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燃料添加剂改善均质充量压燃（HCCI）发动机性能的试验研究
| 论文题名： | 燃料添加剂改善均质充量压燃（HCCI）发动机性能的试验研究 |
| 关键词： | 燃料添加剂;均质充量;压缩燃烧;发动机性能 |
| 摘要： | 20世纪70年代后期,均质充量压缩燃烧(Homogeneous Charge CompressionIgnition-HCCI)已经被提出,采用这种燃烧方式的HCCI发动机具有较的高热效率、较低的排放优势,已成为世界各国内燃机界研究的重点和热点。但是这种燃烧方式低负荷容易失火,高负荷容易爆震,运行工况范围较窄。 针对HCCI发动机低负荷容易失火,高负荷容易爆震问题,本文通过在基础燃料PRF90(10％正庚烷和90％异辛烷混合)能中添加少量过氧化物(Ditert-butyl peroxide-DTBP、Dicumyl peroxide-DCP、Tert-butyl hydroperoxide-TBHP、Tert-butyl cumyl peroxide-TBCP或Cumene hydroperoxide-CHP),研究了活性添加剂对HCCI发动机着火和燃烧过程的影响；添加少量二茂铁、甲醇、乙醇和二氧化碳,研究了抗爆剂对HCCI发动机爆震的影响。配制出含不同过氧化物质量分数为1％,DTBP质量分数为1％-5％,二茂铁质量分数分别为0.025％、0.035％、0.05％,甲醇、乙醇体积分数分别为1％、3％、5％的18种试验燃料,并在进气中引入体积分数为1％、3％、5％的二氧化碳,在一台经过改造的四缸柴油机的第四缸进行HCCI燃烧试验。 试验结果分析表明：在发动机转速为1400r/min下,基础燃料PRF90够在一定当量比范围内稳定燃烧,实现发动机的HCCI燃烧,但基础燃料燃烧范围相对狭窄,低负荷易失火,高负荷易爆震。过氧化物添加剂均能够提高燃烧反应速度,促进着火时刻提前,改善发动机低负荷失火,扩大低负荷范围,DTBP是改善低负荷燃烧作用最明显的添加剂。相同当量比的稳态工况下,随DTBP质量分数增加,着火和燃烧放热提前、燃烧持续期缩短,失火得到有效改善,负荷范围得到拓宽。但过高的添加剂质量分数导致发动机高负荷爆震可能性增加,DTBP的质量分数应为2％左右。 在发动机转速为1400r/min下,燃料中添加二茂铁、甲醇、乙醇和二氧化碳等抗爆剂均能抑制HCCI发动机爆震和扩大发动机高负荷范围。低质量分数二茂铁改善爆震和拓宽发动机负荷范围作用较小,添加1％体积分数的甲醇和乙醇对发动机高负荷爆震影响比较接近,甲醇抗爆性能略大于乙醇。随二茂铁质量分数、甲醇、乙醇和二氧化碳体积分数的增加,气缸压力峰值、放热峰值下降、着火时刻后移,最大爆发压力点和放热峰值点后移,缸内温度降低,抗爆性能及负荷范围拓宽作用增强,其中甲醇是醇类抗爆剂中的最佳抗爆剂。而过高质量分数或体积分数的抗爆剂导致发动机失火可能性增加,二茂铁的质量分数应为0.035％左右,甲醇、乙醇和二氧化碳体积分数应为1％左右。 |
| 作者： | 何超 |
| 专业： | 热能工程 |
| 导师： | 纪常伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京工业大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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