生物柴油混合比對柴油機排放顆粒特性的影響.pdf

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1、第28卷第18期農(nóng)業(yè)工程學(xué)報642012年9月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringV

2、01．28NO．18Sep．2012生物柴油混合比對柴油機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)動機和工程車輛重點實驗室，鄭州450011；2．河南科技大學(xué)車輛與動力工程學(xué)院，洛陽471003；3．清華大學(xué)汽車安全與節(jié)能國家重點實驗室，北京100084)摘要：為研究負荷和生物柴油

3、對柴油機排放顆粒的影響，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在轉(zhuǎn)速2000r／min、扭矩75和225N·m2種負荷下，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，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。負荷和摻混比例在50％以內(nèi)的生物柴油／柴油混合燃料對基本粒子的平均粒徑影響不大。研究結(jié)果可為柴油機顆粒生成機理和后處理系統(tǒng)的設(shè)計提供參考。關(guān)鍵詞：柴油機，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：TK421+．6；TK46+．4文獻標(biāo)志碼：A文章編號：1002—6819(2012)一18—0064—06馬志

5、豪，張小玉，馬凡華，等．生物柴油混合比對柴油機排放顆粒特性的影響[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，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，由柴油機燃燒生成的排放顆?？梢l(fā)人類的多種疾病，對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柴油機的顆粒排放法規(guī)日益嚴格。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。對顆粒生成機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)動機燃用不同燃料產(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基金項目：汽車安全與節(jié)能國家重點實驗室(KFlll61)：華北水利水電學(xué)院清潔能源發(fā)動機和工程車輛重點實驗室(NCwU．2010一10)；河南省

8、自然科學(xué)基金(092300410125)作者簡介：馬志豪(1965一)，男，回族，河南，教授。研究方向為內(nèi)燃機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)動機和工程車輛重點實驗室，450011。Email：mazhihao@mail．haust．edu．ca微觀結(jié)構(gòu)對認識其形成和氧化機理以及評估對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)動機排放顆粒后處理系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計提供理論和技術(shù)支持。所以，本文用高分辨率透射電鏡對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時產(chǎn)生的顆粒進行了研究。1材料和方法1．1試驗裝置試驗用發(fā)動機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。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)動機排放氣體中的顆粒。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。詳細參數(shù)見3L讞[16]。1．2試驗方法試驗用