柴油机排气颗粒浓度和粒径分布特征试验研究

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基于MOUDI采样装置的186FA柴油机微粒物粒径分布特性研究

柴油机微粒物被认为是影响生态环境和人类健康的重要污染物之一，由此也催生了愈加严格的排放法规来限制其质量排放。随着现代内燃机技术的
对微粒的组分、氧化特性和生物毒性等进行深入
研究。
飞速发展，电控高压燃油喷射与机内燃烧过程优化
时增大趋势显著；积聚模态及粗粒子模态微粒质量浓度随烟度的增大均有增大的趋势，积聚模态微粒增大趋势相
对明显；同一负荷率条件下，积聚模态微粒质量浓度基本随转速的升高而降低；中高负荷时微粒质量平均直径在０．３２～０．５６“ ｍ之间，低负荷时向大粒径级方向发展。关键词：柴油机；微粒；模态；质量浓度；粒径分布；质量平均直径
径（当量直径） ¨ ４］。ＭＯＵＤＩ利用惯性将粒子分离，其空气动力学分割直径分别为１８，１０，５．６，３．２，
１．０，０．５６，０．３２和０．１８ｍ。含有微粒的发动机排
一
。
（１）
式中：Ｃ为滑流修正系数；．Ｄ为粒子与介质密度；Ｖ。为冲击器小孔出口平均气流流速；７７为介质动力黏
第１期（总第２０４期）２０１３年２月

甲醇柴油与生物柴油微粒排放粒径分布特性

ＫｅｙｗｏｒｄｓＤｉｅｓｅｌｅｎｇｉｎｅ，Ｍｅｔｈａｎｏｌ—ｄｉｅｓｅｌｆｕｅｌｓ，Ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ，Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ，Ｅｍｉｓｓｉｏｎ，Ｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅ
ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
引言
微粒是柴油机的主要排放污染物之一。对人体健康的危害程度与其特性有着密切的关系。研究表明，不同直径的微粒对人体健康的危害程度是不同
２００９年８月
农业机械学报
第４０卷第８期
甲醇柴油与生物柴油微粒排放粒径分布特性＊
王晓燕１李芳１葛蕴珊２李洪文１张学敏１
（１．中国农业大学工学院，北京１０００８３；２．北京理工大学汽车动力性与排放测试国家专业实验室，北京１０００８１）
【摘要】以石化柴油为参照，在发动机台架上，采用电子低压冲击仪及其附带的两级稀释系统测试了燃用柴
万方数据
８
农业机械学报
２００９芷
排放等进行了应用研究［４￣８］，关于这两种代用燃料的排放颗粒浓度及粒径分布的研究还鲜见报道。本研究以石化柴油为参照，试验研究柴油机在不同工况下分别燃用石化柴油、甲醇柴油和生物柴油排放的微粒粒径分布特性，包括单位体积尾气中微粒的数量浓度（１／ｃｍ３）和体积浓度（“ｍ３／ｃｍ３）。
油、甲醇柴油和生物柴油排放的不同粒径微粒的数量浓度、体积浓度，分析了发动机转速、负荷以及燃油种类对微
粒粒径分布的影响。试验证明：在外特性下，柴油、甲醇柴油排放的微粒数量浓度随转速增大而增加。生物柴油排
放的微粒数量浓度随转速没有明显变化规律；在２３００ｒ／ｒａｉｎ，生物柴油和柴油随负荷的减小排放的微粒数量浓度
ＷａｎｇＸｉａｏｙａｎｌＬｉＦａｎ９１Ｃ－ｅＹｕｎｓｈａｎ２ＬｉＨｏｎｇｗｅｎｌＺｈａｎｇＸｕｅｍｉｎｌ

柴油机尾气中微粒粒径分布特征的实验研究

第8 卷第11 期环境工程学报V o l． 8 ，N o． 112 0 1 4 年 1 1月Chinese Journal of E nvironmental E ngineering Nov . 2 0 1 4 柴油机尾气中微粒粒径分布特征的实验研究杨双刘乃瑞杨小献( 西北工业大学动力与能源学院，西安710072)摘要柴油机尾气中的微粒粒径大小分布范围广泛，不同直径的微粒所占的比例以及对环境和人身健康造成的危害各不相同，因此对微粒粒径特征进行研究更具有实际意义。

本研究分别采用滤膜称重法和光散射法对厦工XG951 Ⅲ装载机配置的国Ⅲ柴油发动机怠速工况下的尾气进行测试，研究了微粒的质量浓度分布、数量浓度分布以及质量浓度与数量浓度分布的关系。

研究结果表明，从微粒质量上看，可吸入微粒( PM10 ) 占微粒总量( TSP) 的74. 0% ，可入肺微粒( PM2. 5 ) 占可吸入微粒的48. 1% ;2. 5μm 以下粒径范围内的微粒质量浓度是2. 5 ～10 μm 粒径范围内微粒质量浓度的将近3 倍，是10～100 μm 粒径范围内微粒质量浓度的52 倍;2. 5 ～10 μm 粒径范围的微粒质量浓度是10 ～100 μm 粒径范围内微粒质量浓度的18 倍。

数量上，在不同的数量级上，微粒数量浓度随粒径变化差距很明显，尤其是1 μm 以下的微粒较多。

另外，质量浓度的粒径分布滞后于数量浓度。

因此PM2. 5 排放标准中应考虑以个数浓度代替质量浓度为标准。

关键词柴油机微粒质量浓度数量浓度粒径分布中图分类号TK421 + ．5文献标识码A文章编号1673-9108(2014)11-4892-05Experimental study on particle size distribution in diesel exhaustYang Shuang Liu Nairui Yang Xiaoxian( School of Power and Eneger，Northwestern Polytechnical University，Xi’an 710072，China)Abs t ract It is more practicall y signi f icant t o conduct research on the particle si z e distribution，as hazards t o the environment and human health are di ff erent w ith di ff erent particle si z e w hose distribution in the diesel ex- haust is extraordinaril y unequal． M embranes w eighing method and light scattering method w ere used in this study t o test the diesel exhaust of Eur o Ⅲdiesel engine conf igurated on Xiagong XG951Ⅲloader under idling condi- tion，the mass concentration of particulate distribution，number concentration distribution and the relationship bet w een mass concentration and number concentration distribution w ere studied． T he results s how ed that f or the particle m ass，respirable particles( P M10) account f or74.0% of particulates( T SP)，the lung particulate( PM2. 5) account for 48. 1% of respirable particulate; the particle mass concentration at the size less 2. 5 μm is nearl y tripled of the particle in2.5～10μm，is52times of that in10～100μm; the particle mass concentration in2.5～10μm is18times of the particle in10～100μm．And f or number，there is a bi g gap bet w een the num-ber concentration versus their diameters，especiall y，more particles bel ow 1μm．M oreover，si z e distribution of the mass concentration of the particle l agged t hat o f n umber c oncentration．So the number concentration shouldbe considered as the standard intead of the mass concentration in the P M2. 5emissions．Key words diesel engine; particle; mass concentration; number concentration; size distribution从现行各国针对柴油车的排放法规［1］来看，对微粒的限制都是针对微粒的质量，现行的技术也随之都是基于重量法来测评柴油机微粒的排放水统及肺部疾病。

国ⅳ柴油机颗粒物与颗粒态多环芳烃排放特征

国ⅳ柴油机颗粒物与颗粒态多环芳烃排放特征一、引言：国Ⅳ柴油机作为一种高效、经济又环保的动力源，已经在交通运输、工业生产和农业生产等领域得到了广泛的应用。

然而，柴油机在运行过程中会产生大量的颗粒物和颗粒态多环芳烃，对空气质量和人体健康造成危害。

为了进一步探究国Ⅳ柴油机排放的颗粒物和颗粒态多环芳烃特征，新的研究逐渐展开。

二、颗粒物排放特征：国Ⅳ柴油机排放的颗粒物主要包括可吸入颗粒物（PM10）和细颗粒物（PM2.5）。

这些颗粒物对人体健康具有较大影响。

在国Ⅳ柴油机运行过程中，颗粒物的体积浓度主要受使用燃料和工况条件的影响。

使用低硫燃料和采用 SCR 技术等措施，可以显著降低颗粒物排放浓度。

三、多环芳烃排放特征：国Ⅳ柴油机排放的多环芳烃主要来源于未燃烧的烃类物质和机油等添加物，其中苯并[a]芘、苯并[a]蒽、芘等多环芳烃是最为典型的物种。

多环芳烃的排放浓度除受燃油成分的影响外，还受机油、燃烧温度、油耗等因素的影响。

采用先进的燃烧控制技术和清洁燃料可有效降低多环芳烃的排放。

四、颗粒物和多环芳烃的协同排放特征：国Ⅳ柴油机排放的颗粒物和多环芳烃是相关的，它们在燃烧过程中互相影响，共同排放到环境中。

颗粒物的存在可以促进多环芳烃的形成，而多环芳烃的存在又会附着在颗粒物表面，形成颗粒物的一部分。

因此，控制颗粒物排放是降低多环芳烃排放的有效手段之一。

五、结论：国Ⅳ柴油机排放的颗粒物和多环芳烃对环境和人体健康造成的危害不可忽视。

采用先进的燃烧控制技术和清洁燃料，有效降低颗粒物和多环芳烃的排放，是保障环境和人民健康的必然选择。

未来需要继续深入探究颗粒物和多环芳烃排放的特征，提出更加有效的控制措施，促进柴油机行业的可持续发展。

柴油机排气污染评价指标研究

柴油机排气污染评价指标研究柴油机是一种利用柴油燃烧产生动力的内燃机，其排放物质会对环境造成污染。

为了评价柴油机排气污染的程度，研究人员提出了一些评价指标。

本文将探讨几个常用的指标，并分析其在评价柴油机排气污染方面的优缺点。

1. PM（颗粒物）排放：颗粒物是柴油机排放中最重要的污染物之一，包括可吸入颗粒物（PM10）和细颗粒物（PM2.5）。

这些颗粒物对人体健康和大气环境都有很大的危害。

评估柴油机排气的PM排放是非常重要的评价指标。

由于颗粒物的成分复杂且尺寸各异，准确测量和评估颗粒物的排放量是一项挑战。

2. NOx（氮氧化物）排放：氮氧化物是柴油机排放中的另一个重要污染物，它对大气环境和人体健康都有很大的危害。

由于NOx是臭氧和细颗粒物的前体物质，因此评估柴油机排气中的NOx排放对于控制大气污染非常重要。

柴油机上使用的节氮催化剂可以降低NOx排放，但同时增加了颗粒物的排放量，这就导致了在控制柴油机排气污染方面的矛盾。

3. CO（一氧化碳）和HC（碳氢化合物）排放：CO和HC是柴油机排放中的其他两种重要污染物，它们对大气环境和人体健康都有一定的影响。

评估CO和HC的排放可以帮助我们全面了解柴油机排气的污染情况。

与PM和NOx相比，CO和HC的排放量较低，且受到车辆运行状态的影响较大，因此评估的准确性较低。

除了上述指标之外，还有一些其他的评价指标可以用于评估柴油机排气污染，如颗粒物的化学组分、汽车尾气中的多环芳烃和多氯联苯含量等。

这些指标可以提供更详细和全面的评估结果，但其测量和评估的复杂性也相对较高。

柴油机排气污染评价是环境保护和车辆控制的重要一环。

PM、NOx、CO和HC是常用的评价指标，其优缺点各有不同。

研究人员需要进一步完善这些指标，并结合其他相关指标，以提高对柴油机排气污染程度的准确评估。

生物柴油发动机颗粒排放物粒径及其分布试验研究

生物柴油发动机颗粒排放物粒径及其分布试验研究陆小明;葛蕴珊;韩秀坤;吴思进;朱荣福;何超【期刊名称】《环境科学》【年(卷),期】2007(28)4【摘要】为获取燃用不同比例生物柴油的发动机排放颗粒物粒径及其分布特性，对1台增压直喷式车用柴油机进行了台架测试．用80L／min定量泵和装有直径90mm的玻纤滤膜采样器在排气管内采样10min，用激光粒度仪测量与分析颗粒粒径和分布．结果表明，随着发动机转速提高，排放颗粒粒径变小且分布更集中．干法众数对应的粒径级较大（约10～12μm）R较集中，湿法众数的较小（约4～10μm）且分散．用干法分析，发动机低速时，B100的Sauter平均直径d32最大，纯柴油最小，而B20的结果介于二者之间．而高速时B20的粒径最大，纯柴油次之，B100最小．中数粒径d（0．5）的结果也反映这一趋势．用湿法分析。

除了2000r／min点外，B20的d32最大，B100次之，柴油最小．湿法众数比干法分散，因而d32也较大．【总页数】5页(P701-705)【关键词】柴油机;生物柴油;颗粒物排放;粒径;分布【作者】陆小明;葛蕴珊;韩秀坤;吴思进;朱荣福;何超【作者单位】北京理工大学机械与车辆工程学院【正文语种】中文【中图分类】X382.1【相关文献】1.柴油机燃用添加DTBP的生物柴油时排放颗粒粒径分布的研究 [J], 李铭迪;王忠;许广举;赵洋;刘帅;李瑞娜;李立琳2.发动机燃用生物柴油稳态工况颗粒粒径分布 [J], 楼狄明;胡炜;谭丕强;胡志远;李博3.柴油机和LNG发动机排放颗粒物粒径分布特性研究 [J], 刘志华;葛蕴珊;丁焰;何超;谭建伟4.甲醇-调合生物柴油燃烧及排放微粒粒径分布特性试验 [J], 杜家益;李俊;张登攀;赵小明;吴培振;袁银男5.碘值对生物柴油燃烧颗粒物粒径分布和碳质组分的影响 [J], 杜家益;杨启航;张登攀;王益凡;蒋胜;袁银男因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

柴油机排气污染评价指标研究

柴油机排气污染评价指标研究
柴油机排气污染评价的指标之一是颗粒物排放。

当柴油机燃烧柴油时，会产生大量颗
粒物，如颗粒物物质、硫化物等。

颗粒物的直径大小和组成成分对环境和人体健康的影响
有很大关系。

评价柴油机排气污染的指标之一是颗粒物排放浓度和粒径分布。

氮氧化物（NOx）是柴油机排气中的另一个重要污染物。

NOx的主要成分是氮氧化物，包括一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。

NOx的排放主要来源于柴油机燃烧过程中的高温燃烧区域。

NOx不仅对大气环境有害，还会形成雾霾和酸雨，对人体健康也有一定的危害。

评价柴油机排气污染的指标之一是NOx排放浓度。

挥发性有机化合物（VOCs）也是柴油机排气中的一个重要污染物。

VOCs包括多种多样的物质，如甲烷、乙烷、苯、甲苯等。

VOCs对大气臭氧生成和空气质量产生重要影响，也对人体健康有一定的风险。

评价柴油机排气污染的指标之一是VOCs排放浓度。

柴油机排气污染评价的指标主要包括颗粒物排放浓度和粒径分布、NOx排放浓度、VOCs排放浓度、SO2排放浓度和CO排放浓度等。

通过对这些指标的评价，可以更全面地了解柴油机排气污染的程度，为环境保护和人类健康提供科学依据。

柴油机排气尾流中核模态颗粒数浓度和粒径分布变化特性

Ｓａｇａ０２０Ｃｈｎ）ｈｎｈｉ０４，ｉａ２
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｌｔｎａｄｃａｇｈｒｃｅｉｔｃｆｄｅｅｎｉｘａｓｅｒｔｉｉｅａｍｏｐｅｃｅｖｒｎｎｒｅｄｕｉｎｈｎｅｃａａｔｒｓｉｓｏｉｓｌｅｇｎｅｅｈｕｔｎａａｌｐｔｓｈｒｎｉｏｍｅｔｗｅｅｉｏｐｉｎｅｔｔｄｂｓｄｏｗｏｓａｅｄｌｅｘｅｍｅｔ．ｉｖｓｉａｅａｅｎｔ－ｔｇｉｔｒｅｐｒｎｓＴｅｐｒｏｅｉｔｎｅｅｏｕｏｈａｔｒｓｃｆｕｌａｏｄｇｕｉｈｕｐｓｏｆｄｔｖｌｔｎｃａｃｅｔｓｏｃｅｔｎｍｏｅｓｉｈｉｒｉｉｎｉｐｒｉｌｓｉｔｅｅｈｕｔｌｍｅｏｉｓｌｎｉｅ．ｔｓｓｏａｔｅｎｈｘａｓｐｕｆｄｅｅｇｓＩｉｈｗｎｔａｔｅｃａｇｓｏｐｍａｙｄｌｔｎｐｒｍｅｅｓｓｃｓｐｍａｙｃｅｎｈｔｈｈｎｅｆｒｒｉｉｉｕｏａａｔｒ，ｕｈａｒｒｉ
湿度ＯＨ、混合气停留时间ＰＴ和稀释比例ＰＲ等稀释参数会显著影响稀释混合气中ａ）Ｄ（Ｒ）（Ｄ）核模态粒子（ｎ５ｎ）Ｄ＜０ｍ的数浓度和粒径分布，表明核模态粒子主要由排气稀释过程中粒转化作用产生的气．二次颗粒构成；ＰＴ随Ｄ的降低以Ｄ及ＰＨ、
ｐｒｉｌｓｂｅｎｇ —ｏｐｒｉｌｏｖｒｉｎｄｒｎｘａｓｌｉｎａｄｃｏｉｉＴｅｄｃｅｅｏＤＴｒｔｅｉｃａｅｏａБайду номын сангаас ｅａｄｏａｔ－ａｔｅｃｎｅｏｕｉｇｅｕｔｄｕｏｏｌｇ．ｃｓｓｃｓｈｉｔｎｒｈｅｒａｆＰｓｏｎｒｓｆｈｅ

柴油发动机颗粒物测试方法及影响因素探讨

因素。
ＰＳ间的相关性的研究，国外对这方面的研究主要集中ＦＳ之
在２０～２０年之间，而国内在该领域的研究较少。随着０００５
国家有关部门对内燃机排放法规的完善，进一步提高我国的内燃机测试水平具有重要的意义。本文介绍了目前测试颗粒物的主要方法，在分析这些方法原理的基础上，进一步影响颗粒物排放测试的因素并提出优化措施以尽量消除这些因素导致的各个测试结果
ｌ１３２０作为ＧＢ１６１２０的补充。只要满足ＩＯ６ — ０２８７９— ０５Ｓ
时还能防止排气中的水蒸气的凝聚。这样就在大气压力的条件下形成一个接近常温的环境来采集颗粒，使得车辆在行驶中把排气排入大气并进行扩散的过程大致得到了模拟。为了达到合适的采样样气温度，一般系统有两级稀释，也就是全部废气都经过稀释后，根据经过颗粒物取样滤纸的质量，整个测试过程中稀释排气的总质量和整个循环的实际循环功计算颗粒的比排放。在第一级稀释过程
：
— —
圃园ｈｙｎ珏Ｑｃｅａｉｉｉ
口文／张排排（汉理工大学）武
引言
柴油发动机排气中的颗粒的测试方粒的测试方法以及选择原则
所谓的全流定容系统是指发动机排出的废气经洁净的

柴油机排放颗粒物特征及影响因素分析

柴油机排放颗粒物特征及影响因素分析YAN Shanshan;LIU Zhaoce;YANG Qi;WU Xin;ZHZO Jinbo;WU Zhenxiao;XUE Fanli;FAN Jingsen;NIU Hongya【摘要】采用二段撞击式单颗粒采样器进行采样,分析柴油机排放颗粒物的形貌、粒径、颗粒物排放的影响因素以及与国外柴油车的对比,最后发现:柴油机排放颗粒物以链状粒子为主,占粒子总数的72％,其次是矿物颗粒,矿物颗粒以单颗粒和粘附二次污染物两种形式存在,粒径大多集中在0.2～0.6 μm.周围大气颗粒物以多边形粒子为主,粒径集中在0.3 ～0.5 μm.随着柴油机负荷增大,颗粒物数量逐渐增加,但有机颗粒物数量表现出先增加后降低的趋势.【期刊名称】《河北工程大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(035)004【总页数】5页(P90-94)【关键词】柴油机;微米颗粒物;粒径;形貌【作者】YAN Shanshan;LIU Zhaoce;YANG Qi;WU Xin;ZHZO Jinbo;WU Zhenxiao;XUE Fanli;FAN Jingsen;NIU Hongya【作者单位】;;;;;;;;【正文语种】中文【中图分类】X513微米颗粒物在大气中具有较长的滞留时间和比较大的比表面积，已经成为我国当前的首要大气污染物，严重地影响人体健康、农作物生长、大气能见度以及气候变化[1-2]。

机动车排放细颗粒物为细颗粒物污染的重要贡献者之一，机动车污染已经变成空气污染的重要来源，是造成灰霾，光化学烟雾污染的主要原因[3-14]。

虽然在研究内容上已经有大量文献对柴油机排放颗粒物进行研究，但对柴油车颗粒物的研究涉及的比较少，而在研究柴油机排放颗粒物方面，主要研究柴油机排放尾气的化学组分及改进措施，对细颗粒物方面的亚微米粒径段的颗粒物特性研究较少，因而，本文运用透射电镜的方法，研究柴油车和柴油机的微米颗粒物(粒径处于0.2～1.0 μm)，对其形貌、粒径进行系统的梳理，并对不同转速和不同负荷情况下的柴油机所排放的颗粒物进行研究，完善现有对颗粒物的研究，旨在能更深一步地认识现代柴油机排气颗粒物，并为进一步的开展柴油机微粒排放控制的研究提供基础数据。

浅谈柴油机排放中的颗粒与烟度讲诉

浅谈柴油机排放中的颗粒与烟度王志新1，吉学之1，支怀斌2(1．潍柴动力股份有限公司，山东潍坊261001；2．中国北方发动机研究所，山西大同031000) 摘要：在比较颗粒与烟的概念、颗粒和烟度的测试手段的基础上，分析了两者的不同和联系。

通过欧Ⅱ8与欧Ⅲ13工况试验，分析得出了烟度与颗粒的近似关系：即烟度大时颗粒排放也大，二者表现出正向的对应关系。

Particle and Smoke in Diesel Engine＇s EmissionWANG Zhixing1，JI Xuezhi1，ZHI Huaibin2(1．WeichaiPower Co.,Ltd.，ShandongWeifang 261001；2．China North Engine Research Institute，ShanxiDatong031000)Abstract：Soot and PM were differentiated based on concept and measurement，and analysis the relationship based on experiments．From the 8-mode EuroⅡand 13-Mode Euro ETC procedures we got the approximate connection：the PM weight more with high smoke，they show positive matches．Based on the comparison between the concept and measurement of soot and PM，their differences and connections are analyzed．Through the 8-mode EuroⅡand 13-Mode Euro Ⅲtest,the approximate connection between soot and PM are discovered：the PM weight more with high smoke，they show positive matches．1 概念在最新的国家排放标准(下简称国标)GBl7961-2005[1]中，对颗粒(PM)与烟的定义分别如下：发动机的排气污染物主要包括气态污染物和颗粒物。

APC2008-04 利用ELPI 测量柴油机颗粒粒子分布的试验研究

30 芜湖，2008年 9月中国内燃机学会第八届学术年会论文集APC2008－004利用ELPI 测量柴油机颗粒粒子分布的试验研究刘双喜，秦孔建，阮旭，景晓军（中国汽车技术研究中心，天津 300162）摘要：在电控欧III 排放柴油机上，利用ELPI 进行了排放颗粒物粒子排放特性的试验研究。

采用了两级喷射稀释的加热稀释系统对排气进行稀释采样，测量了稀释系统实际稀释比并确定了采样条件，发现其加热条件下实际稀释比在68～73，较标定条件下要高。

进行了柴油机稳态工况和瞬态工况的颗粒物粒子排放测量，发现欧III 柴油机粒子粒径峰值在70nm 以下，总体属于超细粒子范畴，质量分布主要集中在大于0.1μm 粒径。

瞬态排放和稳态排放的颗粒粒子数量和质量的粒径分布特点基本一致。

关键词：ELPI; 加热双稀释器; 颗粒物粒子; 瞬态排放柴油机颗粒物排放是柴油机排放控制的重点之一，同时也是环保和健康专家所关心的排放问题。

随着现代柴油机技术的应用，柴油机的颗粒物排放质量正在逐步降低，但人们对柴油机颗粒粒子数量和尺寸对健康的影响日益重视。

由于柴油机颗粒粒子大部分属于亚微米颗粒，这些颗粒在人体呼吸系统的沉积率较粗大颗粒要高很多[1]，细小的颗粒甚至可以直接进入人体循环系统，而柴油机颗粒物本身含有的有害成份长期滞留人体会导致呼吸系统和免疫系统等疾病，相关的医学研究也在日益深入。

颗粒物排放数量受到越来越多研究人员关注，欧洲正在计划将控制柴油机颗粒粒子排放数量补充到排放法规中。

掌握柴油机的颗粒物粒子数量浓度和尺寸分布特性对于评价柴油机颗粒物排放十分重要，本研究将采用ELPI 进行柴油机颗粒物粒子的测量，研究柴油机颗粒物的数量和质量分布特点，由于稀释条件对颗粒物粒子分布影响大，我们对稀释系统的稀释比进行测定并采用了加热稀释方法。

1 试验系统组成我们采用了满足国III 排放的IVECO 电控柴油机，该柴油机的型号和机型参数如表1所示：表1 柴油机参数型号 8140.43S 型式四缸直列/增压中冷缸径×行程 mm×mm 94.4×100 额定转速 r/min 3600 额定功率 kW 92 最大扭矩×转速 N·m×r/min 292×1800燃油供给方式电控共轨台架试验测试系统采用A VL PUMA 台架控制系统，柴油机排放分析系统采用A VL CEB II 的全流采样分析系统，同时，利用ELPI ＋加热双稀释系统进行同时颗粒物采样。

柴油喷雾粒径空间分布特征理论与实验研究

柴油喷雾粒径空间分布特征理论与实验研究谢凯;崔运静;仇性启;王建新【摘要】为研究小型柴油燃烧器压力雾化喷嘴在喷雾外流场空间内的柴油喷雾粒径分布特征,采用激光粒度仪测量沿喷嘴出口轴向方向各截面处的液滴粒径分布.分别测试了不同配风量,不同喷油压力,不同喷雾锥角和油量条件下在5～50 cm截面处的粒径分布,对液滴的平均索特尔直径进行分析,用分散指数表征液滴分布的均匀性.研究表明,喷雾粒径在空间的整体分布是在喷雾出口处区域最小,在浓雾区粒径最大但分布均匀.随风量和油压的减小,平均粒径增大,喷雾锥角对粒径影响不大,而油量对全局的空间分布影响较大.液滴在风量大的浓雾区分布均匀,但油压超过1.2 MPa,初始破碎区的均匀度反而下降.初始破碎区的液滴粒径受液滴间相互作用影响,结合实验结果,引入液滴群整体作用系数对理论推导的临界破碎粒径公式进行修正,平均误差5％.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2019(019)009【总页数】6页(P88-93)【关键词】压力雾化;粒径分布;临界破碎;分散指数【作者】谢凯;崔运静;仇性启;王建新【作者单位】中国石油大学(华东)化学工程学院,青岛 266580;中国石油大学机电工程学院,青岛 266580;中国石油大学(华东)化学工程学院,青岛 266580;云南航天工业有限公司,昆明 650217【正文语种】中文【中图分类】TK421.43小型柴油燃烧器被广泛应用于各种能源，国防，后勤等领域，特别是在小型工业加热设备中[1，2] 。

其体积小，火焰能快速加热并与其他介质换热的特点使得其在受限小型空间内的加热设备中[3]应用前景广阔。

其喷雾液滴的空间分布特征和燃烧器产生的火焰有密切关系。

研究其分布特征不仅能够丰富喷雾燃烧理论，而且有助于预测火焰形态[4]，对喷雾燃烧技术在各种机械工程领域的应用有重要指导意义[5] 。

近年来，研究者针对喷雾分布特征进行了研究[6，7]。

柴油机排气颗粒浓度和粒径分布特征试验研究

第25卷(2007)第2期内燃机学报T ransactions of CS I CEV o.l 25(2007)N o .2文章编号:1000 0909(2007)02 0113 0525 018收稿日期:2006 05 19;修回日期:2006 12 05。

基金项目:上海市科委重大科技项目(043012015)。

作者简介:李新令,博士研究生,E m ai:l l x@l s jt .cn 。

柴油机排气颗粒浓度和粒径分布特征试验研究李新令,黄震,王嘉松,吴君华(上海交通大学燃烧与环境技术中心,上海200030)摘要:研究了6114柴油机不同工况下排气颗粒的数浓度、体积浓度和粒径分布特征,测试工况下柴油机排气颗粒数浓度均呈包括核模态(峰值粒径为10n m ~20n m )和积聚模态(峰值粒径为50n m ~80n m )的双峰对数正态分布。

高转速下排气颗粒数浓度和体积浓度大于中间转速时的数浓度和体积浓度。

相同转速下,颗粒体积浓度随负荷增加而增大,而数浓度高转速下随负荷增大而增加,中间转速下随负荷增加没有规律性变化。

相同转速下,积聚模态数浓度随负荷增加而增大,核模态数浓度高转速下随负荷增大而增加,但在中间转速下随负荷增加无规律性变化。

相同转速下,随负荷增加,核模态峰值粒径有减小趋势。

中间转速下积聚模态峰值粒径随负荷增大先增大后减小,高转速下积聚模态峰值随负荷变化无明显变化。

中间转速下排气颗粒的核模态峰值粒径小于高转速下核模态的峰值粒径,积聚模态峰值粒径大于高转速下积聚模态的峰值粒径。

排气颗粒中核模态粒子占有较大的数量百分比,积聚模态粒子占有较大的体积百分比。

关键词:柴油机;负荷;排气颗粒;数浓度;粒径分布中图分类号:TK 421.5 文献标志码:AI nvestigation on Concentrations and Size D istribution Characteristic ofParticles fro m D iesel EngineLI X in ling ,HUANG Zhen ,W ANG Jia song ,W U Jun hua(Center for Combustion and Environm enta l T echno l ogy ,Shanghha i Jiao tong U nivers it y ,Shangha i 200030,Chi na)Abstract :Exhaust particle number w ei ghted and volu m e w ei ghted concentrations and size distri buti on w ere m easured i n a 6114 model diesel e ng i ne by a t wo stage dil ution syste m and an S M PS .The number w ei ghte d size distribut i ons clearly sho w a b m i oda l and lognor m al i n for m w ith a nuclei mode i n dia meter range of 10nm to 20nm and an accu m ulat i on mode in dia m eter range of 50nm to 80nm.T he total num ber and volu m e conce ntrat i ons at high e ng i ne speed are lar ger than at m i ddle engine speed .A t the sa me engi ne speed ,t he total vol um e conce ntrat i on increasesw ith the i ncrease of load .The tota l nu m ber c oncen trat i ons i ncrease w ith the i ncrease of l oad at hi gh speed ,wh ile the total nu m ber concentrat i ons vary litt l e w ith load at m iddle engine speed .A t sa me eng i ne speed ,the number conce ntrat i ons of accu mu l ation mode i ncrease w ith the i ncrease of l oad .The number conce ntr at i ons of nuclei mode i ncrease w it h the i ncrease o f l oad at hi gh eng i ne speed ,a nd t he number c oncentration of nucle im ode varies little w it h load at m iddl e engi ne speed .M a x m i um dia m eter of nuclei mode at m i ddle eng i ne speed gives s m aller val ue than that at h i gh engine speed .M a x m i um d i a m eter of accu m ulat i on m ode at m i ddle e ng i ne speed g i ves larger val ue than at h i gh engine spee d .Nucleim ode gives l arge nu mber fraction wh ile acc umulation mode gives large volu m e fracti on .K ey words :D iesel eng i ne ;Loads ;Exhaust particles ;Number concentration ;Size d i stri bution引言空气中的悬浮颗粒物会对人体健康产生危害,悬浮颗粒按照粒径通常被划分为粗颗粒(P M 2.5~10)、细颗粒(P M 2.5)和超细颗粒(粒径小于100nm )。

