【摘要】：柴油機(jī)排氣中微納米顆粒物質(zhì)量與數(shù)量濃度較高,是危害大氣環(huán)境與人類健康的誘因之一。優(yōu)化缸內(nèi)燃燒過(guò)程與應(yīng)用后處理裝置雖然可以大幅降低柴油機(jī)顆粒質(zhì)量排放,但是對(duì)超細(xì)納米顆粒數(shù)量排放的控制效果并不十分有效。本文研究基于荷電凝并理論,通過(guò)外接高壓電源對(duì)柴油機(jī)排氣中顆粒進(jìn)行正負(fù)極性荷電,提升顆粒在電場(chǎng)內(nèi)碰撞凝并效率,將細(xì)小顆粒凝并成較大粒徑顆粒,在不改變現(xiàn)有柴油機(jī)顆粒捕集器結(jié)構(gòu)參數(shù)的情況下,在降低排氣顆粒數(shù)量的同時(shí)提高顆粒捕集器的捕集效率。通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)和顆粒采樣研究鐵基燃油添加劑(Fe-Fuel Borne Catalyst,Fe-FBC)含量對(duì)柴油機(jī)顆粒粒徑、微觀結(jié)構(gòu)與官能團(tuán)等理化特性的影響,按質(zhì)量比為100 mg/kg、200 mg/kg和300 mg/kg向國(guó)V柴油中加入Fe-FBC制備出Fe100、Fe200、Fe300三種混合燃油,利用發(fā)動(dòng)機(jī)粒徑譜儀(Engine Exhaust Particle Size,EEPS)分析儀研究不同F(xiàn)e-FBC含量對(duì)顆粒粒徑的影響。結(jié)果表明:柴油機(jī)燃用Fe-FBC燃油時(shí),排氣顆粒粒徑分布向小粒徑方向偏移,顆�？倲�(shù)量濃度有所增加;通過(guò)掃描電鏡觀察顆粒發(fā)現(xiàn),純柴油顆粒樣品呈現(xiàn)團(tuán)簇狀結(jié)構(gòu),Fe300燃油顆粒樣品存在更多的鏈狀結(jié)構(gòu);基于分形理論計(jì)算出顆粒的計(jì)盒維數(shù),發(fā)現(xiàn)Fe300燃油顆粒的計(jì)盒維數(shù)更小,表明其內(nèi)部碳粒子聚合效應(yīng)減小,團(tuán)聚程度減弱。自制雙極荷電凝并裝置并搭建出顆粒荷電試驗(yàn)臺(tái),燃油選用純柴油與三種Fe-FBC燃油,柴油機(jī)顆粒荷電電壓分別設(shè)定為0、5、10、15和20 kV,采用離子水溶液捕集柴油機(jī)排氣顆粒并用電位儀測(cè)量分析顆粒表面Zeta電位與電荷量。結(jié)果表明:提高荷電電壓能夠顯著增加顆粒Zeta電位和電荷量;隨著荷電電壓從0 kV增加到15 kV,顆粒的Zeta電位值與電荷量增加最明顯,荷電電壓為15 kV時(shí),四種燃油的顆粒表面電荷量達(dá)到最大值;相比于純柴油,Fe-FBC加入燃油中能夠明顯提升排氣顆粒的Zeta電位和電荷量,當(dāng)負(fù)極荷電電壓為15 kV時(shí),Fe100、Fe200與Fe300燃油顆粒表面電荷量與純柴油相比分別增加了3.23、7.54和11.67倍。在柴油機(jī)臺(tái)架上采用EEPS分析了荷電電壓對(duì)排氣顆粒粒徑分布與凝并效率的影響。結(jié)果表明:隨著荷電電壓增加,柴油機(jī)排氣顆粒粒徑向大粒徑方向偏移,當(dāng)荷電電壓為20 kV時(shí),純柴油顆粒峰值濃度粒徑從60.4 nm增加到69.8 nm,Fe300燃油顆粒峰值濃度粒徑從10.8 nm增加到19.1 nm,峰值處數(shù)量濃度降低41.1%;當(dāng)荷電電壓為20 kV時(shí),燃用純柴油的排放顆粒總數(shù)量濃度降低,燃用純柴油排放顆粒的凝并效率達(dá)到最大值21.5%;此外,顆粒內(nèi)含有Fe元素能夠明顯提升顆粒的凝并效率,在荷電電壓為20 kV條件下,純柴油與Fe300燃油核模態(tài)顆粒的凝并效率分別為29.2%和35.4%。荷電凝并耦合DPF開(kāi)展臺(tái)架試驗(yàn),研究DPF對(duì)柴油機(jī)顆粒捕集效率的變化規(guī)律。結(jié)果表明:荷電凝并技術(shù)能夠改善DPF對(duì)小粒徑顆粒的捕集效率,在顆粒粒徑處于6.04~12.4 nm處,DPF對(duì)純柴油與Fe300燃油顆粒的原始捕集效率為35.1%和39.6%;當(dāng)荷電電壓為20 kV時(shí),DPF在上述粒徑范圍內(nèi)兩種燃油顆粒的數(shù)量捕集效率分別增加12.2%和23.8%;荷電電壓與Fe-FBC均可以提升DPF質(zhì)量捕集效率,兩者耦合作用可以顯著降低排氣顆粒的數(shù)量與質(zhì)量排放。
【圖文】：

