燃油润滑油对柴油机颗粒排放贡献的研究

柴油机颗粒排放源自燃油和润滑油，但却不能区分它们对颗粒物各成分及数目的贡献，这是颗粒排放机理和控制的盲点。本申请利用二甲醚公认的无烟燃烧特性，通过对比参比燃料、0#柴油和低硫柴油在不同工况下发动机颗粒排放的质量、成分以及粒径分布的排放特性，研究发动机转速和负荷对发动机颗粒排放的影响机理，区分燃油和润滑油对颗粒排放的贡献及影响，加深对颗粒生成与排放机理的认识；通过对标准润滑油和聚α烯烃合成润滑油等不同润滑条件下颗粒排放特性的研究，考察润滑油成分及消耗量对颗粒排放量及SOF和ISF贡献率的影响，揭示润滑油生成颗粒排放的机制，探索低颗粒排放燃料和润滑油的设计方法；并通过对颗粒物中干碳的催化氧化特性研究及对催化剂的优化研究，为颗粒排放后处理提供基础数据和理论依据。研究不仅为降低柴油机颗粒排放、有针对性地设计颗粒排放控制策略提供理论指导，也为发动机颗粒排放法规限值制定提供依据。

在依维柯SOFIM 8140.45柴油机和潍柴WP12-340 二甲醚发动机上，系统开展了柴油机和二甲醚发动机颗粒排放特性的研究，采用热重、色谱、电子显微镜和电镜扫描等技术手段，分析了颗粒物的成分、形态和相对质量分布特征。. 通过柴油馏程改变燃料中烃分构成，以及向柴油中添加润滑油成分，测试排气中颗粒物结果显示，随柴油重质成分增加，颗粒物质量和其中的SOF均增加，但对SOF的碳链长度及其对PM总质量的比例没有明显变化。柴油和润滑油造成的颗粒排放，包括二甲醚发动机的颗粒排放，其中的SOF的碳链长度相当，均以C19为中心在C15~C24之间呈高斯分布，说明较短碳链途径会在后期的高温燃气环境中蒸发，润滑油的长碳链烃通过热裂解的方式成为颗粒物中该长度碳链的SOF。. 柴油机和二甲醚发动机的颗粒数目排放方面，主要以积聚态为主，但柴油机的数目在10^7以上，而二甲醚发动机的仅在10^5左右，较柴油机的低2个数量级。润滑油对微粒数目和质量排放的影响均与发动机的工况和润滑油本身的蒸发特性共同作用。在本项目试验数据基础上，无法形成润滑油消耗量对颗粒排放量的确切关系。.在不考虑二甲醚润滑添加剂影响的假设下，通过潍柴WP12 二甲醚发动机国四ESC13工况和欧六WHSC纯稳态工况颗粒排放多次试验，结果均表明润滑油对发动机颗粒排放的贡献在0.016g/kWh左右。此外，二甲醚发动机的颗粒数量仅为5.2×1011个/kWh，因此二甲醚发动机可以不需要SCR、DPF等后处理装置即可得到欧六颗粒数目和质量排放标准，而柴油机必须采用DPF。. 试验研究发现，采用DOC对二甲醚发动机颗粒排放的氧化作用有限，其原因在于纳米颗粒不容易附着在催化剂载体表面而被氧化消除。. 项目研究还采用容弹标准燃料滞燃期法测定了二甲醚的十六烷值为64.5±1.5。