基于动力学模型的燃油点火质量预测方法——利用点火延迟时间

《Scientific Reports》：Kinetic model-based prediction of fuel ignition quality using ignition delay times

　　

摘要

辛烷值和衍生辛烷值被广泛用作衡量汽油类和柴油类燃料点火性能的指标。本研究提出了一种基于化学动力学的方法，用于将点火延迟时间与辛烷值定量关联，进而建立预测衍生辛烷值的相关关系。该方法基于点火延迟时间等效原理，即在不同热力学条件下，若某种燃料的点火延迟时间与基准参考燃料相同，则其辛烷值也应相同。为评估该方法的预测能力，研究人员利用各研究小组独立开发的甲苯基准参考燃料的详细化学动力学机制，在类似辛烷值测试的条件下模拟了测试燃料及基准参考燃料混合物的点火延迟时间。通过标准ASTM方法获得的实验测量数据对预测的辛烷值进行了验证。在30–80巴压力、φ?=?1.0的类似辛烷值测试条件下，对于基准参考燃料、甲苯基准参考燃料以及它们的混合燃料，40巴压力下获得了最佳预测效果，R²值为0.988，均方根误差为1.322。验证结果表明，所提出的动力学建模方法能够可靠且精确地预测辛烷值，且预测精度随点火延迟时间模拟精度的提高而提升。随后，根据ASTM D6890标准测得的预测辛烷值与衍生辛烷值之间建立了线性关联关系。在规定的类似辛烷值测试条件下，预测的衍生辛烷值与实验数据吻合良好。这种基于动力学的建模方法为发动机设计、运行以及未来燃料的开发提供了宝贵的理论依据。