连续再生颗粒捕集器对柴油机颗粒排放的影响

以某重型柴油机为原机,研究氧化催化转化器(DOC)与催化型颗粒捕集器(CDPF)耦合而成的连续再生颗粒捕集器(CR-DPF)对柴油机颗粒排放规律的影响.研究结果表明,CR-DPF的安装导致排气温度升高;原机测点颗粒数量浓度呈双峰对数正态分布,CR-DPF的前测点为三峰对数正态分布,后测点则呈多峰对数正态分布;前测点粒径小于191nm颗粒数量浓度及核态颗粒数量浓度分数均高于原机测点;CR-DPF除对7~15nm粒径颗粒的捕集效率相对较低,对其他粒径颗粒具有显著的降低作用;对聚集态颗粒的捕集效果优于核态颗粒,导致后测点核态颗粒数量浓度分数高于前测点.     

缸内直喷汽油机颗粒物粒径分布特性

采用DMS500快速颗粒取样分析仪对一台缸内直喷国Ⅳ汽油机进行了颗粒物粒径分布特性的试验研究．结果表明：缸内直喷汽油机排气颗粒物呈包括核态和积聚态颗粒物的双峰分布,仅怠速工况呈核态单峰分布．随转速升高,总颗粒物数浓度在部分负荷下逐渐降低,外特性先降低后升高;随负荷增加,总颗粒物数浓度在中、低负荷下逐渐降低,满负荷时急剧增加．随转速升高,核态颗粒物在部分负荷速度特性下数密度峰值逐渐降低,外特性下先降低后增加;积聚态颗粒物数密度峰值逐渐降低．随负荷增加,核态颗粒物数密度峰值在中、低负荷时逐渐降低,满负荷时增加;积聚态颗粒物数密度峰值在中、低负荷时先升高后降低,满负荷时最高．     

柴油机燃用柴油/乙醇混合燃料的颗粒排放特性

车用柴油机燃用柴油/乙醇混合燃料进行试验,采用DMS500快速响应颗粒分析仪进行颗粒物浓度和粒径分布测试,分析乙醇掺混比例、发动机运行工况对颗粒物粒径分布、质量浓度和几何平均直径的影响.研究表明:柴油/乙醇排放的颗粒物呈核态、积聚态双峰对数分布;随掺醇比的增加,小负荷下核态颗粒物数浓度明显降低,中、大负荷下积聚态颗粒物数浓度明显降低,核态颗粒物比例有所增加,颗粒粒径向小粒径方向移动;柴油/乙醇排放颗粒质量浓度普遍低于柴油,颗粒物排放主要集中在积聚态颗粒物;乙醇的掺混能有效降低颗粒物几何平均直径,随掺醇比的增加,颗粒物的几何平均直径呈下降趋势.     

EGR率对生物柴油燃烧颗粒的影响

为进一步降低柴油机的颗粒排放,通过建立改进颗粒排放模型,改变进气成分,探讨不同EGR率(0,10%,20%,30%,40%)对柴油机燃用不同掺混比例生物柴油(B0,B50,B100)的颗粒质量、颗粒粒径以及颗粒数的影响,并考察生物柴油结合EGR对颗粒的作用效果.结果表明:随着EGR率增加,颗粒排放呈先升高后降低的趋势,当EGR率增加到20%时,颗粒排放达到峰值,缸内颗粒的最高质量浓度增加,颗粒的分布区域增加;随着EGR率和生物柴油掺混比的增大,颗粒粒径分布发生由核态向聚集态再向核态的转变,核态颗粒数随EGR率升高呈先减小后增加趋势;相同EGR率下,核态颗粒数在颗粒总数量中所占比例随生物柴油掺混比的增加而增加,聚集态颗粒与核态颗粒的变化规律相反.     

