ÄûÃʵ¼º½

Väitöskirjan nimi: Experimental and Modelling Studies on the Impacts of Fuels and Lubricants on Pre-ignition in Spark-ignition Engines    

³Õä¾±³Ù³Ù±ð±ô¾±Âáä: Kristian Rönn
³Õ²¹²õ³Ù²¹±¹Ã¤¾±³Ù³ÙäÂáä: Prof. Bengt Johansson, DTU, Tanska
Kustos: Prof. Ossi Kaario, Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulu 

Nykyaikaisissa ottomoottoreissa saavutetaan korkeampia hyötysuhteita turboahtamisen avulla. Lisäksi kehitetään polttomoottoreita, joissa voidaan hyödyntää uusiutuvia polttoaineita, kuten vihreää vetyä. Näiden moottorien kehityksissä on esiintynyt haaste esisyttymisilmiön muodossa. Esisyttyminen ilmenee polttoainetta ja ilmaa sisältävän kaasuseoksen ennenaikaisena syttymisenä ennen sytytystulpan aiheuttamaa kipinää. Esisyttyminen on haastava ongelma ottomoottoreissa, sillä se esiintyy satunnaisesti, sen syntymämekanismit ovat vaihtelevia ja se voi pahimmillaan aiheuttaa moottoririkon. Tutkimuksen tavoitteina on ollut ymmärtää esisyttymisen syitä ja löytää keinoja tämän ongelman torjumiseksi. Tutkimuksen sovelluskohteina ovat autojen turboahdetut bensiinimoottorit sekä teollisen kokoluokan vetymoottorit.

Tässä väitöskirjassa tutkittiin moottorien, moottoriöljyjen ja polttoaineiden eri parametrien vaikutuksia esisyttymiseen. Tutkimuksen tärkeimpiin tuloksiin lukeutuvat havainnot eri bensiinikoostumusten taipumuksista aiheuttaa esisyttymistä. Vaikkakin korkeat oktaaniluvut viittaavat bensiinikoostumuksen alhaiseen reaktiivisuuteen, ne eivät takaa hyvää vastustuskykyä esisyttymiselle. Kokeet ja mallinnukset osoittivat erään korkeaoktaanisen polttoainekoostumuksen olevan herkempi esisyttymiselle kuin useat matalampien oktaanilukujen polttoaineet. Tutkimuksesta ilmeni, että korkeaoktaaninenkin polttoaine voi olla altis sylinterin kuumista pinnoista johtuvalle esisyttymiselle. Vedyn esisyttymisherkkyyttä ei saatu vähennettyä kalsiumpitoisuutta vähentämällä moottoriöljyn lisäaineissa, mikä poikkeaa kirjallisuudesta löytyvien bensiinimoottoritutkimusten johtopäätöksistä. Vedyn esisyttymiskokeet kuitenkin osoittivat, että vaihtoehtoinen perusöljykoostumus moottoriöljyssä voi vähentää esisyttymisriskiä korvatessaan perinteisen mineraaliöljyn. Tutkimuksen tuloksia voi hyödyntää moottoreille turvallisempien polttoaine- ja moottoriöljykoostumusten kehittämisessä.

Avainsanat: Esisyttyminen, ottomoottori, supernakutus

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä):