基于添加剂的汽油PPCI发动机着火和爆震的研究

发布时间：2017-11-19 12:21

  本文关键词：基于添加剂的汽油PPCI发动机着火和爆震的研究

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【摘要】：汽油PPCI是一种高效清洁的燃烧方式,特别是在高压缩比发动机上实现汽油PPCI能进一步提高燃烧热效率,但同时高压缩比发动机上实现汽油PPCI也面临着一些困难,比如发动机在低负荷时着火困难;高负荷容易发生爆震。因此本文尝试在燃料中掺混各种添加剂,对汽油进行改性,组成混合燃料,来改善高压缩比发动机PPCI燃烧的工况范围与性能;并通过一系列实验验证此方案的可行性。本文在总结与分析碳氢燃料的燃烧氧化机理以及添加剂的氧化机理的基础上,以燃料着火与剧烈氧化的关键活性自由基为依据,并通过理论模拟计算,确定了合适的十六烷值添加剂—二叔丁基过氧化物(DTBP)与抗爆添加剂—碳酸二甲酯(DMC)。通过计算模拟DTBP与DMC的不同混合比例对着火与抗爆的效果,确定了DMC添加比例的大致范围。为更清晰地研究添加剂对汽油PPCI燃烧的作用与影响,采用基础燃料(90%异辛烷-10%正庚烷)PRF90代替90#汽油,并与所确定的各种添加剂混合,组成混合燃料。实验结果表明:基础燃料在不添加添加剂的情况下,需要提高进气温度才能正常起燃;而使用添加剂DTBP后,常温即能正常燃烧,但是高负荷爆震倾向增大;在本文中,DTBP的添加量为1%,低于此添加量不足以改善发动机着火性能,高于此添加量着火太提前。在单独添加DMC时,能降低汽油PPCI燃烧高负荷下的爆震倾向,其中添加量为20%时,效果最明显,高于此添加量时油耗上升太大;同时DMC的加入会引起低负荷着火性能的恶化。复合添加剂(1%DTBP-20%DMC)能大幅改善汽油PPCI燃烧在低负荷以及高负荷下燃烧性能;因此证明了添加剂方案能够有效改善汽油PPCI燃烧。本文还进行了添加剂影响汽油PPCI着火与抗爆性能的机理研究,包括机理的敏感性分析和路径分析。机理研究表明:添加剂DTBP是通过自身在低温时刻分解产生活性自由基OH·来达到改善燃料低负荷下着火性能的;而添加剂DMC是通过降低中间产物过氧化物以及活性自由基OH·的生成速率及数量来达到减缓燃烧氧化速率,从而降低爆震倾向的;同时DMC的加入并不会改变燃料的反应路径。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK401

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1 张瑾;簇孔式喷油嘴喷雾特性及其对汽油PPCI燃烧影响的模拟研究[D];华中科技大学;2014年

2 何柳;基于添加剂的汽油PPCI发动机着火和爆震的研究[D];华中科技大学;2015年

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本文编号：1203540