GTL燃料发动机排气颗粒数密度和粒径分布的试验研究

ｔｂｔｎｆｍＴｅｅｎｉｗｓｃｎｕｔ．Ｅｈ￣ｔａｔｌｕｌ盯ｃｎｅｔｔｎａｄｓｅｄｓｉｕｏｅｅｍｅｕｅｙａｒｕｉｏａＧＬｆｌｄｅ，ａｏｄｃｅｉｏｒｕｇ￣ｄｘａｒｉｅｎ Ⅱｂｐｃｏｃｎｒｉｎｉｉｒｔｎｗｒａｒｄｂａｏｚｔｂｉｓ
维普资讯
第１卷第５３期
２Ｏ０７年１Ｏ月
燃
烧
科
学
与
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ技术
Ｖ１１Ｎ．０．３ｏ５Ｏｔｃ．姗
ＪｕｎｌｆＣｎｍｓｏｃｅｃｎｅｈｏｏｙｏｒａｏｏｆｆｎｓｉｎｅａｄＴｃｎｌｇｌｉ
Ｉ髓ｄ：ｎｉｅｇｔｎｏｅｅｅｔｆａｑｉＧＬａｄｄｓｅｅａｉｅｎｔｅｎｅｔｔｎａｄｓｅｉｓｔＡｖｓａｏｎｔｆｃｏｇｓｏｌｕｎｔｉｉｈｔｉｄ（Ｔ）ｎｉｅｆｌｏｔｒｃｕｂｒｏｃｎａｏｚｓｅｌｕｓｎｈｐｔｌｎｃｒｉｎｉｄ —
ｔｏｓｇｉｔｎｓｓｍａｄａＭＸｓａｎｎｏｉａｔｌｓｅ）ＰｒｃｕｂｒｓｅｄｔｂｔｎＴｇｅｓｏｗ－ｔｅｄｕｏｔＳ／ｃｎｉｍｂｉｐｒｃｉｒ．ａｉｅｎｍｅｉｓｉｕｏｓＧＬｅｉｗａｌｉｙｅｎｎ３（ｇｌｙｔｉｅｚｔｌｚｉｒｉｏｆｎｎｈ
ｕｉｄａｄｌｇｎｒｌｉｒｗｔｃｕｌｔｎｍｏｅｉｅ５ —－０Ｂｎｄａｔｒｒｎｅａ０／ｎａｄｂｍｅａｎｎｍｅｌａｏ－ｏｍａｆｍｉａａｃｍｕａｏｄｎｔＯ８ｉｍｅａｇｔ１４０ｒｍｉｉｄｌｄｎｎｏｈｎｉｈｉｅｎａｌｇｎｒａｎｆｒｗｔｕｌａｏｌｄｎｔｅ２ｏ－ｍｌｉｏｍｉｈａｎｃｅｔｎｎｏｅｉｈ一３ｉｉａｅｅｎｅａｄａｃＵｌｌｌｎｍｏｅｉｈｅ５ｏｉ０ＢｎｄｍｔｒｒｇｎｎａＡｌＵａＪａ３ｌｏｄｎｔ一８ｉｎｅａｏＢｎｒｇｔａ

柴油发动机排气纳米颗粒物质量浓度检测

柴油发动机排气纳米颗粒物质量浓度检测∗姚水良;沈星;赵一帆;赵凯奇;姚海;卢宇浩;吴祖良;章旭明【摘要】柴油发动机排气中含有大量的纳米级颗粒物。

本研究开发了利用聚四氟乙烯烧结管来过滤纳米颗粒物以检测柴油发动机排气纳米颗粒物排放量的方法。

聚四氟乙烯烧结管的过滤效率用扫描电迁移率粒径谱仪来评价。

在颗粒物动力学直径范围(30~400 nm)内，聚四氟乙烯烧结管的过滤效率高达99%。

柴油发动机排气中纳米颗粒物的质量浓度在5．40 mg/m3以上。

%Diesel engine exhaust contains a large amount of nano-particles. A method for measuring nano-particles in the diesel engine exhaust by filtration using a sintered filter made of polytetrafluoroethylene was reported. The filtration efficiency was evaluated with a scanning particle size analyzer. The filtration efficiency of the sintered filter was as high as 99% in an aerodynamic diameter range between 30 ~400 nm. The mass concentrations of nano-particles in the diesel engine exhaust were higher than 5. 40 mg/m3.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2016(044)014【总页数】3页(P127-129)【关键词】柴油发动机;纳米颗粒物;聚四氟乙烯烧结管;粒径分布;质量浓度;个数浓度【作者】姚水良;沈星;赵一帆;赵凯奇;姚海;卢宇浩;吴祖良;章旭明【作者单位】浙江工商大学环境科学与工程学院，浙江杭州 310018;浙江工商大学环境科学与工程学院，浙江杭州 310018;浙江工商大学环境科学与工程学院，浙江杭州 310018;浙江工商大学环境科学与工程学院，浙江杭州 310018;浙江工商大学环境科学与工程学院，浙江杭州 310018;浙江工商大学环境科学与工程学院，浙江杭州 310018;浙江工商大学环境科学与工程学院，浙江杭州 310018;浙江工商大学环境科学与工程学院，浙江杭州 310018【正文语种】中文【中图分类】X851柴油发动机在我国交通运输等方面具有十分重要的贡献。

