柴油-甲醇混合燃料多环芳香烃形成的影响因素研究

• 作者: 钱怡凯 王忠 李瑞娜 刘帅 李立琳
• 来源期刊: 车用发动机
• 学科: 工学
• 关键词: 甲苯 正庚烷 甲醇 多环芳香烃 化学反应动力学
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 性能研究|Performance Research
• 页码范围: 31-39
• 页数: 9页
• 分类号: TK428.9
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1001-2222.2022.01.006

摘要

以柴油-甲醇燃料为研究对象,探究柴油-甲醇混合燃料燃烧对多环芳香烃(PAHs)生成的影响规律.将AVL-Fire和Chemkin耦合,构建正庚烷-甲苯-PAHs化学反应动力学机理并验证,采用Chemkin中的均质零维反应模型进行仿真模拟,研究了柴油-甲醇混合燃料不同掺混比、初始温度、初始压力、当量比对多环芳香烃苯、萘、菲、芘(A1～A4)的影响.结果 表明:随着甲醇掺混比从0％增加到20％,A1～A4的摩尔分数峰值降幅分别为5.4％,14.6％,21.5％,28.1％,总生成率的谷值升高率分别为0.86％,18.91％,20.84％,23.54％,说明PAHs的苯环数越多,受甲醇的抑制作用相对越明显;从反应路径中可以看出,甲醇在燃烧中分解形成H2、OH、H等,更多地加入到消耗PAHs的反应路径中,尤其是苯环数较多的PAHs;随着初始温度从1000 K增加到1200 K,缸内温度急剧升高的时刻提前,A1～A4摩尔分数峰值分别上升了0.67×10-5,2.43×10-10,5.23×10-14,0.93×10-14,说明初始温度增加有利于加速PAHs的生成;随着初始压力从0.1 MPa增加到1 MPa,A1～A4的峰值到达时刻均有所提前,大约提前了27 ms,提前幅度为93％,甲醇分子裂解形成的自由基与PAHs前驱体反应更加剧烈,有利于促进PAHs的生成;当量比从0.5增加到1.5,A1～A4的摩尔分数峰值升高率分别为1486％,1194900％,79249900％,29269900％,当量比的增加导致燃烧局部缺氧,显著地促进了PAHs的形成.