重型柴油机颗粒物分布规律的试验研究

摘要

为了同时控制车用重型柴油机的颗粒物排放质量和数目,该文对稳态工况及瞬态工况下柴油机排放颗粒物分布规律进行了试验研究.试验结果表明:在稳态工况下,随着负荷的增加或者转速的提高,积聚态及核态颗粒物数目浓度、中位直径(count median diameter,CMD)、表面积和质量均呈现增大趋势,且峰值向大粒径方向偏移.在本研究中,稳态工况全工况总颗粒物数目浓度为1.5×106~4.5×106个/cm3,积聚态颗粒物数目浓度为2×106~1×107个/cm3,而核态颗粒物数目浓度为1×107~3×107个/cm3,在总颗粒物数目浓度中占比为65%~96%.全工况当量比均小于0.7,在中低转速,当量比对颗粒物分布影响较为明显,在高转速尤其是大负荷条件下,当量比的影响减弱.在瞬态工况下,颗粒物数目浓度出现了与颗粒物质量类似的排放尖峰现象,浓度峰值达到2×108~7×108个/cm3,比其对应的稳态工况出现的浓度峰值高出1个数量级.而且排放尖峰现象中,积聚态颗粒物数目浓度占主要部分,其峰值浓度比稳态工况要高出2个数量级,此时排放尖峰现象中核态颗粒物数目浓度也出现明显增长.排放尖峰现象对应的粒径主要集中在积聚态颗粒物的50~200 nm范围和核态颗粒物的6~8 nm及20~50 nm范围.这主要是因为当量比在瞬态过程出现了超过临界当量比0.8的情况.研究结果对重型柴油机颗粒物排放控制以及生成机理有重要指导意义,并可为排放后处理器的匹配计算提供数据支持.