柴油、生物柴油后喷燃烧过程中颗粒物粒数粒径及质量的变化规律

燃烧科学与技术Journal of Combustion Science and Technology 2017，23(3)：261-267DOI 10.11715/rskxjs.R201604006收稿日期：2016-05-09．基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2013CB228502)；天津市应用基础与前沿技术研究计划资助项目 (13JCZDJC 35800)；国家自然科学基金资助项目(51476115)．作者简介：张许扬（1991— ），男，硕士，zhangxu2014@. 通讯作者：宋崇林，男，博士，教授，songchonglin@.柴油、生物柴油后喷燃烧过程中颗粒物粒数粒径及质量的变化规律张许扬，卫将军，吕刚，宋崇林(天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津 300072)摘要：基于全气缸取样平台，在一台高压共轨柴油机上，对近后喷和远后喷策略下生物柴油和柴油后喷燃烧过程中颗粒物的粒数粒径分布、总粒子数密度及质量的变化规律进行了研究．实验结果表明，在后喷燃烧过程中各阶段，生物柴油和柴油所产生的颗粒物的粒数粒径分布、总粒子数密度及质量变化规律相似．颗粒物粒数粒径均呈类似对数正态分布，生物柴油的峰值粒径范围为39.2～69.8,nm ，柴油的峰值粒径范围为60.4～93.1,nm ．与柴油相比，在相同后喷燃烧阶段生物柴油的颗粒物的总粒子数密度较高，但质量浓度较低．关键词：全气缸取样平台；生物柴油；柴油；后喷燃烧；粒数粒径分布；颗粒物质量浓度中图分类号：TK427 文献标志码：A 文章编号：1006-8740(2017)03-0261-07A Comparison of Number and Size Distribution and Mass of Particulatesfor Biodiesel and Diesel in Post -Injection Combustion ProcessZhang Xuyang ，Wei Jiangjun ，Lü Gang ，Song Chonglin(State Key Laboratory of Engines ，Tianjin University ，Tianjin 300072，China )Abstract ：Experiments were conducted on a direct-injection diesel engine ，which was equipped with a common rail system ．The number and size distribution ，the total particulate number density and mass concentration of particulates produced from biodiesel and fossil diesel during the post-injection combustion were investigated using a total cylinder sampling system ．Experimental results indicate a similar tendency for biodiesel and diesel in the variation of number and size distribution ，total particulate number density and mass concentration of particulates at the same stage of post-injection combustion ．The number and size distributions of particulates for both fuels ap-proximate to the lognormal distribution ，with the peak values in the range of 39.2—69.8nm for biodiesel and of 60.4—93.1nm for diesel ．At the same stage of post-injection combustion ，the total particulate number density for biodiesel is higher than that for diesel ，while an opposite result is found in the mass concentration of particulates.Keywords ：total cylinder sampling system ；biodiesel ；diesel ；post-injection combustion ；size and numberdistribution ；mass concentration of particulate柴油机因为具有较高的热效率、良好的动力性、经济性和耐久性得到广泛应用，随着柴油车的保有量不断增加，其排放物给自然环境和人类的身心带来严重的负面影响，尤其是其颗粒物排放也成为近年来造燃烧科学与技术第23卷第3期— 262 —成全国大规模雾霾天气的元凶之一．世界各国制定了越来越严格的排放法规来限制颗粒物的排放．对柴油机颗粒物生成机理及排放控制方面的相关研究越来越受到重视．伴随着我国经济的快速增长，对能源的需求量也急剧增加，能源供应安全已成为确保我国经济持续稳定增长的重要问题之一．生物柴油作为一种代用燃料，可以在不改变柴油机结构的前提下，获得与柴油接近的动力性能和比柴油更加优越的排放性能[1] ．大量的试验研究表明，柴油机燃用生物柴油及柴油-生物柴油混合燃料时，柴油机的HC 排放量显著降低，CO 排放量也有所降低，同时可以有效地降低颗粒物排放[2-5]；Krahl 等[6]、Jung 等[7]、Di 等[8]和Tsolakis [9]的研究结果表明，燃用生物柴油降低颗粒物质量的同时却增加了其总粒子数密度．Di 等[8]进行了生物柴油、柴油的掺烧和乙醇、柴油的掺烧试验，通过对比不同掺烧组分对柴油机排放颗粒物的影响发现：增加燃料中的含氧量可以降低尾气颗粒物的质量浓度；而随含氧量的增加，颗粒物的几何平均直径变小；生物柴油、柴油的掺烧所生成的颗粒物总粒子数密度升高，但乙醇、柴油掺烧所产生的颗粒物总粒子数密度却降低，这主要是由于乙醇有更低的黏性，雾化效果更好．目前，针对生物柴油及普通柴油颗粒物的研究主要是针对排气中的相关问题，而对于燃烧过程中颗粒物的研究报道很少，鉴于此，本文借助于全气缸取样平台，在一台高压共轨增压柴油机上研究生物柴油后喷燃烧过程中颗粒物的粒数粒径分布，总粒子数密度及质量浓度的变化规律；并与柴油进行对比，探讨生物柴油对颗粒物的生成及氧化的影响．这对深入理解燃烧过程中碳烟微粒的生成、演化机理及控制污染物的排放有非常重要的意义．1 试验设备与试验方案1.1 试验装置及颗粒采集方法本文借助于全气缸取样平台，在一台由CY6102BQ 型柴油机的第6缸改装而成的试验单缸机上进行试验，全气缸系统机构图及发动机主要参数见参考文献[10]．改装后的试验单缸机加装了DENSO 电控高压共轨燃油喷射系统，采用ETAS 公司的INCA 标定软件，能够精确控制、调节该单缸机的喷油参数．试验台架采用德国产W230型SCHENCK 的电涡流测功机控制发动机运行工况．采用大连新风科技有限公司的采样控制系统，在特定的燃烧时刻精确控制全气缸取样装置打破燃烧空间，使缸内正在燃烧中的气体溢出燃烧室，同时释放高压氮气使燃气迅速降温，“淬灭”其化学反应，经稀释降温的样气沿管路进入取样袋中，然后接发动机废气排放颗粒物粒径谱仪(EEPS-3090)进行粒数粒径的分析测量，或由真空泵以一定的流速将其抽取到特定的滤膜上，而后进行颗粒物的后续处理分析．采用美国TSI 公司的发动机废气排放颗粒物粒径谱仪(EEPS-3090)分析研究柴油机颗粒物粒数浓度以及粒数粒径分布特性．该仪器基于电迁移性原理，可高精度、实时测量稳态和瞬态工况粒径分布，测量粒径范围为5.6～560nm ，该仪器前级配备了379020型旋转式热稀释仪，稀释比范围为15∶1～3000∶1．在本次试验的测试过程中，稀释比为260∶1，此稀释比可有效地减弱采样颗粒物的进一步凝并[11]．采样流量为10L/min ．颗粒物质量的测定采用称重法．将取样袋中的样气利用真空泵过滤到PALLFLEX 公司生产的聚四氟乙烯滤膜上，采样前、后使用电子微量天平(Sartorius ME 5-F )分别称重．以滤膜质量之差作为微粒(particle matter ，PM )的质量．称重之后立即进行索氏萃取[12]，去除颗粒物中的可溶性有机物(soluble organic fraction ，SOF )；萃取后与取样前滤膜质量差近似为干碳烟(soot )的质量[13]． 1.2 试验方案本研究使用的燃油为某公司提供的国Ⅴ柴油及以大豆为原料生产的脂肪酸甲脂生物柴油，相应的燃油参数指标如表1所示．表1 燃油主要参数指标项目柴油生物柴油十六烷值 51.6 51.6运动黏度(20,℃)/(mm 2·s -1) 4.67 6.31密度(20,℃)/(kg ·m -3) 831 881热值/(kJ ·kg -1) 42.9 37.2 氧质量分数/% — 10.77 多环芳烃质量分数/% 1.9 0 闪点(闭口)/℃ 70.5 120硫含量/(mg ·kg -1) 7.8 6.3台架试验中，为保证较高的取样时间分辨率[14]，本文选用发动机转速为1000r/min ；选择柴油的主喷油量为每循环28mg ，主喷油角为上止点前7°；后喷油量为每循环6mg ，近后喷和远后喷的起始喷油角(start of post injection ，SOPI )分别为上止点后7°CA 和22°CA (crank angle after top dead center ，CA ATDC ). 生物柴油的主后喷油量是以柴油喷油量为基准通过等热值换算得到的，其喷油策略为：主喷油张许扬等：柴油、生物柴油后喷燃烧过程中颗粒物粒数粒径及质量的变化规律燃烧科学与技术— 263 —量为每循环32.3mg ，主喷油角为上止点前7°，后喷油量为每循环6.9mg ，后喷油角分别为7°CA ATDC 和22°CA ATDC ．发动机试验条件为：进气压力0.15MPa ，进气温度45±2℃，冷却水温75～80℃，机油温度80～90℃．具体工况见表2．表2 试验工况工况燃油种类每循环主喷油量/mg每循环后喷油量/mg后喷油角/(°CA ATDC )D-1柴油 28.0 6.0 7B-1 生物柴油 32.3 6.9 7 D-2 柴油 28.0 6.0 22 B-2生物柴油 32.36.9222 试验结果与讨论2.1 后喷燃烧过程中各阶段的划分图1为在后喷油角为7°CA ATDC 的工况下，燃用生物柴油和柴油时放热率、缸内压力和缸内平均温度曲线，由图可以看出，整个燃烧过程中生物柴油与柴油的燃烧相位相似，燃用生物柴油时缸内平均温度略低于柴油．（a ）放热率（b ）缸内压力和平均温度图1 生物柴油和柴油的放热率、缸内压力和缸内平均温度后喷燃烧是一个快速而又复杂的过程，目前国内外对后喷燃烧阶段划分尚无文献报道．根据缸压曲线或燃烧放热率曲线很难对其进行阶段划分，而碳烟的生成和氧化历程能比较准确地反映缸内燃烧过程．本文在大量的试验结果基础上，根据后喷燃烧过程中碳烟质量的变化特点，把后喷燃烧过程划分为4个燃烧阶段．图2为典型的生物柴油和柴油后喷燃烧过程中碳烟质量变化规律．4个燃烧阶段如图2所示：Ⅰ阶段为后喷燃烧准备阶段，从后喷始点7° CA ATDC 到10.5°CA ATDC ，此阶段碳烟质量随曲轴转角增加而降低；Ⅱ阶段为后喷燃烧初期(10.5～15.5°CA ATDC )，碳烟质量开始升高并达到峰值，此阶段可以观察到燃烧放热率明显上升；Ⅲ阶段为后喷燃烧中期(15.5～24.5°CA ATDC )，此阶段碳烟开始快速氧化，燃烧放热率降低；Ⅳ阶段为后喷燃烧末期(≥24.5°CA ATDC )，碳烟氧化速率变小，燃烧放热率趋近平缓．本文主要是针对上述4个燃烧阶段进行研究和讨论．图2后喷燃烧过程中生物柴油和柴油的碳烟质量(后喷油角为7°CA ATDC )2.2 后喷燃烧过程中颗粒物粒数粒径分布规律图3和图4分别为燃用生物柴油、柴油时在后喷油角为7°CA ATDC 和22°CA ATDC 工况下测得的颗粒物粒数粒径分布．