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1、第28卷第18期農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)642012年9月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringV
2、01．28NO．18Sep．2012生物柴油混合比對(duì)柴油機(jī)排放顆粒特性的影響馬志豪1’2※，張小玉1，馬凡華2，段俊法3，徐斌2，吳建2(1．華北水利水電學(xué)院清潔能源發(fā)動(dòng)機(jī)和工程車輛重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鄭州450011；2．河南科技大學(xué)車輛與動(dòng)力工程學(xué)院，洛陽471003；3．清華大學(xué)汽車安全與節(jié)能國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100084)摘要：為研究負(fù)荷和生物柴油
3、對(duì)柴油機(jī)排放顆粒的影響，該文利用高分辨率透射電鏡研究了電控高壓共軌增壓中冷柴油機(jī)在轉(zhuǎn)速2000r／min、扭矩75和225N·m2種負(fù)荷下，燃用混合比為0、10％、50％和100％4種摻混比例(分別記做B0、B10、B50和B100)的黃連木籽生物柴油／柴油混合燃料時(shí)，產(chǎn)生排放顆粒的微觀形貌和結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，除B100產(chǎn)生排放顆粒中基本粒子的形狀和粒徑分布呈現(xiàn)出不規(guī)則性外，其余燃料的排放顆粒均由球形的基本粒子構(gòu)成且粒徑具有單分散特性；基本粒子具有多層類石墨微晶結(jié)構(gòu)，碳層之間受到扭轉(zhuǎn)和平移，存在無序內(nèi)核區(qū)；B1
4、00在轉(zhuǎn)速2000r／min、扭矩225N·m工況時(shí)的基本粒子平均粒徑為45．57nm，與其余3種混合燃料排放顆粒的粒徑相差很大。負(fù)荷和摻混比例在50％以內(nèi)的生物柴油／柴油混合燃料對(duì)基本粒子的平均粒徑影響不大。研究結(jié)果可為柴油機(jī)顆粒生成機(jī)理和后處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供參考。關(guān)鍵詞：柴油機(jī)，燃料，顆粒，高分辨率透射電鏡doi：10．3969巧．issn．1002—6819．2012．18．010中圖分類號(hào)：TK421+．6；TK46+．4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1002—6819(2012)一18—0064—06馬志
5、豪，張小玉，馬凡華，等．生物柴油混合比對(duì)柴油機(jī)排放顆粒特性的影響[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28(18)：64—68．MaZhihao，ZhangXiaoyu，MaFanhua，eta1．Effectsofproportionsofbiodiesel／dieselblendsonstructuresofdieselengineparticulates[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheC
6、SAE)，2012，28(18)：64—68．(inChinesewithEnglishabstract)0引言眾所周知，由柴油機(jī)燃燒生成的排放顆粒可引發(fā)人類的多種疾病，對(duì)人類的健康造成了很大的威脅11。5l。因此美國和歐洲國家對(duì)柴油機(jī)的顆粒排放法規(guī)日益嚴(yán)格。2009年，歐美國家新乘用車的顆粒排放物被限制在0．005g／km，達(dá)到了歐V排放法規(guī)的規(guī)定，其限值僅為歐Ⅳ排放限值的1／4【6J，中國近期也開始限制PM2．5的排放量。對(duì)顆粒生成機(jī)理的深入研究才能有效降低顆粒排放物，因此，顆粒的表面形貌【7】和微觀結(jié)構(gòu)
7、已成為了重要的研究課題腎11J。生物柴油是一種清潔的替代燃料，在柴油中加入生物柴油可有效降低柴油機(jī)的排放顆粒、CO和HC等有害物的排放【12‘”J。目前，在歐洲使用的柴油中已摻入了5％體積的生物柴油，計(jì)劃在2020年在化石燃料中摻入10％體積的生物柴油【14】。研究發(fā)動(dòng)機(jī)燃用不同燃料產(chǎn)生排放顆粒的形態(tài)學(xué)特性和收稿日期：2012．02．04修訂日期：2012—08．17基金項(xiàng)目：汽車安全與節(jié)能國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(KFlll61)：華北水利水電學(xué)院清潔能源發(fā)動(dòng)機(jī)和工程車輛重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(NCwU．2010一10)；河南省
8、自然科學(xué)基金(092300410125)作者簡(jiǎn)介：馬志豪(1965一)，男，回族，河南，教授。研究方向?yàn)閮?nèi)燃機(jī)燃燒與污染物排放控制。鄭州華北水利水電學(xué)院清潔能源發(fā)動(dòng)機(jī)和工程車輛重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，450011。Email：mazhihao@mail．haust．edu．ca微觀結(jié)構(gòu)對(duì)認(rèn)識(shí)其形成和氧化機(jī)理以及評(píng)估對(duì)人類健康的影響具有重要意義【l51，不僅可以通過控制燃燒過程降低排放顆粒的生成，而且為發(fā)動(dòng)機(jī)排放顆粒后處理系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論和技術(shù)支持。所以，本文用高分辨率透射電鏡對(duì)以黃連木籽為原料制取的生物柴油以不同的
9、摻混比例用于電控高壓共軌柴油機(jī)時(shí)產(chǎn)生的顆粒進(jìn)行了研究。1材料和方法1．1試驗(yàn)裝置試驗(yàn)用發(fā)動(dòng)機(jī)為長城汽車有限公司生產(chǎn)的綠靜GW4D20直列四缸、增壓中冷柴油機(jī)。使用微柵銅網(wǎng)支持膜和HORIBA公司生產(chǎn)的MDLT-1302TMA分流式顆粒采樣系統(tǒng)采集發(fā)動(dòng)機(jī)排放氣體中的顆粒。利用日本電子公司生產(chǎn)的JEM-2100型高分辨率透射電子顯微鏡分析收集顆粒的微觀特陛。詳細(xì)參數(shù)見3L讞[16]。1．2試驗(yàn)方法試驗(yàn)用
