润滑油对柴油机超细颗粒物影响的实验研究

The influence of lubricating oil on particle emissions in diesel engines is urgently needed to be investigated. In this project, the influence of lubricating oil on ultrafine particles emission is studied base on the advanced chemical analysis and engine test methods in a diesel engine equipped with common rail injection system and all-cylinder sampling system. Lubricating oil evaporation, pyrolysis and ultrafine particles formation in combustion chamber are investigated by analyzing the component in the ultrafine particle from lubricating oil. Effect of base oil, metallic, non-metallic and nanoparticle oil additives on the ultrafine particles are studied to achieve the ultrafine particle emissions control methods by improving the lubricating oil components. A further advancement will be achieved in the influence of lubricating oil on ultrafine particle formation and the study is meaningful. Meanwhile, results in this project could be a guideline in understanding the engine particles formation and emissions reduction.

润滑油导致的颗粒排放是目前发动机技术急需解决的主要问题之一。项目围绕柴油机所排放的超细颗粒物受润滑油影响的问题，采用基于电控高压共轨发动机的全气缸取样装置以及先进的化学分析测试手段和发动机实验技术，研究润滑油在缸内演化历程以及形成超细颗粒物的机理。研究主要通过对超细颗粒物中润滑油的组分进行分析入手，分析润滑油在缸内的蒸发、裂解以及形成超细颗粒排放物的过程，考察基础油及添加剂对超细颗粒物生成的影响，包括单一金属及非金属添加剂对超细颗粒物生成的影响以及纳米添加剂对颗粒排放影响，并开展基于不同配方技术超细颗粒物控制研究的影响。以上研究工作是对柴油机超细颗粒物生成和演化规律的进一步揭示，具有重要的学术价值。在工程实际中可以为内燃机微粒生成机理以及排放控制技术提供新的理论和技术。

发动机在正常运转过程中润滑油的消耗是不可避免的，消耗的润滑油在参与燃烧后会对发动机颗粒物排放产生影响。为了揭示润滑油生成超细颗粒排放物的机理，本课题利用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、热重分析仪等分析技术为手段，在一台在电控四缸柴油机和一台机械式两缸柴油机机上，开展颗粒排放物生成过程中润滑油的富集特征及影响机理研究，考察了润滑油基础油、添加剂、粘度以及润滑油中硫元素和金属成分对颗粒物生成影响的机理。.润滑油参与燃烧后可以产生核模态颗粒物和积聚态颗粒物。柴机油复合剂和降凝剂燃烧后也生成了核模态和积聚态颗粒物，但是抗磨剂则主要是对积聚态颗粒物的影响较大。润滑油及其添加剂燃烧后颗粒物的内部碳层结构晶化程度低，微晶长度较短，曲率较大，层间距也比较大。润滑油参与燃烧后颗粒物中的碳原子与纯柴油的颗粒物中碳原子相比，有更多的是以SP3杂化的形式存在的。其次，颗粒物表面的含氧官能团的含量增加，尤其是对羟基C-OH官能团的增加较为明显。采用高灰分含量的润滑油时，所生成的颗粒物中的金属元素的浓度成倍数增长，而采用两倍高于基准油的硫元素的高硫润滑油时则会检测到颗粒物种的硫元素增加了近一倍润滑油及其添加剂参与燃烧后，颗粒物中的可挥发性成分大量增加，而元素碳成分则相较于纯柴油颗粒物较低。且润滑油及其添加剂对挥发性成分的主要贡献是大大提高了低挥发性组分的含量。较多的挥发性有机成分表明颗粒物中含有未完全燃烧的润滑油或燃油。.开展以上研究工作是对柴油机超细颗粒物生成和演化规律的进一步揭示，具有重要的学术价值。在工程实际中可以为内燃机微粒生成机理以及排放控制技术提供新的理论和技术。