由图可以看出，两种燃油在后喷燃烧过程中生成的颗粒物的粒数粒径均呈类似对数正态分布，生物柴油峰值粒径分布在39.2～69.8nm 之间，而柴油峰值粒径分布在60.4～93.1nm 之间．图5为各个工况下生物柴油、柴油颗粒物粒数峰值和峰值粒径随曲轴转角的变化规律．从图中可以看出，无论是在近后喷(后喷油角为7°CA ATDC )还是远后喷(后喷油角为22°CA ATDC )工况下，两种燃油的颗粒物粒数峰值均呈现在后喷燃烧准备阶段降低、在后喷燃烧初期升高、在后喷燃烧中期及末期不断降低的趋势．另外，整个后喷燃烧过程中，相同曲轴转角下生物柴油峰值粒径小于柴油的峰值粒径，燃烧科学与技术第23卷第3期— 264 —这可能与生物柴油分子中含有氧元素有关，Di 等[8]的研究结果表明，燃油分子中含氧更容易促使较小粒径的颗粒物产生．针对上述两种燃料，在后喷油角为7°CA ATDC 工况下，在后喷燃烧初期，颗粒物峰值粒径较小，这主要是后喷燃油开始燃烧产生大量小粒径（a ）生物柴油（b ）柴油图3 后喷油角为7°CA ATDC 时不同曲轴转角下生物柴油和柴油颗粒物粒数粒径分布规律（a ）生物柴油（b ）柴油图4 后喷油角为22°CA ATDC 时不同曲轴转角下生物柴油和柴油颗粒物粒数粒径分布颗粒物；而后，随着燃烧的进行，峰值粒径呈增大趋势．在后喷油角为22°CA ATDC 工况下，峰值粒径在后喷燃烧初期较小，而后在后喷燃烧中期、末期朝着大粒径方向移动，但由于此时缸内温度较低，颗粒物的生成和氧化速率均较慢，其变化幅度不大．（a ）后喷油角为7°CA ATDC（b ）后喷油角为22°CA ATDC图5各个工况下生物柴油、柴油颗粒物粒数峰值和峰值粒径随曲轴转角的变化规律2.3 后喷燃烧过程中颗粒总粒数浓度的变化规律图6和图7分别表示在不同后喷油角的条件下，生物柴油、柴油后喷燃烧过程中颗粒物总粒子数密度随曲轴转角的变化规律．在两个不同后喷油角工况下，生物柴油和柴油颗粒物总粒子数密度在后喷燃烧准备阶段降低、后喷燃烧初期升高、后喷燃烧的中期末期不断降低．在相同后喷燃烧阶段，生物柴油的总粒子数密度要高于柴油，这与文献[6-9]的研究结果一致．他们认为可能是由于生物柴油黏性较高、挥发性及燃油雾化质量较差，导致由不完全燃烧生成的小粒径颗粒物增多，总粒子数密度增大．在后喷油角为7°CA ATDC 工况下，后喷燃烧准备阶段(7～10.5°CA ATDC )，两种燃油的总粒子数密度均随曲轴转角的增大而降低，此降低的原因可能源于以主喷燃油所产生颗粒物的氧化；后喷燃烧初期(10～15.5°CA ATDC )，后喷入的燃油迅速燃烧并生成了大量的颗粒物，导致此阶段颗粒物总粒子数密度快速增加，生物柴油总粒子数密度的增加量为2.1×108cm -3，张许扬等：柴油、生物柴油后喷燃烧过程中颗粒物粒数粒径及质量的变化规律燃烧科学与技术— 265 —是柴油的1.79倍；在后喷燃烧中期，颗粒物被迅速氧化，总粒子数密度迅速降低，生物柴油总粒子数密度的降低量是柴油的1.43倍；燃烧末期，生物柴油约有总粒子数密度的69.5%的微粒被氧化燃烧掉，总粒子数密度的氧化率高于柴油的66.4%，这可能是由于生物柴油颗粒物比柴油颗粒物有较低的活化能，其反应频率因子是柴油颗粒的2～3倍，致使在颗粒物的后期氧化过程中表现出更高的氧化速率[7]，促使其颗粒物总粒子数密度降低幅度较大．总之，从整个后喷燃烧过程来看，生物柴油颗粒物的生成和氧化速率(总粒子数密度)均高于柴油．在远后喷(后喷油角为22°CA ATDC )时，颗粒物的生成和氧化速率较低，至燃烧结束生物柴油颗粒物总粒子数密度的降低量为2.84×108cm -3，是柴油的1.54倍．图6 后喷油角为7°CA ATDC 时后喷燃烧过程中生物柴油和柴油颗粒物总粒子数密度的变化规律图7 后喷油角为22°CA ATDC 时后喷燃烧过程中生物柴油和柴油颗粒物总粒子数密度的变化规律2.4 后喷燃烧过程中颗粒物质量的变化规律．图8和图9分别表示在不同后喷油角工况下，燃用生物柴油和柴油时碳烟、颗粒物的质量随曲轴转角变化规律．由图可以看出，在后喷油角为7°CA ATDC 时，生物柴油和柴油的颗粒物质量变化规律基本一致，在后喷燃烧准备阶段(7～10.5°CA ATDC )，燃用两种燃油时碳烟、颗粒物的质量均呈现变小趋势，在此阶段后喷燃油并未开始燃烧形成颗粒物，缸内颗粒物的质量变化主要是源于主喷燃油所产生的颗粒物的氧化；在后喷燃烧初期阶段(10.5～15.5°CAATDC )，碳烟质量升高，而颗粒物质量先升高后降低，表明该阶段刚生成的微粒中含有大量的SOF 成分，随着燃烧的进行，SOF 成分迅速氧化及部分转化为碳烟；在后喷燃烧中期(15.5～24.5°CA ATDC )和末期(≥24.5°CA ATDC )，碳烟和颗粒物质量迅速下降，这主要是由于后喷燃烧的加入增强了缸内的气流扰动，促进了燃烧产物和空气的混合，并提高了缸内温度，促进了颗粒物氧化；燃烧结束时，同峰值相比，燃用生物柴油碳烟、颗粒物质量的下降率分别为94%、90.2%，比燃用柴油时高8.2%和13.5%，燃烧结束时，燃用生物柴油时颗粒物质量仅为燃用柴油时的35%．由图9可以看出，在后喷油角为22°CA ATDC 工况下，在后喷燃烧准备阶段，燃用生物柴油和柴油时颗粒物和碳烟质量下降；在后喷燃烧初期(27.5～30°CA ATDC )燃用生物柴油时碳烟、颗粒物的生成量分别是燃用柴油时的50%、69%，表明在该条件下燃用生物柴油也能有效减少碳烟和颗粒物的生成量．此外，与后喷油角为7°CA ATDC 工况相比，该阶段未发现颗粒物呈先上升、后下降的变化趋势，而是呈单调递增的趋势．这主要是近后喷(后喷油角为7°CA ATDC )促进和延长了主喷燃烧[15]，使后喷生成的SOF 快速氧化并向碳烟转化，导致此阶段颗粒物呈先上升、后下降的趋势；在后喷燃烧中期和末期，燃用生物柴油和柴油时的颗粒物和碳烟均（a ）碳烟（b ）颗粒物图8后喷油角为7°CA ATDC 时后喷燃烧过程中燃用生物柴油和柴油时每循环碳烟及颗粒物质量演变规律燃烧科学与技术第23卷第3期— 266 —（a）碳烟（b）颗粒物图9后喷油角为22°CA ATDC时后喷燃烧过程中燃用生物柴油和柴油时每循环碳烟及颗粒物质量演变规律呈下降趋势.总之，无论是近后喷还是远后喷，从整个后喷燃烧过程来看，在相同后喷燃烧阶段燃用生物柴油时碳烟和颗粒物的质量均小于柴油，其原因可能是：由于生物柴油含氧(10.77%)，含有较少的C—C 键，燃料与空气中氧气反应的同时，燃料自身所含氧元素也参与反应，单位质量的燃油完全燃烧需要的空气量较少，有效减少了缸内局部缺氧区出现的可能性，减少了碳烟的生成[3-4,16]；其次，由于生物柴油不含芳烃[3,17]，所生成碳烟的前驱物的量减少；燃用生物柴油时生成的碳烟表现出更多的无定型纳观结构和更高的反应活性[18]，更容易被氧化．3 结论(1) 根据后喷燃烧过程中碳烟质量的变化规律，可以将后喷燃烧过程划分为4个阶段．(2) 燃用生物柴油和柴油时，在后喷燃烧过程中，粒数粒径分布，总粒子数密度及质量变化趋势类似．(3) 生物柴油和柴油后喷燃烧过程中生成的微粒的粒径均呈类似对数正态分布规律．生物柴油峰值粒径在39.2～69.8nm范围内，而柴油峰值粒径分布在60.4～93.1nm之间．在相同后喷燃烧阶段，生物柴油峰值粒径一般要小于柴油的峰值粒径．(4) 在近后喷(后喷油角为7°CA ATDC)和远后喷(后喷油角为22°CA ATDC)工况下，生物柴油和柴油颗粒物总粒子数密度均随燃烧进行呈现先减小、后增大、然后再减小的变化趋势．整个后喷燃烧过程中，相同后喷燃烧阶段燃用生物柴油时的总粒子数密度要高于燃用柴油时的总粒子数密度．从整个后喷燃烧过程来看，燃用生物柴油时颗粒物的生成和氧化速率均高于燃用柴油时的值．(5) 无论在近后喷还是在远后喷工况下，在整个后喷燃烧过程中，燃用生物柴油时碳烟、颗粒物的质量浓度均小于燃用柴油时的值，后喷燃烧结束时，燃用生物柴油时碳烟、颗粒物质量的下降率均要高于燃用柴油时的值．参考文献：［1］王显刚. 生物柴油喷雾、燃烧和碳烟生成特性及其对柴油机微粒排放影响的研究[D]. 西安：西安交通大学能源与动力工程学院，2011.Wang Xiangang. Study on Spray，Combustion and SootFormation Characteristics of Biodiesels and ParticulateEmissions from a Diesel Engine Fueled with Biodiesels[D]. Xi′an：School of Energy and Power Engineering，Xi′an Jiaotong University，2011(in Chinese).［2］Monyem A，Gerpen J H V. The effect of biodiesel oxida-tion on engine performance and emissions [J]. Biomass& Bioenergy，2001，20(4)：317-325.［3］Schmidt K，Van Gerpen J H. The effect of biodiesel fuel composition on diesel combustion and emissions [C]//SAE Technical Paper. Detroit，MI，USA，1996，961086.［4］Lapuerta M，Armas O，R odríguez-Fernández J. Effect of biodiesel fuels on diesel engine emissions [J]. Pro-gress in Energy & Combustion Science，2008，34(2)：198-223.［5］Agarwal A K. Biofuels(alcohols and biodiesel)applica-tions as fuels for internal combustion engines[J]. Pro-gress in Energy & Comb stion Science，2007，33(33)：233-271.［6］Krahl J，Munack A，Schröder O，et al. 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Tianjin ：School of Mechanical Engineer-ing ，Tianjin University ，2007(in Chinese ).［14］刘仪，刘巽俊，白翎. 柴油机全气缸取样技术存在的几个问题[J ]. 内燃机学报，1995，13(3)：237-243.Liu Yi ，Liu Xunjun ，Bai Ling. Some problems with the total cylinder sampling technique for a diesel engine [J ]. Transactions of CSICE ，1995，13(3)：237-243(in Chinese ).［15］ Arrègle J ，Pastor J V ，López J J ，et al. Insights onpostinjection-associated soot emissions in direct injection diesel engines [J ]. Combu stion and Flame ，2008，154(3)：448-461.［16］ Haas M J ，Scott K M ，Alleman T L ，et al. Engineperformance of biodiesel fuel prepared from soybean soapstock ：A high quality renewable fuel produced from a waste feedstock [J ]. Energy & Fu els ，2001，5：1207-1212.［17］ Lapuerta M ，Armas O ，Hernández J J ，et al. Potentialfor reducing emissions in a diesel engine by fuelling with conventional biodiesel and Fischer-Tropsch diesel [J ]. Fuel ，2010，89(10)：3106-3113.［18］ Nagle J ，Strickland-Constable R F. 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重型柴油机颗粒物分布规律的试验研究

