小型非道路柴油机排气管内颗粒的粒径分布与氧化特性.pdf

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1、第32卷2016正第10期5月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringV01．32No．10May201641小型非道路柴油机排气管内颗粒的粒径分布与氧化特性王忠1，孙波1，赵洋1，瞿磊1，赵怀北17李铭迪z(1．江苏大学汽车与交通工程学院，镇江212013；2．常熟理工学院机械-V程学院，常熟215500)摘要：为了深入了解柴油机颗粒在排气管内的变化过程，分析柴油机颗粒粒径分布和氧化特性的变化趋势，采用废气排放颗粒物粒径谱仪(engineexhaustparticleSizer,EEPS)，测量了柴油

2、机沿排气气流运动方向，不同位置的颗粒粒径，研究了不同位置颗粒粒径的分布规律；应用热重，差热同步分析仪，分析了沿排气气流方向不同位置颗粒的表观活化能、着火温度、燃尽特性指数等特征参数的变化规律。结果表明：沿柴油机排气气流方向，核态颗粒数量减小，聚集态颗粒数量增加；聚集态颗粒的粒径增大。热重试验结果表明：沿柴油机排气气流方向，在SOF挥发阶段和soot氧化过程中，颗粒失质量速率增加，失质量峰值对应温度降低；颗粒中H20质量由1．3％增加到2．46％，SOF质量由38．2196增加到42．05％,sOOt质量由57．8496减少到52．24％，灰分质量由3．019增加到3．25％；颗粒的指前

3、因子由7．93x10'2减小到4．67X1012，反应活化能由157．3降低到127．9，着火温度由546oC降低到501oC，降低了约8．2％，燃烧特性指数由8．16x10一增加到1．62x10-8，燃尽特性指数上升了14．5％。该研究是对颗粒衍化机理的完善，可为颗粒捕集器的优化设计提供参考。关键词：柴油机；颗粒；排放控制；排气管；粒径；氧化特性doi：10．119750．issn．1002-6819．2016．10．006中图分类号：TK421．5文献标志码：A文章编号：1002—6819(2016)一10—0041—06王忠，孙波，赵洋，瞿磊，赵怀北，李铭迪．小型非道路柴油机排气

4、管内颗粒的粒径分布与氧化特性IJ】．农业工程学报，2016，32(10)：41—46．doi：10．119750．issn．1002—6819．2016．10．006http：／／www．tcsae．orgWangZhong，SunBo，ZhaoYang，QuLei，ZhaoHuaibei，LiMingdi．Characteristicsofparticlecoagulationandoxidationinexhaustpipeofdieselengine[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(Trans

5、actionsoftheCSAE)，2016，32(10)：4l-46．(inChinesewithEnglishabstract)doi：10．119750．issn．1002—6819．2016．10．006http：／／www．tcsae．org0引言柴油机颗粒是大气可吸人颗粒物PMz5的主要来源之一，严重危害人体健康。随着排放法规的日益严格，对柴油机颗粒排放的质量和数量(particlesnumber，PN)提出了更加严格的要求。为进一步降低柴油机颗粒排放，颗粒捕集器(dieselparticulatefilter，DPF)等柴油机后处理技术已开始应用。颗粒的粒径与理化特性对D

6、PF的捕集效率、过滤体的再生具有很大的影响㈣】。柴油机排气中含有大量的CO，、水蒸气、HC、颗粒等物质。在柴油机排气管内，温度、压力等参数会发生较大的变化，排气颗粒物也会发生冷凝、碰撞、氧化还原等过程，颗粒物的物理化学特性也会随之发生改变19-151。针对柴油机颗粒在柴油机缸外的变化过程，国内外学者进行了一些试验和模拟研究。“争，q以中型柴油机为例，建立了在稀释取样过程中颗粒成核与气溶胶动力学耦合模型，分析了含硫量和稀释过程中的温度及湿度对颗粒凝并、成核的影响。刘双喜等旧以S195柴油机为研究对象，对冷却条件下的排气颗粒演变特性进行了试验研究，分析了收稿日期：2015—10-20修订日

7、期：2016—02—24基金项目：国家自然科学基金(51376083，51506011)；江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)；江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(CXZZl3_0672，KYLX一1035)作者简介：王忠，教授，博士生导师，主要从事柴油机排放控制和替代燃料研究。镇江江苏大学汽车与交通工程学院，212013。Emaihwangzhong@ujs．edu．cn颗粒粒径、质量浓度随排气冷却的变化规律。陈仁煌等旧开展了柴油机