PODE掺混比对高压共轨柴油机颗粒物物理特性的影响

针对增压中冷高压共轨柴油机燃用不同聚甲氧基二甲醚(PODE)掺混比(10%、20%和30%,体积分数)的PODE/柴油混合燃料的颗粒物排放进行了实验研究。分析了PODE掺混比对柴油机NO_x和烟度排放以及颗粒粒径分布的影响规律,并采用热重分析法与热解动力学方法研究了颗粒物氧化特性与热解反应活化能。实验结果表明:在柴油中掺混PODE能够降低烟度排放,且下降幅度随着PODE掺混比增加更明显,但在中高负荷时NO_x排放略有增加;随着PODE掺混比增加,颗粒总数量浓度下降,粒径分布曲线向小粒径方向移动,核态颗粒所占比例增加,积聚态颗粒所占比例降低,颗粒的数量浓度峰值、表面积浓度峰值和体积浓度峰值均减小;在柴油中掺混PODE燃烧颗粒中可溶性有机物(SOF)组分含量增加,碳烟颗粒质量损失率峰值增加,质量损失率峰值所对应温度降低,颗粒热解反应活化能有所减小,颗粒更易被氧化。     

发动机燃用乳化柴油的颗粒粒径分布特性

对一台涡轮增压柴油机燃用纯柴油和乳化柴油时的颗粒数量粒径分布、总颗粒、核态颗粒及聚集态颗粒数量和体积浓度进行了试验研究.试验燃料为纯柴油E0和E10,E15及ED乳化柴油.试验结果表明:发动机燃用乳化柴油时,颗粒数量粒径呈单峰或双峰对数正态分布,数量浓度峰值出现在粒径为10～20nm;与纯柴油E0相比,核态颗粒数量和体积浓度增大,聚集态颗粒数量和体积浓度减小,而总颗粒数量浓度增大、体积浓度减小.     

DOC对柴油机排放特性影响的研究

在柴油发动机台架上,通过HT350动态测功机、AM4000等仪器测量了柴油机氧化催化转换器(DOC)前后2个固定转速5个工况点的排放特性,分析了DOC对HC,CO,NOx,PM等影响,并用DRI碳分析仪分析了PM的碳质组分.结果表明,DOC能大幅降低HC,CO的排放,DOC前后NOx总量变化不大;DOC对颗粒物数量浓度降幅为25%～40%,其中核膜态降幅为16%～36%;随负荷增加DOC对颗粒物总数量浓度、核模态数量浓度降幅逐渐减小,积聚模态降幅逐渐增加;DOC通过降低HC促进SOF氧化从而达到催化氧化有机碳OC,OC对占PM总降幅贡献率在67%以上,EC最高仅为9%.     

柴油机燃烧颗粒物的生成机理与排放特性研究

为了实现柴油机的清洁燃烧,有必要对柴油机燃烧颗粒物的生成机理和排放特性进行系统的研究。通过尾气排放检测仪测量,分析柴油机燃烧生成颗粒物的组分及其生成机理;通过台架试验,分析不同负荷下颗粒物的质量特性和粒径分布,对颗粒物在纯氮气和纯氧气下进行热重分析,得出如下结论:柴油机颗粒物的排放量和颗粒数量峰值对应的粒径均与负荷有关,均随负荷的增加呈先降低后升高的趋势;颗粒的挥发性与氧化性则与颗粒的粒径大小相关。     

调合生物柴油颗粒物的微观特性研究

为研究生物柴油对柴油机排放颗粒微观特性的影响,利用微孔均匀沉积式碰撞采集器(MOUDI)分析不同比例调合生物柴油颗粒物的粒径分布,利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观测微观形貌,根据计盒维数算法,计算颗粒物的分形维数。结果表明:调合生物柴油B20(在0#柴油中掺入20%的生物柴油)的粗态颗粒呈现分层堆积,原始粒子的粒径均大于45 nm,纯柴油(B0)的原始粒径为29 nm左右;所有颗粒物的质量浓度峰值均出现在0.18~0.32μm区间,发动机处于高负荷(75%和100%负荷)工况下,随着生物柴油掺混比的增加,积聚态和粗粒子态颗粒的质量浓度均逐渐下降,B20的积聚态颗粒质量下降至纯柴油的36.7%;两种计盒维数随生物柴油比例的增加而逐渐增加,说明颗粒物之间的重叠现象更明显,边界趋于不规则。     

