正庚烷燃烧过程中柴油机缸内微粒微观形貌及结构研究.pdf

天津大学
硕士学位论文
正庚烷燃烧过程中柴油机缸内微粒微观形貌及结构的研究
姓名:王磊
申请学位级别:硕士
专业:动力机械及工程
指导教师:宋崇林
2011-12
摘要关键词:晕⒘5牡缱幽芰克鹗撞捎谩八ù翱凇狈ǚ治黾扑懔似鋝杂化百分含改进具有指导意义。论文研究工作取得的主要成果如下:臣品治隽舜罅空槿忌展讨猩晌⒘5奈⒐坌蚊餐干涞缱酉晕⒕图片,结果表明,组成碳烟的基本碳粒子粒径呈单峰分布,最大值出现在~加谜楣讨校啄谖⒘5姆中挝橛..洌浣峁咕量,得出踊俜趾克媲嶙=堑谋浠氏壬吆蠼档驮偕叩那魇疲与用拉曼光谱分析得出的鶧的变化规律相一致;随着实脑黾樱⒘5柴油机排放的微粒对大气环境和人类健康具有显著的影响,研宄柴油机微粒的生成机理及演化过程意义重大。本文基于全气缸取样系统,采用场发射透射电子显微镜、拉曼光谱、电子能量损失谱等测试技术和分析手段对燃用正庚烷过程中柴油机缸内微粒的微观形貌及结构进行了研究。研究工作有助于深入理解柴油机微粒的生成及演化过程,并对柴油机微粒生成及生长机理与模型的进一步优化、加谜楣讨猩傻奈⒘3氏值湫陀敕堑湫土街中翁湫臀⒘S汕状基本碳粒子凝结而成,结构呈枝状、杆状、环状或链状,主要由碳、氧元素组成;对生成的非典型微粒进行了元素分析,发现富含有大量金属元素、、、、、,,、之间;基本碳粒子平均粒径介于~之间,随曲轴转角呈单峰变化趋势。了从紧密到疏松再到紧密的过程,且随着实脑龃螅⒘5姆中挝鸾ゼ小,结构趋向疏松。石墨化程度逐渐降低。柴油机燃烧过程缸内微粒正庚烷微观形貌及结构
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第一章绪论帚一早殖记引言市的细颗粒污染已经十分严型引。的可吸入有害颗粒物对生活环境和人体构成了严重的危害【俊A餍胁⊙а芯勘于等于的更细小的颗粒物,则更容易沉降于人体体内,甚至可以穿透细胞大≮中的可吸入颗粒物主要来源于燃烧排放。其中柴油机排放的为空淖畲笈欧旁础,又衷诘钠当S辛糠浅4螅⑶以诖嘶∩掀昃滴甮/,是美国标准值/月辗⒉.⒘2舛ū曜甲鞒模式,柴油机产生的微粒在质量上远高于柴油机。如今,全球的汽车保有量持续随着社会的发展,大气污染已经成为影响日常生活的重要环境问题,大气中明,人类的发病率和死亡率与大气可吸入颗粒物、指空气动力学直径小于等于的大气悬浮颗粒物,缚掌ρе本缎∮诘扔的细颗粒物呐ǘ扔忻飨缘耐臣蒲喙匦浴】,而其中空气动力学直径小膜进入血液,引起细胞中毒,所以其对人体的危害也更大【。气中车的保有量每年还在持续以较大的速率上升。我国虽然尚未制订曜迹ǹ晌肟帕N锸俏夜掌氖滓N廴疚铮且有的城市的欧叛现爻辍辏阒荨⑽浜骸⒗贾荨⒅厍焖城市的阄患嗖饨峁砻鳎琍的叮瓯本个测点的昶骄滴/,由此可见,我国城基于对大气悬浮颗粒物的认识,美国国家环保局晷薷牧舜气质量标准,增加了年均值/与最大日均值/两个曜肌】。在我国,大气中可吸入悬浮颗粒物的污染也引起了有关部门的重视,年版的《环境空气质量标准》中,被列入控制标准,但未将腥搿;繁2拷衲规范,但未将纳入空气质量标准强制监测指标。柴油机以其较高的热效率,良好的经济性、动力性和耐久性等优点在社会上得到广泛应用,但是其排放的尾气对大气环境造成了严重的污染【现赜响了人类身体健康。柴油机的燃烧模式主要为扩散燃烧,相比汽油机的预混燃烧增加,且柴油车所占的比例也在持续增加,这也加剧了柴油机排放颗粒物对大气的污染【】。。
为一款国产柴油机在十三工况下收集微粒的各组分比例‘】,⒘5淖榉近十几年来随着我国国民经济的迅速增长,我国汽车保有量一直保持%以上的增长速度,年我国的汽车保有量将超过万量,年产量将达到各组分排放量随机型、运转工况和燃油品质的不同而变化。世界各国公认的柴油机微粒万量。目前,我国的汽车保有量已经超过日本成为全球第二。可见,我国由于汽车排放的可吸入颗粒物对环境的压力变得非常严重。柴油机微粒主要由碳烟,⒖扇苡谢物,、无机物和一些金属物质等组成。图籰所示亩ㄒ迨牵骸跋∈偷。第一章绪论表全球柴油车的产量表图柴油机微粒各组分所占比例●有机物口硫系阴;皇了■氮系阴离子口金属‘■碳烟及其他口:●。口一。
.⒘5纳苫核态粒子的表面反应ず脱趸;碳烟的相互团剽⋯。。。机物,这些有机物称为可溶性有机物。柴油机排气的微观形状呈复杂的链状或团絮状,≡诳掌械难俏量最多的一类。目前,由柴油机尾气中检测出的多环芳香烃达四、五十种,其中重的污染,使得碳烟的形成机理研究一个非常重要的研究方向。主要的研究手段包括实验、模型、计算等,含盖了物理学、化学等许多交叉学科。根据