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生物柴油作为柴油机比较理想的替代燃料,在保持原柴油机结构的基础上能够有效降低CO、HC和颗粒物排放。采用一定比例的生物柴油与石化柴油掺混燃烧的方法,可以缓解石油危机带来的影响。氧化催化器(DOC)与颗粒氧化催化器(POC)组合是一种常见的柴油机后处理装置,可显著降低HC、CO和颗粒物的排放。随着生物柴油应用的普及,研究DOC+POC作用下柴油机燃烧生物柴油的排放特性及颗粒物的理化特性,对生物柴油推广应用以及DOC+POC装置的改进优化有重要意义。在一台高压共轨柴油机上进行燃用调合生物柴油(B0、B10和B20)台架试验,并结合颗粒物采集及分析设备,分析DOC+POC对柴油机燃用调合生物柴油常规排放和颗粒物的理化特性的影响。(1)通过尾气分析设备,对DOC+POC作用前后三种燃料的常规排放进行测量。柴油机掺烧生物柴油后,CO、HC以及碳烟排放明显降低,NOx排放增加;加装DOC+POC后,三种燃料的CO、HC和碳烟排放均明显改善,NOx排放略有下降。DOC+POC对CO、HC和碳烟的转化率随着转速上升而降低,随着负荷增加而升高。在2200r/min负荷特性下,B20排放的CO、HC和碳烟的平均转换率最高,转化率分别为87.7%、83.7%和52.7%。(2)利用微孔均匀沉积式碰撞采集器(MOUDI)对DOC+POC作用前后三种燃料的颗粒物进行分级采样,通过称重获得颗粒物的质量浓度粒径分布。随着生物柴油的掺混比增加,各粒径范围的排气颗粒物质量浓度均下降,质量浓度峰值均在0.18~0.32μm。加装DOC+POC后,三种燃料颗粒物的质量浓度均降低,聚集态的质量浓度转化率高于粗颗粒态。在2200r/min转速下B20排气颗粒物中聚集态转化率最高,转化率为60.2%。(3)通过热重试验,研究DOC+POC作用前后的三种燃料排气颗粒物的氧化特性及组分占比的变化规律。随着生物柴油的掺混比增加,颗粒物中可溶有机物组分(SOF)增加、碳烟和无机盐组分减少,颗粒物更易于被氧化。加装DOC+POC后,颗粒物中碳烟和无机盐组分增加。随着生物柴油掺混比增加,TG曲线失重依次减缓,DTG曲线中SOF对应的失重率峰值明显减小。(4)通过气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析试验,分析DOC+POC对三种燃料排气颗粒物中SOF的影响。柴油机掺烧生物柴油后,SOF中脂类和酸类物质质量分数增加,烷烃类、芳香烃和酚类物质质量分数减少。B0和B20的碳原子数质量分数均呈现近似以C16为峰值的正态分布。DOC+POC对脂类和酸类物质净化作用明显,质量分数降幅分别为55.45%和43.27%;DOC+POC对B20颗粒物中SOF的C12~C18氧化作用明显。(5)通过激光拉曼光谱分析仪(LSR)分析试验,利用五带拟合法分析DOC+POC对三种燃料排气颗粒物化学异相性、石墨化程度和无定形碳含量的影响。与B0相比,燃用B20燃料排气颗粒物的物质种类增加,化学异相性增强,石墨化程度降低,无定形碳含量增加。加装DOC+POC后,B0和B20颗粒物石墨化程度增加,化学异相性降低,无定形碳含量减少,形成的颗粒物结构更加规整。