拟煤体高温区域时的氧化。通过对升温曲线的分析和计算,并结合能量守恒方程建立模型,得出煤样的热量产生速率。     

高压缩比甲醇发动机中爆轰现象研究

甲醇发动机在压缩比过度提高后会出现烈性爆震,甚至造成对活塞的破坏.为了揭示这种烈性爆震现象,本研究进行了数值模拟计算,分析了末端混合气的化学反应过程,揭示了压力波导致自燃、自燃又反过来影响压力波的机理.研究结果表明,有两种方式导致了爆轰波的形成,第一种是爆燃转爆轰,该过程发生在正常火焰面上;第二种是直接起爆,该过程发生在自燃点上.早期形成的压力波在缸内振荡,促进了末端混合气的低温反应,为爆轰的形成积累了充足的自由基.     

柴油在甲醇/空气高温热氛围中的着火和燃烧特性

在定容燃烧弹上进行了柴油分别在空气和在甲醇/空气预混均质混合气中着火燃烧的实验研究.结果表明,与空气热氛围相比,甲醇混合气热氛围延长了柴油的滞燃期和加长了火焰浮起高度.采用正庚烷-甲醇的详细化学反应机理,利用数值模拟的方法计算了零维模型中正庚烷及正庚烷加甲醇的燃烧反应过程和中间产物历程.其结果表明,甲醇的加入使得正庚烷的高低温放热反应开始时刻后移,滞燃期延长,低温放热反应峰值明显下降,且无明显的负温度系数区,高温反应放热峰值高于其在空气氛围中,归其原因在于甲醇大量消耗着火的OH自由基,并将其转化为低温氧化中不活跃的H2O2,使得系统着火前反应活性减弱.实验和计算结果均表现出甲醇具有抑制柴油及其参比燃料着火的作用.     

柴油机自燃过程中的化学动力学

本文介绍了柴油机自燃过程和排污生成动力学,讨论了影响滞燃期和自燃特征的化学因素及其对燃烧的影响,分析均相碳氢化合物自燃规律与液体燃油喷雾情况下自燃规律的内在联系。作者认为滞燃期公式中的总活化能在高温段的降低,和在一定滞燃期及温度下的快速反应,与燃油自燃特性有着密切关系。最后,文章评价了喷油至予混合稀薄混合气中自燃对降低排污和噪声的影响。     

甲醇均质压燃与混合气温度的关系

利用多功能燃烧弹进行了混合气温度对甲醇均质压燃性能影响的研究,混合气温度作为燃烧的重要边界条件之一,直接影响到燃烧始点、燃烧压力、压力升高率、放热量、放热率以及燃烧持续期等.在90℃至130℃范围内,随着混合气温度升高,着火时刻提前,其变化梯度约为1.2 ms/℃.在90℃、110 ℃和130℃3个试验温度F,最高爆发压力出现的时间相差25ms和28ms;同时温度的提高也引起了压力升高率增大,最大压力升高率依次为0.53 MPa/ms、0.64 MPa/ms和0.77MPa/ms.而且随温度的增加放热量曲线变陡,达到最大放热量所用的时间分别为11ms、7.4ms和5.3ms;最高放热率随温度提高而增大,分别增大为140%和49%;燃烧持续期随混合气温度升高而缩短,这一规律随着混合气浓度的增加而更加明显.     

正庚烷均质压燃过程的燃烧稳定性和循环变动的研究

对正庚烷HCCI燃烧典型工况下的燃烧稳定性和循环变动进行了研究。在单缸HCCI发动机上,通过气口喷射正庚烷,记录了部分燃烧、正常燃烧、爆震燃烧下100个循环的示功图,据此对各个燃烧参数和性能参数的循环变动进行了分析。研究表明：低温阶段的冷焰反应时刻、起始反应温度和低温放热峰值时刻的循环变动系数小于3%,且受混合气浓度的影响不明显;高温阶段燃烧参数循环变动较大,但是着火时刻和峰值放热时刻随混合气浓度的增加显著减小;低温和高温峰值放热率循环变动系数较高。在性能参数方面：不发生爆震燃烧时,最高压力、压力升高率的变动较小;发生爆震燃烧时,循环变动系数迅速增加;不发生失火或者部分燃烧时,平均指示压力和指示热效率的变动较小,且随混合气浓度增加而减小。