《燃油潤滑油對柴油機顆粒排放貢獻的研究》是依託西安交通大學，由劉聖華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：燃油潤滑油對柴油機顆粒排放貢獻的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉聖華
- 依託單位：西安交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
柴油機顆粒排放源自燃油和潤滑油，但卻不能區分它們對顆粒物各成分及數目的貢獻，這是顆粒排放機理和控制的盲點。本申請利用二甲醚公認的無煙燃燒特性，通過對比參比燃料、0#柴油和低硫柴油在不同工況下發動機顆粒排放的質量、成分以及粒徑分布的排放特性，研究發動機轉速和負荷對發動機顆粒排放的影響機理，區分燃油和潤滑油對顆粒排放的貢獻及影響，加深對顆粒生成與排放機理的認識；通過對標準潤滑油和聚α烯烴合成潤滑油等不同潤滑條件下顆粒排放特性的研究，考察潤滑油成分及消耗量對顆粒排放量及SOF和ISF貢獻率的影響，揭示潤滑油生成顆粒排放的機制，探索低顆粒排放燃料和潤滑油的設計方法；並通過對顆粒物中乾碳的催化氧化特性研究及對催化劑的最佳化研究，為顆粒排放後處理提供基礎數據和理論依據。研究不僅為降低柴油機顆粒排放、有針對性地設計顆粒排放控制策略提供理論指導，也為發動機顆粒排放法規限值制定提供依據。
結題摘要
在依維柯SOFIM 8140.45柴油機和濰柴WP12-340 二甲醚發動機上，系統開展了柴油機和二甲醚發動機顆粒排放特性的研究，採用熱重、色譜、電子顯微鏡和電鏡掃描等技術手段，分析了顆粒物的成分、形態和相對質量分布特徵。通過柴油餾程改變燃料中烴分構成，以及向柴油中添加潤滑油成分，測試排氣中顆粒物結果顯示，隨柴油重質成分增加，顆粒物質量和其中的SOF均增加，但對SOF的碳鏈長度及其對PM總質量的比例沒有明顯變化。柴油和潤滑油造成的顆粒排放，包括二甲醚發動機的顆粒排放，其中的SOF的碳鏈長度相當，均以C19為中心在C15~C24之間呈高斯分布，說明較短碳鏈途徑會在後期的高溫燃氣環境中蒸發，潤滑油的長碳鏈烴通過熱裂解的方式成為顆粒物中該長度碳鏈的SOF。柴油機和二甲醚發動機的顆粒數目排放方面，主要以積聚態為主，但柴油機的數目在10^7以上，而二甲醚發動機的僅在10^5左右，較柴油機的低2個數量級。潤滑油對微粒數目和質量排放的影響均與發動機的工況和潤滑油本身的蒸發特性共同作用。在本項目試驗數據基礎上，無法形成潤滑油消耗量對顆粒排放量的確切關係。 在不考慮二甲醚潤滑添加劑影響的假設下，通過濰柴WP12 二甲醚發動機國四ESC13工況和歐六WHSC純穩態工況顆粒排放多次試驗，結果均表明潤滑油對發動機顆粒排放的貢獻在0.016g/kWh左右。此外，二甲醚發動機的顆粒數量僅為5.2×1011個/kWh，因此二甲醚發動機可以不需要SCR、DPF等後處理裝置即可得到歐六顆粒數目和質量排放標準，而柴油機必須採用DPF。試驗研究發現，採用DOC對二甲醚發動機顆粒排放的氧化作用有限，其原因在於納米顆粒不容易附著在催化劑載體表面而被氧化消除。項目研究還採用容彈標準燃料滯燃期法測定了二甲醚的十六烷值為64.5±1.5。
