论文部分内容阅读
后喷技术是一种控制柴油机颗粒物排放的有效措施,后喷策略对柴油机燃烧过程中碳烟的理化特性有着较大的影响。因此,研究后喷燃烧过程中碳烟理化特性的演变规律对进一步了解柴油机缸内碳烟的生成和氧化机理、减少柴油机颗粒物排放具有重要的理论指导意义。本文基于全气缸取样系统,结合索氏萃取法,采用FT-IR光谱、XPS和TGA等分析检测方法,对不同后喷策略下柴油机燃烧过程中Soot、PM质量浓度,碳烟表面官能团以及其氧化活性进行研究;分析了后喷策略对碳烟理化性质的影响;并讨论了碳烟表面官能团含量与其氧化活性之间的关系。主要研究结果如下:根据后喷燃烧过程中Soot质量浓度的变化特点,可将后喷燃烧过程划分为四个阶段:后喷燃烧准备阶段、后喷燃烧初期、后喷燃烧中期和后喷燃烧末期。后喷燃烧准备阶段,Soot质量浓度受后喷的影响极小;后喷燃烧初期,后喷燃油迅速燃烧并生成大量碳烟,Soot质量浓度迅速上升并达到最大值;后喷燃烧中期,Soot质量浓度快速下降;后喷燃烧末期碳烟的氧化变慢,Soot质量浓度的下降速率减小。与相同燃油喷射总量的单主喷工况相比,近后喷有利于降低Soot、PM的排放,而远后喷不能明显降低Soot排放反而会导致PM排放恶化。后喷燃烧过程中碳烟表面脂肪族C-H官能团相对浓度(IC-H/IC=C)随着燃烧的持续整体呈先减小后增大再减小的变化趋势,仅在后喷燃烧初期出现一个突然的上升。碳烟表面含氧（C–OH和C=O）官能团浓度在近后喷工况下均呈“双峰”变化趋势;而远后喷工况下,IC-H/IC=C仅在后喷燃烧中期出现一个微小的上升。柴油机燃烧过程中碳烟的表观活化能在126.348179.132 kJ/mol之间变化,且随燃烧持续整体呈上升趋势,仅在后喷燃烧初期有所下降。通过分析碳烟表面官能团与其氧化活性之间关系,发现:后喷燃烧过程中,碳烟表面脂肪族C-H官能团是影响其氧化活性主要因素,而含氧官能团处于相对次要的地位。