圖 1.1 中國(guó)車(chē)用柴油機(jī)各階段排放法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)Fig.1.1 China all stages emissions regulation of automotive diesel engine.著柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒技術(shù)不斷的升級(jí)和優(yōu)化，柴油機(jī)顆粒物排放粒布范圍大部分分布在 5~100nm之間[10-12]，捕集超細(xì)顆粒物成為當(dāng)前。DPF采用壁流式方式捕集顆粒，顆粒粒徑越小其捕集效率會(huì)越低級(jí)超細(xì)顆粒物捕集效果很差�，F(xiàn)今DPF廠家多采用增加孔數(shù)量和降略來(lái)提高對(duì)納米級(jí)顆粒的捕集效率，但是此舉措不但會(huì)增加DPF的且會(huì)提升柴油機(jī)排氣壓力從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)工況惡化[13]。在不改變D提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)納米級(jí)顆粒更高效率捕集成為一個(gè)新的研究方向。油添加劑研究現(xiàn)狀油添加劑應(yīng)用

圖 2.1 線式電極電暈放電原理圖Fig.2.1 Schematic diagram of corona discharge with linear electrode電暈放電形式較多，根據(jù)高壓電極與接地極結(jié)構(gòu)可以分為針板式、線式電暈放電，各放電形式通過(guò)改變電極的形狀、布列形式和極板間距電暈放電特性的調(diào)整。此外，根據(jù)所攜帶高壓電場(chǎng)極性可以將電暈放電暈放電與正極電暈放電。負(fù)極電暈放電依靠直接向局部區(qū)域釋放高過(guò)電子能量沖擊氣體分子實(shí)現(xiàn)放電；正極電暈放電則依靠極強(qiáng)電場(chǎng)分子外圍電子吸入電極，剩余下正離子削弱電極周?chē)妶?chǎng)，相比于負(fù)，正極電暈放電產(chǎn)生離子濃度較低，放電電流較小。 放電特性影響因素電暈放電的穩(wěn)定性決定電極對(duì)顆粒的荷電效率，當(dāng)電極穩(wěn)定釋放出大油機(jī)排氣中會(huì)形成均勻的離子風(fēng)場(chǎng)，，對(duì)排氣中的顆粒荷電有明顯的
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TK421.5

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李桂云;;低排放、長(zhǎng)壽命柴油機(jī)對(duì)燃料和潤(rùn)滑油的需求[J];潤(rùn)滑油與燃料;2007年02期

2 郭華;沈紅節(jié);計(jì)維斌;;柴油機(jī)排放后處理技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化研究[J];內(nèi)燃機(jī)與配件;2017年12期

3 陳衛(wèi)鋒;侯俊香;;液冷卻EGR與噴油參數(shù)對(duì)高壓共軌柴油機(jī)排放影響研究[J];農(nóng)機(jī)導(dǎo)購(gòu);2016年09期

4 陸克久;宋正臣;代西良;范正偉;;燃油含硫量對(duì)柴油機(jī)排放特性影響的研究[J];汽車(chē)工程;2010年04期

5 楊挺然;;控制柴油機(jī)排放的技術(shù)分析[J];交通節(jié)能與環(huán)保;2006年02期

6 王秀葉,王旭,耿宗亮;降低190系列柴油機(jī)排放的研究[J];拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車(chē);2005年05期

7 徐陽(yáng);歐Ⅲ法規(guī)的實(shí)施與我國(guó)柴油機(jī)排放控制的思考[J];重型汽車(chē);2005年05期

8 華龍;歐洲對(duì)柴油機(jī)排放的控制[J];城市車(chē)輛;2005年02期

9 張紅升,王桂平;降低柴油機(jī)排放污染物的措施[J];山東內(nèi)燃機(jī);2004年03期

10 王忠俊,張凌;柴油機(jī)排放及控制技術(shù)[J];船海工程;2004年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前7條

1 嚴(yán)采娟;遠(yuǎn)瑩瑩;肖榮;范國(guó)梁;;快速萃取法分析柴油機(jī)排放顆粒物中可溶性有機(jī)化合物[A];'2006天津市第十七屆色譜學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2006年

2 王啟琛;魏明;許法亮;馮坦;韓瀟;何勝勇;劉鳳陽(yáng);;柴油機(jī)后處理HC噴射均勻性仿真分析[A];2018中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2018年

3 石曉燕;張潔;賀克斌;;柴油機(jī)細(xì)顆粒物中有機(jī)碳和元素碳排放:柴油與生物柴油為燃料的對(duì)比研究[A];第五屆全國(guó)環(huán)境化學(xué)大會(huì)摘要集[C];2009年