经过预处理后柴油机颗粒物氧化活性的变化

为评价常用的通过热重分析方法计算动力学参数的准确性,在不同发动机工况下采集了不同种类的柴油机颗粒物,在N₂氛围中进行了预处理,通过分析颗粒物预处理前后微观形态、结构参数的变化,间接评价预处理过程对颗粒物活性、反应动力学计算结果的影响. 80%负荷采集的原始颗粒和微粒聚集体样品的微观形态由洋葱状变为壳核结构,且原始颗粒的粒径显著减小,100%负荷采集的原始颗粒的微观形态变化不明显;三种颗粒物样品经过预处理后微晶的层间距均大幅度减小,且80%负荷下采集的原始颗粒减小程度最大. 80%负荷下采集的微粒聚集体和100%负荷下的原始颗粒的微晶平均长度略微增大,曲率增加显著,而80%负荷下原始颗粒的微晶长度增加较为显著,曲率略微减小.经过预处理后,颗粒物的氧化活性显著降低,间接表明经过预处理的柴油机颗粒物的动力学参数与原始颗粒物的参数有一定差异.      

Characteristics of ultrafine particles emitted from a dimethyl ether （DME） engine

Measurements of exhaust particle number concentration and size distribution from a dimethyl ether （DME） engine at different engine loads and speeds were carried out by using a two-stage dilution system and an SMPS. The results of the DME engine were compared with those of the original diesel engine. The fuel composition had significant effects on the exhaust particle size distribution, the total exhaust particle number and mass concentrations. Compared with those of the DME engine, the particle mass emissions of the diesel engine increased 5.7-17.7 times. At high engine speed （n=2200 r/min）, compared with those of the DME engine, the total particle number emissions of the diesel engine increased 0.75-2.2 times, while the total particle number emissions of the diesel engine decreased by about 50%-80% for middle and high loads at middle engine speed （n=1400 r/min）. Compared with those of the DME engine, the total exhaust particle number concentrations in the accumulation mode of the diesel engine increased 4.2-62.6 times and the exhaust particle geometric number mean diameters in the accumulation mode increased by about 10-30 nm. This correlated with higher oxygen level and lack of C-C bonds in DME. A lot of nucleation mode particles were emitted from the DME engine, this correlated with the processes of nucleation and condensation of the volatile and semi-volatile compounds in the exhaust gas.     

柴油轿车燃用生物柴油的模态颗粒排放特性

以帕萨特柴油轿车为试验样车,使用排气颗粒数量及粒径分析仪(EEPS),对分别燃用沪Ⅳ柴油、生物柴油混合体积分数分别为5%,10%,20%和50%的沪Ⅳ柴油-生物柴油混合燃料、纯生物柴油的模态颗粒排放特性进行了试验研究.结果表明:GB18352.3—2005Ⅰ型试验循环中,该车燃用生物柴油的聚集态颗粒数量浓度下降,核模态颗粒数量浓度上升,总颗粒数量浓度变化不大;随着生物柴油混合比例的增加,该车燃用沪Ⅳ柴油-生物柴油混合燃料排气颗粒的平均粒径降低,颗粒数量浓度峰值向小粒径方向偏移.     

