燃料添加劑改善均質充量壓燃（HCCI）發(fā)動機性能的試驗研究.pdf

1、20世紀70年代后期,均質充量壓縮燃燒(Homogeneous Charge CompressionIgnition-HCCI)已經被提出,采用這種燃燒方式的HCCI發(fā)動機具有較的高熱效率、較低的排放優(yōu)勢,已成為世界各國內燃機界研究的重點和熱點。但是這種燃燒方式低負荷容易失火,高負荷容易爆震,運行工況范圍較窄。 針對HCCI發(fā)動機低負荷容易失火,高負荷容易爆震問題,本文通過在基礎燃料PRF90(10％正庚烷和90％異辛烷混合)能

2、中添加少量過氧化物(Ditert-butyl peroxide-DTBP、Dicumyl peroxide-DCP、Tert-butyl hydroperoxide-TBHP、Tert-butyl cumyl peroxide-TBCP或Cumene hydroperoxide-CHP),研究了活性添加劑對HCCI發(fā)動機著火和燃燒過程的影響；添加少量二茂鐵、甲醇、乙醇和二氧化碳,研究了抗爆劑對HCCI發(fā)動機爆震的影響。配制出含不同過氧化

3、物質量分數(shù)為1％,DTBP質量分數(shù)為1％-5％,二茂鐵質量分數(shù)分別為0.025％、0.035％、0.05％,甲醇、乙醇體積分數(shù)分別為1％、3％、5％的18種試驗燃料,并在進氣中引入體積分數(shù)為1％、3％、5％的二氧化碳,在一臺經過改造的四缸柴油機的第四缸進行HCCI燃燒試驗。 試驗結果分析表明：在發(fā)動機轉速為1400r/min下,基礎燃料PRF90夠在一定當量比范圍內穩(wěn)定燃燒,實現(xiàn)發(fā)動機的HCCI燃燒,但基礎燃料燃燒范圍相對狹窄,

4、低負荷易失火,高負荷易爆震。過氧化物添加劑均能夠提高燃燒反應速度,促進著火時刻提前,改善發(fā)動機低負荷失火,擴大低負荷范圍,DTBP是改善低負荷燃燒作用最明顯的添加劑。相同當量比的穩(wěn)態(tài)工況下,隨DTBP質量分數(shù)增加,著火和燃燒放熱提前、燃燒持續(xù)期縮短,失火得到有效改善,負荷范圍得到拓寬。但過高的添加劑質量分數(shù)導致發(fā)動機高負荷爆震可能性增加,DTBP的質量分數(shù)應為2％左右。 在發(fā)動機轉速為1400r/min下,燃料中添加二茂鐵、甲醇

5、、乙醇和二氧化碳等抗爆劑均能抑制HCCI發(fā)動機爆震和擴大發(fā)動機高負荷范圍。低質量分數(shù)二茂鐵改善爆震和拓寬發(fā)動機負荷范圍作用較小,添加1％體積分數(shù)的甲醇和乙醇對發(fā)動機高負荷爆震影響比較接近,甲醇抗爆性能略大于乙醇。隨二茂鐵質量分數(shù)、甲醇、乙醇和二氧化碳體積分數(shù)的增加,氣缸壓力峰值、放熱峰值下降、著火時刻后移,最大爆發(fā)壓力點和放熱峰值點后移,缸內溫度降低,抗爆性能及負荷范圍拓寬作用增強,其中甲醇是醇類抗爆劑中的最佳抗爆劑。而過高質量分數(shù)或體