【摘 要】
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柴油机微粒捕集器（Diesel Particulate Filter,DPF）成为控制颗粒物排放的关键技术,但需要通过定期再生以避免发动机背压升高、油耗增加等一系列问题。为提高再生效率、优化再生技术,有必要对柴油机颗粒物的氧化特性进行研究。利用炭黑（Printex U,PU）模拟干碳烟,0#柴油和15W-40润滑油作为可溶性有机组分（Soluble Organic Fraction,SOF）来源,
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柴油机微粒捕集器（Diesel Particulate Filter,DPF）成为控制颗粒物排放的关键技术,但需要通过定期再生以避免发动机背压升高、油耗增加等一系列问题。为提高再生效率、优化再生技术,有必要对柴油机颗粒物的氧化特性进行研究。利用炭黑（Printex U,PU）模拟干碳烟,0#柴油和15W-40润滑油作为可溶性有机组分（Soluble Organic Fraction,SOF）来源,以Zn O、Si O2、Fe2O3和Ca SO4纳米灰颗粒作为典型的灰分,结合氧化动力学,引入特征温度Tp以及综合燃烧特性指数S和燃烧稳定系数Rw全面评价柴油机颗粒物的氧化特性。首先通过热重分析法探究灰分的种类以及掺杂量对碳烟氧化特性的影响,再加入不同来源的SOF并改变含量,探究灰分协同SOF对碳烟氧化特性的影响。研究发现,Zn O相较MgO、SiO2、Fe2O3和CaSO4纳米灰颗粒,具有更好的携氧能力,能显著促进碳烟氧化,且仅在ZnO与PU等量混合时该促进作用才最强。对比纯PU的氧化特征参数,此时峰值温度Tp降低了53℃,S和Rw分别从0.667×10-7%~2min-2℃-3和23.53×10~5增加至1.296×10-7%~2min-2℃-3和36.53×10~5。加入以0#柴油和15W-40润滑油的模拟SOF后,碳烟氧化均变得不佳,但与柴油相比,润滑油的消极作用更小。此外SOF的增加会产生更多的灰分,进一步抑制碳烟氧化。当PU、Zn O和润滑油之间的质量比为1:1:0.1时,S和Rw分别为1.074×10-7%~2min-2℃-3和33.29×10~5,比PU/Zn O样品分别下降了17%和9%左右。根据上述实验得到最佳碳烟/灰分/SOF（质量分数比为1:1:0.1）样品,进一步研究运行参数（氧浓度、进气流量、PU加载质量和升温速率）对碳烟氧化特性的影响。当氧浓度处于5%～20%区间时,其浓度大小与S和Rw成正比,即当氧浓度为20%,进气总流量为110 m L·min-1,PU加载质量为3 mg,升温速率为10℃·min-1,碳烟氧化效果最佳,其中氧气浓度和升温速率对碳烟氧化影响较为明显,通过增加氧气含量和单位时间内的热量投入,可以显著提升碳烟氧化性能。本文通过热重分析方法,从柴油机颗粒物内部组分（碳烟、灰分、SOF）和外部条件（运行参数）两方面入手,深入探究了柴油机颗粒物氧化特性,为DPF优化再生方案以及清灰周期提供相关理论依据,有助于进一步控制柴油机颗粒物的排放。
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