生物添加剂对汽油机性能影响及其作用机理的研究

论文摘要

随着石油价格的上涨,全球变暖以及其他环境问题浮出水面,必须对汽车结构、油品等进行改造来满足节能和环保的要求。使用添加剂是改造油品的有效方法之一,但是传统的添加剂对人体或发动机部件有着种种危害。在这样一个背景下寻求一种既环保又高效的添加剂势在必行。目前植物油一般用于柴油机,所以在汽油机中使用生物添加剂可以说是开辟了一条新的替代能源的途径。本研究从燃烧学角度,并结合化学分析、光学研究方法系统地对一种汽油机生物添加剂节能和环保的作用机理进行了研究,为开发新一代绿色添加剂奠定基础,从而促进绿色添加剂的发展。这种生物基汽油添加剂的主要功能在于改善燃油经济性和尾气排放。为此,在台架试验中采用了城市道路工况负荷特性对比的试验方法,以期得到在不同的负荷特性下,发动机的燃油经济性在使用添加剂之后的改善情况,同时监测发动机在道路实车状况下的燃油经济性和怠速情况下CO2、CO、HC、NOX等排气污染物的改善情况。根据试验数据显示,这种汽油生物添加剂可以有效提高燃油经济性并降低尾气排放,并且对我国市面流通的各种油品都具有适应性。基于实测的示功图,对生物添加剂加入油品后最大缸内压力和燃烧放热率等方面做了发动机燃烧特性分析。结果表明在燃烧过程中,添加剂提高了最大缸内压力和增大了燃烧放热率。证明添加剂起到了促燃的作用。设计了一种定容燃烧弹试验装置,用于对加剂后汽油的预混火焰特性进行有关的基础研究。全面地介绍了该试验装置的定容燃烧弹,混合气配制系统,加热系统,点火系统,燃烧压力测量系统,高速摄像系统以及数据采集系统等子系统的设计原理、结构及其特点。通过燃烧火焰照片对比可以看出,加剂后,燃烧速度加快,燃烧持续期缩短。由于研究的对比条件完全一致,这说明添加剂的加入对燃油混合气起了促燃作用,缩短了燃烧持续期,燃烧得以进行的更为迅速完全提高了效率。利用先进的同步辐射单光子电离和分子束取样技术得到并确定了汽油、含MTBE汽油、含生物添加剂汽油在氧气中各个阶段的燃烧产物的具体成分。通过加剂前后分子差别,分析了生物添加剂在调和性、异构化和烷基化等方面提高汽油辛烷值的作用机理。并通过测量燃烧产物浓度空间变化曲线分析了有害物质在燃烧过程中的生成情况。为了能够达到此种添加剂能够服务于社会的目的,将生物添加剂和某种清净

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 降低内燃机排放和提高内燃机经济性的必要性
• 1.1.2 汽油添加剂的国内外发展概况及应用研究
• 1.2 生物添加剂的应用
• 1.3 本课题的提出及主要研究内容
• 1.3.1 本课题的研究意义
• 1.3.2 国内外研究现状
• 1.3.3 本课题的主要工作
• 第二章 添加剂对燃油经济性及排放影响的台架实验研究
• 2.1 试验装置的总体设计
• 2.1.1 主要仪器设备
• 2.1.2 试验用发动机
• 2.2 试验方法和数据处理
• 2.2.1 试验方法
• 2.2.2 数据处理方法
• 2.3 生物添加剂油品的准备
• 2.4 实验用油品成分及特性
• 2.5 生物添加剂对不同油品燃油经济性的影响
• 2.5.1 生物添加剂对93＃高清洁汽油经济性的影响
• 2.5.2 生物添加剂对93＃普通汽油经济性的影响
• 2.5.3 生物添加剂对93＃成分油经济性的影响
• 2.5.4 生物添加剂对乙醇汽油经济性的影响
• 2.5.5 生物添加剂对油品经济性的影响的原因分析
• 2.6 生物添加剂对不同油品排放的影响
• 2.6.1 生物添加剂对93＃高清洁汽油排放的影响
• 2.6.2 生物添加剂对93＃成分汽油排放的影响
• 2.6.3 生物添加剂对乙醇汽油排放的影响
• 2.6.4 生物添加剂对油品排放影响的原因分析
• 2.7 实车道路试验和怠速试验
• 2.7.1 实车道路试验
• 2.7.2 发动机怠速排放对比试验
• 2.8 本章小结
• 第三章 汽油机燃用生物添加剂的燃烧过程分析
• 3.1 汽油机燃用生物添加剂的缸内燃烧过程分析
• 3.1.1 实验用发动机及添加剂
• 3.1.2 实验方法及测量仪器
• 3.1.3 缸压、dp/dφ对比及特性分析
• 3.1.4 放热率分析
• 3.2 汽油机燃用生物添加剂在定容燃烧弹内燃烧过程分析
• 3.2.1 定容燃烧系统的组成
• 3.2.2 实验原理
• 3.2.3 实验结果
• 3.2.4 结果分析
• 3.2.5 生物添加剂的燃烧特性对发动机排放的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 用同步辐射方法研究生物添加剂对燃烧过程影响机理
• 4.1 同步辐射原理及特点
• 4.1.1 同步辐射简介
• 4.1.2 同步辐射原理
• 4.1.3 同步辐射特点
• 4.1.4 同步辐射在燃烧技术上的应用
• 4.2 同步辐射研究汽油成分的准备
• 4.2.1 实验所用油品及其参数
• 4.2.2 试验设备
• 4.3 实验数据处理方法
• 4.4 用同步辐射方法研究汽油及其添加剂在火焰中的成分
• 4.4.1 光电离质谱图
• 4.4.2 光电离质谱图差别的筛选
• 4.4.3 用光电离效率曲线确定燃烧火焰中的主要成分
• 4.5 生物添加剂对汽油及含添加剂汽油辛烷值影响的机理研究
• 4.5.1 生物添加剂调和作用的研究
• 4.5.2 生物添加剂对火焰中成分辛烷值影响的研究
• 4.6 生物添加剂对排放物影响的研究
• 4.6.1 生物添加剂对非常规排放物影响的研究
• 4.6.2 生物添加剂对常规排放物影响的研究
• 4.7 本章小节
• 第五章 生物添加剂改性的实验研究
• 5.1 复合添加剂的基本特性
• 5.2 复合添加剂的实验研究
• 5.2.1 复合添加剂对燃油经济性的影响及原因分析
• 5.2.2 复合添加剂对废气排放的影响及原因分析
• 5.2.3 复合添加剂对93＃汽油排放影响的原因分析
• 5.3 对复合添加剂作用的几个影响因素
• 5.3.1 清净剂对燃油经济性的影响
• 5.3.2 冷冻试验对复合添加剂的影响
• 5.4 生物添加剂的改性及其对油品影响的研究
• 5.4.1 生物添加剂的改性
• 5.4.2 改性生物添加剂对油品影响的研究
• 5.5 改性生物添加剂摩擦性能影响的研究
• 5.5.1 活塞组摩擦
• 5.5.2 原剂以及改性添加剂摩擦实验
• 5.5.3 实验结果与讨论
• 5.6 本章小结
• 第六章 全文总结与工作展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