碳烟是柴油机重要的有害排放物之一,严重危害着环境和人类健康,其中多环芳香烃(PAH)被认为是碳烟形成的前驱物,含有诱导有机体突变的致癌物质。所以,关于PAH的形成与生长过程引起了人们很大关注。运用化学反应动力学方法是研究燃烧过程中PAH生成机理的重要方法。但是目前存在的正庚烷燃烧动力学模型中并不包含PAH。本研究的主要目的就是构建一个包含PAH生成过程的正庚烷燃烧简化动力学模型。本文以正庚烷为燃料,在CHEMKIN软件的SENKIN模块中,首先应用正庚烷燃烧的详细动力学模型,分析了内燃机边界条件下混合气浓度对PAH前驱体的影响,发现丙炔基(C3H3)对混合气浓度敏感,且最大摩尔分数很小,对第一个苯环贡献较小。又通过对乙炔和乙烯进行敏感性分析和反应速率分析,确定了反应C2H3+O2<=>C2H2+HO2和C2H5+O2<=>C2H4+HO2分别为乙炔和乙烯生成的重要反应。然后以乙烯预混层流火焰中PAH生成的详细动力学模型为基础,分析了苯、奈、菲、芘的生成路径:燃料高温分解、第一个苯环的形成、PAH的生长和氧化。苯和苯基主要通过两条途径形成,一是丙炔基之间的化合反应C3H3+C3H3=>A1;二是反应n-C4H3+C2H2=A1-。第一个苯环一旦形成,PAH即会通过“脱氢加乙炔”的机理继续生长。作者通过将PAH的生成路径添加到经过简化的正庚烷燃烧动力学模型里,并用反应C2H3+O2<=>C2H2+HO2和C2H5+O2<=>C2H4+HO2将两部分衔接起来,构成了一个新的动力学模型,其中包括64种物质,78个反应。最后,对构建的简化动力学模型进行了有效性分析。对比研究发现,本文所提出的简化动力学模型在着火时刻、缸内温度和压力、重要物质的摩尔分数的计算结果与详细动力学模型基本一致。PAH的生成趋势与实验测得的一致,都是先生成后又被氧化,呈现峰状。实验研究表明,柴油机排放的PAH主要由两部分组成:燃烧过程中产生的PAH和未燃烧油的含量。