為了研究不同結(jié)構(gòu)的芳香烴對柴油燃燒顆粒物理化特性的影響規(guī)律,開展了摻混苯及四氫萘對高壓共軌柴油機(jī)排氣顆粒物理化特性影響的實驗研究。分別采用高分辨率透射電子顯微鏡（TEM）、拉曼光譜儀（RS）、X射線光電子能譜儀（XPS）及同步熱分析儀（TG）研究了不同燃料燃燒顆粒物的微觀結(jié)構(gòu)、石墨化程度、表面化學(xué)特性及氧化活性。實驗結(jié)果表明:柴油燃燒顆粒的氧化溫度最高,為594.5℃;柴油/四氫萘混合燃料燃燒顆粒物次之,為589.8℃;柴油/苯燃燒微粒的氧化溫度最低,為575.8℃。此外,較柴油而言,苯/柴油、四氫萘/柴油燃料燃燒微粒的基本碳粒子直徑分別增大了0.411nm和2.169nm,并且混合燃料燃燒微粒的D1峰與G峰的面積比與高度比增加,sp3雜化的碳原子數(shù)量與sp2雜化的碳原子數(shù)量的比值變大,這說明摻混芳香烴后,微粒的石墨化程度下降,納觀結(jié)構(gòu)更加無序。 

【文章來源】：西安交通大學(xué)學(xué)報. 2020,54(11)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

不同燃料燃燒顆粒物的微觀形貌

圖2為不同燃料燃燒微粒的基本碳粒子的粒徑分布圖。從圖中可以看出，較柴油而言，混合燃料燃燒微粒中粒徑較大的基本碳粒子比例增多，而粒徑較小的基本碳粒子比例減少。圖2也給出了不同燃料燃燒微粒的平均粒徑珡Dp，不同微粒的珡Dp從大到小的順序是柴油/四氫萘>柴油/苯>柴油。相較于柴油而言，柴油/苯、柴油/四氫萘燃燒微粒的珡Dp分別增加了0.411nm和2.169nm。這是因為混合燃料中含有大量微粒生長所需的芳香烴與類芳香族自由基，因此促進(jìn)了較大粒徑基本碳粒子的生成[17]。同時，相較于混合燃料而言，柴油的H、C摩爾比更高，燃燒環(huán)境中有更多的H，這些H會產(chǎn)生大量的OH基團(tuán)，而OH基團(tuán)會進(jìn)一步促進(jìn)燃燒反應(yīng)的進(jìn)行，從而導(dǎo)致柴油燃燒微粒的基本碳粒子直徑變小[20]。

圖4給出了不同燃燒微粒的ID1/IG和AD1/AG。從圖中可以看出，柴油/苯燃燒微粒的ID1/IG最大，柴油/四氫萘次之，而柴油最小。這表明混合燃料燃燒微�；咎剂Ｗ又形挥谑珜舆吘壍奶荚訑�(shù)量變多。此外，從圖中還可以看出，3種微粒AD1/AG的變化趨勢與ID1/IG的變化趨勢一致，這說明柴油/芳香烴燃燒微粒結(jié)構(gòu)的更加無序。類似地，Jansma等利用TEM發(fā)現(xiàn)，相較于芳香烴含量較低的燃料而言，芳香烴含量較高的燃料燃燒產(chǎn)生的微粒石墨化程度更低[24]。此外，Cadrazco等發(fā)現(xiàn)，相較于只含有直鏈烷烴的可再生柴油而言，超低硫柴油（ULSD）燃燒微粒具有更大的AD1/AG，這說明芳香烴的加入使得燃燒微粒更加無序[25]。圖3 不同燃料燃燒顆粒物的一階拉曼光譜及分峰結(jié)果


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