多组分汽油中成分对点火延迟时间?敏感性的影响

《Combustion and Flame》：Compositional effect on the ?-sensitivity of ignition delay time in multi-component gasoline

多组分汽油的φ-灵敏度研究表明，在相同RON和OS条件下，燃料组成对η影响较小，且0-D模拟中低组分替代燃料会高估η的组成效应，而高组分燃料预测更准确。

　　

Faihim Ahmed|Jaeyoung Cho|Song Cheng|S. Scott Goldsborough|Seonah Kim

摘要

点火延迟时间（τ）的?敏感性（η）被认为是抑制先进压缩点火发动机中压力骤增的关键燃料特性。本研究调查了五种多组分汽油（CoOptima燃料）的η，这些燃料具有不同的PIONA（烷烃、异烷烃、烯烃、环烷烃和芳香烃）和乙醇含量分布，但它们的研究辛烷值（RON）和辛烷敏感性（OS）相似，旨在了解组成对?敏感性的影响程度。利用文献中的快速压缩机（RCM）数据（Kang等人，SAE技术论文，2019年）来评估这些燃料在中间温度化学条件（880 – 1000 K，15 – 80 bar，?为0.28 – 0.38，稀释剂/O₂比为4.4）下的η。尽管组成差异很大，但所选燃料的η却相似，除了CoOptima Alkylate的OS低于其他燃料。进一步的动力学模拟显示，模拟得到的η与τ和中间温度热释放（ITHR）之间存在强相关性（R² = 0.773），其中前者与RON相关，而后者已知与OS相关。这些发现表明，在固定RON和OS的情况下，多组分燃料的η的组成效应可能很小。此外，本研究还观察到，使用多组分替代燃料（最多包含8种成分）进行的0-D模拟无法可靠地预测η。通过对不同成分数量（N_comp.）的燃料进行模拟后发现，随着N_comp.的增加，组成对η的影响逐渐减小。换句话说，含有较少成分的替代燃料倾向于夸大组成对η的影响，这与实际燃料中的情况不符。本研究首次系统地分析了多组分汽油的组成对η的影响。

章节摘录

1. 引言

低温汽油燃烧（LTGC）是提高中型到重型车辆排放和效率的有前景的技术之一[1,2]。LTGC的特点是火焰温度低和点火延迟时间长，前者有助于抑制热NOx的形成，而后者则提供了足够的燃料-空气混合物混合时间，从而减少颗粒物排放。尽管在减排方面有这些显著优势，但较长的

RCM数据的重新分析

本研究利用了Kang等人[15]基于阿贡国家实验室（ANL）的加热式双活塞RCM（tpRCM）的实验数据，配置的详细信息可以在[[15], [16], [17], [18]]中找到。τ在两种燃料加载条件下测量，分别为? = 0.28和0.38，在本文的其余部分我们将其简称为?_L和?_H条件。使用N₂和Ar的混合物来覆盖目标压缩压力和温度范围，

CoOptima烷基化物

图3a–d比较了在?_L和?_H条件下AKY燃料的模拟和实验τ。实验条件（880 – 1000 K和15 – 80 bar）涵盖了LTGC发动机的典型工作条件[6]，这被认为是由CH₂O和H₂O₂化学过程主导的IT区域。在给定条件下，测得的τ范围为2 – 20 ms，并且它随温度和压力的变化而单调变化，除了在较高压力（约80 bar）和较低温度（约880 K）的区域呈现负值

结论

本研究通过结合实验和建模方法，探讨了组成对多组分燃料?敏感性的影响。重新分析了Kang等人[15]的RCM实验中五种全沸程CoOptima燃料的点火延迟数据，以评估它们在IT区域内的?敏感性。具有较低OS（1.4）的CoOptima AKY显示出大约1.28的均匀η分布，但在NTC区域（880 K和80 bar）附近除外。其他CoOptima燃料的

写作过程中生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备本工作时，作者使用了ChatGPT 5来纠正一些语法错误。使用该工具/服务后，作者根据需要审查和编辑了内容，并对出版物的内容负全责。

术语表

0-D，零维

A，预指数常数

A30，CoOptima芳香烃燃料

AFIDA，先进燃料点火延迟分析仪

ANL，阿贡国家实验室

AKY，CoOptima烷基化物燃料

CH₂O，甲醛

CoOptima，燃料与发动机的协同优化

CR，压缩比

E30，CoOptima乙醇燃料

E_a

EGR，废气再循环

EHN，2-乙基己基硝酸酯

HCO，甲酰基自由基

HO₂，过氧化氢自由基

H₂O₂，过氧化氢

ITHR，中间温度热释放

IT，中间温度

CRediT作者贡献声明

Faihim Ahmed：写作 – 审稿与编辑，撰写初稿，可视化，方法论，研究，数据分析。Jaeyoung Cho：写作 – 审稿与编辑，撰写初稿，可视化，验证，监督，方法论，研究，数据分析，概念化。Song Cheng：写作 – 审稿与编辑，撰写初稿，研究，数据分析。S. Scott Goldsborough：写作 – 审稿与编辑，监督，