第34卷第13期农业工程学报V ol.34 No.1362 2018年7月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jul. 2018重型柴油机颗粒物分布规律的试验研究周小波1,2，胡清华1※，闫峰3，苏万华2（1. 天津大学计算机科学与技术学院，天津300350； 2. 天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津300072；3. 中国汽车技术研究中心有限公司，天津300300）摘要：为了同时控制车用重型柴油机的颗粒物排放质量和数目，该文对稳态工况及瞬态工况下柴油机排放颗粒物分布规律进行了试验研究。

试验结果表明：在稳态工况下，随着负荷的增加或者转速的提高，积聚态及核态颗粒物数目浓度、中位直径（count median diameter，CMD）、表面积和质量均呈现增大趋势，且峰值向大粒径方向偏移。

在本研究中，稳态工况全工况总颗粒物数目浓度为1.5×106～4.5×106个/cm3，积聚态颗粒物数目浓度为2×106～1×107个/cm3，而核态颗粒物数目浓度为1×107～3×107个/cm3，在总颗粒物数目浓度中占比为65%～96%。

全工况当量比均小于0.7，在中低转速，当量比对颗粒物分布影响较为明显，在高转速尤其是大负荷条件下，当量比的影响减弱。

在瞬态工况下，颗粒物数目浓度出现了与颗粒物质量类似的排放尖峰现象，浓度峰值达到2×108～7×108个/cm3，比其对应的稳态工况出现的浓度峰值高出1个数量级。

而且排放尖峰现象中，积聚态颗粒物数目浓度占主要部分，其峰值浓度比稳态工况要高出2个数量级，此时排放尖峰现象中核态颗粒物数目浓度也出现明显增长。

排放尖峰现象对应的粒径主要集中在积聚态颗粒物的50～200 nm范围和核态颗粒物的6～8 nm及20～50 nm范围。

直喷式柴油机排放微粒尺寸分布特性

维普资讯
第１２卷第４期
２００６年８月
燃
烧
科
学
与
技
术
Ｖｏ．２１１Ｎｏ４．
Ａｕ．２０６ｇ０
ＪｕｎｌｏｍｂｓｉｎＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇｏｒａｆＣｏｕｔｃｅｃｎｅｈｏｏｙｏ
ｃｎａｉｅｅｍａｕｅｉｌ— ｈｄｒｉｓｌｎｎｔｉｅｅｔｐｒｎｏｄｔｎ，ｕｈａｎｎｐｅ，ｌｄｅｔｔｎｗｒｅｓｒｉａｓｇｅｃｎｅｅｅｅｇｅａｄｒｎｅａｇｃｎｉｏｓｓｃｓｅｇｅｓｄｏ，ｒｏｄｎｎｙｄｉｆｏｔｉｉｉｅａｃｌｓｒ，ｉｅｏｅａｉ，ｄｉｃｏｍｎ．Ｔｅｃａａｔｓｃａｄｅｅｔｏａｉｅｓｅｄｓｉｕｏｄｎｍｅｒｏｔｔｄｐｒｔｇａｔｎｔｉｇｈｈｒｃｒｔｓｎｆｃｓｆｒｃｉｉｒｔｎａｕｂｒｄａｌｎｎ￣ｅｉｉｅｉｉｐｔｌｚｔｂｉｎｏｖｌｏｃｎｒｏｓｅｔｄｆｍａｅｅｅｇｅｗｒｓｄｅａｅｎａｎｍｅｆｘｒｅｔａ．Ｔｅｒｓｌｈｗｏｍｅｃｎｅｔｔｎｍｔｏｓｌｎｎｅｅｔｉｂｄｏｕｂｒｐｉｎｌｔｈｕｔｓｏｕａｉｉｅｒｉｄｉｕｄｓｏｅｅｍａｄａｅｓｔａｆｒｅｌａｅｏｒｔｇｃｎｉｏｓｅｇｅｌｄｈｕｈｍｒｆｅｃｎｅａｓｐｒｃｅｔａｅｏｅ；ｏｔｈｔｏａｙｌｔｐａｎｏｄｉ，ｎｎａａｍｃｏｅｉｕｎｅｏｘｕｔｎｉｏｓｎｌｈｔｌｈｈｈｓ

柴油机和LNG发动机排放颗粒物粒径分布特性研究

柴油机和LNG发动机排放颗粒物粒径分布特性研究刘志华;葛蕴珊;丁焰;何超;谭建伟【期刊名称】《内燃机学报》【年(卷),期】2009(027)006【摘要】利用电子低压冲击仪(ELPI)在发动机台架上进行了非道路风冷柴油机、柴油机及LNG发动机排放颗粒物粒径及质量分布特征研究.试验结果表明:在最大功率点和最大转矩点,非道路柴油机排放微粒浓度最高,柴油机与LNG发动机依次相差一个数量级,且粒径分布结果截然不同;在转速不变时,随着负荷的增加柴油机的比排放数量浓度降低,LNG发动机却是先降低后增加;在油门开度不变时,随着转速的增加柴油机的比排放数量浓度增加,LNG发动机随转速的增加先增加后降低.对比二者的中位直径,LNG发动机要明显小于柴油机.【总页数】5页(P518-522)【作者】刘志华;葛蕴珊;丁焰;何超;谭建伟【作者单位】北京理工大学汽车动力性及排放测试国家专业实验室,北京,100081;北京理工大学汽车动力性及排放测试国家专业实验室,北京,100081;北京理工大学汽车动力性及排放测试国家专业实验室,北京,100081;北京理工大学汽车动力性及排放测试国家专业实验室,北京,100081;西南林学院交通机械与土木工程学院,云南,昆明,650224;北京理工大学汽车动力性及排放测试国家专业实验室,北京,100081【正文语种】中文【中图分类】TK464【相关文献】1.基于MOUDI采样装置的186FA柴油机微粒物粒径分布特性研究 [J], 梅德清;王书龙;袁银男;孙平2.非道路车用柴油机排放颗粒粒径分布特性研究 [J], 王猛;谭建伟;韩秀坤;葛蕴珊3.汽油机颗粒物数量排放及粒径的分布特性 [J], 潘锁柱;裴毅强;宋崇林;吕刚;宋金瓯;张坤鹏;李金海4.汽油车排气中颗粒物粒径的分布特性 [J], 高继东;宋崇林;张铁臣;范嘉睿;高俊华;刘双喜5.缸内直喷汽油机颗粒物粒径分布特性 [J], 潘锁柱;宋崇林;裴毅强;原达;吴威龙因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。