Characteristics of ultrafine particle from a compression-ignition engine fueled with low sulfur diesel

Number size distributions （NSDs, 10--487 nm） and composition of nanoparticle emitted from an engine fueled with ordinary diesel （OD） and low sulfur diesel （LSD） fuel were comparatively studied. The results indicate that, compared with the OD, the LSD was found to slightly decrease the mass concentration, and significantly reduce the number concentration of the total particles （10--487 nm）, and the reduction of number increased with the speed and load of engine. The NSD for the two fuels showed a similar bimodal structure under all test engine conditions. Under the same engine conditions, the nucleation mode for LSD fuel was significantly lower than that of ordinary diesel. However, the accumulation mode for the two fuels showed little difference. The elements composition of exhaust particles included C, O, Cl, S, Si, Ca, Na, AI and K. The S element was not detected in LSD fuel case. The main component of soluble organic fraction （SOF） of exhaust particles for the two fuels included saturated alkane （C15-C26）, ester and polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs）. However, PAHs were not found in LSD fuel case.     

曲轴箱窜气对柴油机尾气微粒排放影响

针对一台2.0 L柴油机搭建了试验台架,通过控制曲轴箱窜气直接排入大气或是引入进气系统,采用尾气粒径谱仪对两种情况相应的尾气微粒数量浓度进行测量,分析比较试验结果来研究曲轴箱窜气对内燃机微粒排放的影响。结果表明:曲轴箱窜气引入进气主要影响柴油机尾气中核模态微粒及100 nm以下集聚态微粒的粒径数量浓度分布,主要表现在高峰峰值的增加和新峰值区域的形成。另一方面,曲轴箱窜气引入进气使柴油机各工况下尾气微粒总数量浓度增加,中、大窜气量工况微粒绝对数量增加明显,增幅分别为44.2%和38.5%。     

三明市大气颗粒物数浓度与粒径分布季节特征

利用颗粒物粒径谱仪对三明市城区站点不同季节的10~10 000nm粒径段内颗粒物的数浓度与粒径分布进行测量,全年颗粒物数浓度平均为15 608个·cm~(-3),季节特征表现为春季冬季夏季秋季,冬季凝结核模态粒子数浓度最高,各季节积聚模态颗粒物均占比最高.颗粒物总数浓度日变化存在早、晚高峰与中午时段的3峰特征,其中爱根核模态与积聚模态粒子均有早、晚双峰特征;凝结核模态与爱根核模态粒子则均在中午时段出现峰值.各季节颗粒物数浓度中值粒径与几何平均粒径差异较小,春夏季以爱根核模态为主,为单峰模式;秋季为双峰模式(爱根核模态+积聚模态);总体上秋冬季存在较多凝结核与爱根核模态的超细粒子.     

F-T柴油/甲醇双燃料发动机燃烧循环波动分析

通过在四缸增压中冷柴油机上进行的甲醇能量替代比分别为5%、10%、15%的甲醇均质混合气F-T柴油引燃燃烧试验,与0#柴油的传统燃烧对比,研究了的发动机转速、负荷、甲醇替代比对预混合引燃燃烧的循环波动的影响。结果表明:转速的增加对发动机输出动力的波动影响较小,但对预混合引燃具体燃烧过程的循环波动影响较大,瞬时放热率峰值波动率高达25%;中等负荷下,预混合引燃的循环波动较小,但在起动、怠速等小负荷工况时发动机的循环波动率较大,其中放热率峰值的循环波动率达到30%,且在大、小负荷时燃烧始点的循环波动均大于10%;甲醇替代比低时,预混合引燃燃烧模式的循环波动稍大,但当甲醇替代比增加到一定比例后循环波动率逐渐降低到与0#柴油相当的水平,甚至更低。     

高压共轨柴油机Sub-220 nm超细颗粒物排放特性研究

超细颗粒物是雾霾的重要组分,对人体健康影响极大。在一台六缸高压共轨柴油机上研究不同工况下Sub-220 nm超细颗粒物的排放特性,结果表明:碳烟排放在小负荷时极低,且随着负荷的增加而增加;Sub-220 nm超细颗粒物排放数量浓度在小负荷时高,且随负荷的增加而降低;Sub-220 nm超细颗粒物数量浓度的粒径分布为在小负荷和满负荷时是双峰特性,其余工况是单峰特性;转速升高,缸内气流运动加强,超细颗粒物排放数量浓度明显降低,各特征直径明显降低。