Homogeneous Ignition - Chemical Kinetic Studies for IC-Engine Applications

Abstract: Popular Abstract in Swedish Beräkningar med detaljerade kemiska reaktionssytem, med uppemot 1500 kemiska reaktioner, har utförts på HCCI-motorer, en experimentell motortyp som bygger på homogen kompressionsantändning. Resultaten jämfördes med experimentella mätningar och visade att beräkningar med god noggrannhet kan utföras, men att antändingsprocessen är mycket känslig för även små variationer i temperatur, bränsleblandning, och eventuella felaktigheter i reaktionsmekanismen. Den kemisk-kinetiska modellen kunde även kopplas till två olika motorsimuleringsverktyg. Dessa kombinerade beräkningsprogram visade sig vara ett väl fungerande analysverktyg för motorsystem. Metoder för matematisk reduktion av reaktionmekanismer utvecklades, i syfte att korta beräkningstiderna. Två metoder testades; genering av skelettmekanismer med sensitivitetsanalys av hastighetskonstanterna kombinerat med analys av atomära flöden, respektive antagandet av kvasi-steady-state för kortlivade reaktionsintermediärer. Vardera metod fungerade relativt väl var för sig. Bägge metoderna i kombination förbättrade dock avsevärt potentialen för små avvikelser från den detaljerade mekanismen i kombination med drastiska minskningar i beräkningstider. En detaljerad generell reaktionsmekanism för formaldehyd, metan och metanol utvecklades, med god noggrannhet vad gäller antändningstider för samtliga komponenter. En semi-detaljerad reaktionsmekanism för n-heptan/iso-oktan-blandingar utvecklades. Denna mekanism kombinerar goda noggrannhet i antändningsprediktioner med (för bränslet) korta beräkningstider.