潤滑油對顆粒物生成影響機理的實驗研究

《潤滑油對顆粒物生成影響機理的實驗研究》是依託天津大學，由梁興雨擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：潤滑油對顆粒物生成影響機理的實驗研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：梁興雨
• 依託單位：天津大學

項目摘要

為揭示潤滑油對顆粒排放物生成影響的機理，本申請項目提出進行潤滑油對顆粒排放影響的實驗研究。本申請項目是以內燃機燃燒學為基礎，以測試技術和化學分析技術為手段，在電控高壓共軌柴油機及取樣系統上對潤滑油在缸內蒸發、裂解以及形成顆粒排放物的過程進行演化歷程測試分析，開展顆粒排放物生成過程中潤滑油的富集特徵及影響機理研究，考察潤滑油量、潤滑油種類、潤滑油添加劑以及潤滑油中金屬元素對顆粒物生成影響的機理，並對比開展氫燃料發動機的顆粒物演化歷程分析，作為柴油機生成顆粒物研究的參考比對依據。在此基礎上，開展基於添加劑配方、缸內燃燒環境、缸套變形、潤滑油量的排放控制策略研究。開展以上研究工作是對柴油機顆粒物生成和演化規律的進一步揭示，具有重要的學術價值。在工程實際中可以為內燃機微粒生成機理以及排放控制技術提供新的理論和技術。

結題摘要

為揭示潤滑油對顆粒排放物生成影響的機理，本課題以內燃機燃燒學為基礎，以測試技術和化學分析技術為手段，在電控高壓共軌柴油機及全氣缸取樣系統上，對潤滑油在缸內形成顆粒排放物的過程進行了演化歷程測試分析，並開展了顆粒排放物生成過程中潤滑油的富集特徵及影響機理研究，考察了潤滑油量、潤滑油種類、潤滑油添加劑等對顆粒物生成的影響。在此基礎上，開展了基於缸套變形、活塞環設計等方面的排放控制策略研究。 在潤滑油缸內顆粒物生成過程研究中，在所開發的電控柴油機及全氣缸取樣系統上，結合電子低壓衝擊儀對電控柴油機缸內微粒進行了研究，探討燃燒過程中微粒的粒數粒徑分布規律、質量分布規律、典型微粒的形態結構特性以及元素組成等。經過實驗測試和分析，發現潤滑油對柴油機顆粒物的影響包含兩個方面，一是影響顆粒物的生成及氧化，主要體現在對超細顆粒物理化特性的影響上；二是影響非典型顆粒排放，主要體現在較大尺寸的絮狀非典型顆粒上，該顆粒出現在燃燒初期，貫穿整個燃燒過程並發生氧化和燃燒，燃燒後期存在吸附碳煙微粒並進一步增大的現象。 在潤滑油對顆粒物富集特徵及影響方面，採用潤滑油或添加劑與燃油摻混燃燒的方式考察了顆粒物的粒徑分布，粒數分布的規律。研究發現，基礎油和添加劑對柴油機顆粒物排放的結果影響各不相同，基礎油和抗氧劑對顆粒物排放的影響較大，抗泡劑對顆粒物排放的影響較小，主要的影響表現在核態顆粒物的出現，並且顆粒物的微觀形貌發生較大的變化，顆粒物的邊界變得模糊，成分更加複雜。 在潤滑油缸內消耗特徵的研究中發現，潤滑油缸內消耗的四種模式中，一般情況都是缸壁蒸發占主導地位，其餘三種模式消耗量均較少，缸壁蒸發量跟發動機運行工況密切相關，但不隨活塞環參數的改變而改變。基於上述發現所開展的潤滑油耗控制技術主要從缸套變形以及活塞環設計上入手，活塞環與缸套的貼合程度對潤滑油耗具有重要的影響，通過對活塞環參數進行最佳化設計可以一定程度地控制潤滑油耗。