4 王達(dá)文;張寶誠(chéng);李翠華;;柴油機(jī)主要排放污染物簡(jiǎn)明預(yù)測(cè)法[A];加入WTO和中國(guó)科技與可持續(xù)發(fā)展——挑戰(zhàn)與機(jī)遇、責(zé)任和對(duì)策（下冊(cè)）[C];2002年

5 徐曉英;汪黎明;;船舶柴油機(jī)排放微粒機(jī)外凈化的現(xiàn)狀及靜電除塵技術(shù)治理初探[A];中國(guó)物理學(xué)會(huì)第九屆靜電學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2000年

6 馮志明;蔡安克;范隨長(zhǎng);程俊偉;;溫度對(duì)蠕鐵材料力學(xué)性能的影響[A];2015中國(guó)鑄造活動(dòng)周論文集[C];2015年

7 于超;肖建華;王建昕;帥石金;;EGR率對(duì)燃用生物柴油的重型柴油機(jī)排放特性影響[A];2008中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2008年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 華訊;柴油機(jī)總體水平有待提高[N];中國(guó)物資報(bào);2000年

2 南京汽車(chē)研究所 錢(qián)裕堯;對(duì)柴油機(jī)排放不應(yīng)苛求也不能放任[N];中國(guó)汽車(chē)報(bào);2000年

3 陶澤民;備戰(zhàn)國(guó)4 客車(chē)柴油機(jī)排放技術(shù)獲新進(jìn)展[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2010年

4 記者 張銀炎;滬江公司去年柴油機(jī)排放檢測(cè)超百臺(tái)[N];中國(guó)船舶報(bào);2011年

5 記者 張銀炎;滬江公司柴油機(jī)排放檢測(cè)創(chuàng)新高[N];中國(guó)船舶報(bào);2007年

6 農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定總站;關(guān)于涉及農(nóng)用柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)的部級(jí)推廣鑒定信息變更通知[N];中國(guó)農(nóng)機(jī)化導(dǎo)報(bào);2015年

7 本報(bào)記者 陳江 本報(bào)通訊員 唐翠霞;創(chuàng)新→領(lǐng)跑→跨越[N];廣西日?qǐng)?bào);2012年

8 本報(bào)記者 朱禮好;2006，小柴邁向環(huán)保的新起點(diǎn)[N];中國(guó)農(nóng)機(jī)化導(dǎo)報(bào);2006年

9 王青林;扶上馬送一程[N];中國(guó)機(jī)電日?qǐng)?bào);2002年

10 本報(bào)記者 劉 堅(jiān);誰(shuí)來(lái)為歐Ⅱ發(fā)動(dòng)機(jī)“保駕護(hù)航”[N];中國(guó)汽車(chē)報(bào);2002年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 劉金武;HSDI柴油機(jī)霧化與排放特性瞬態(tài)多維建模和數(shù)值研究[D];湖南大學(xué);2007年

2 覃軍;降低柴油機(jī)NO_X排放的SCR系統(tǒng)控制策略研究[D];武漢理工大學(xué);2007年

3 肖廣飛;氧化劑設(shè)計(jì)改善內(nèi)燃機(jī)燃燒的研究[D];上海交通大學(xué);2007年

4 楊曉濤;基于可調(diào)諧激光吸收光譜技術(shù)的柴油機(jī)排放測(cè)試技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2016年

5 施蘊(yùn)曦;NTP低溫再生DPF的機(jī)理及影響因素研究[D];江蘇大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 周一聞;柴油機(jī)DPF工作特性仿真及結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究[D];江蘇大學(xué);2019年

2 范義;鐵基燃油添加劑對(duì)柴油機(jī)顆粒物排放與荷電特性的影響研究[D];江蘇大學(xué);2019年

3 李琳琳;中高負(fù)荷下柴油機(jī)瞬變性能影響因素分析[D];吉林大學(xué);2019年

4 武文捷;缸內(nèi)雙噴柴油機(jī)壓燃燃燒模式的仿真實(shí)驗(yàn)探究[D];太原理工大學(xué);2019年

5 姬凱凱;柴油機(jī)DPF再生熱管理策略的試驗(yàn)研究[D];西華大學(xué);2018年

6 李昊;重型柴油機(jī)CVS測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試條件對(duì)排放測(cè)量的影響[D];山東大學(xué);2018年

7 趙海鷗;船舶柴油機(jī)排放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];武漢理工大學(xué);2017年

8 胡沛;柴油機(jī)顆粒捕集器再生控制策略設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[D];重慶大學(xué);2018年

9 鞠明軍;國(guó)五排放標(biāo)準(zhǔn)的柴油機(jī)開(kāi)發(fā)與匹配[D];吉林大學(xué);2018年

10 趙陽(yáng);南極柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放特性及煙氣擴(kuò)散行為研究[D];東南大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2601107