燃料性质对柴油机超细颗粒排放特性影响研究.pdfVIP

中国工程热物理学会 燃烧学 学术会议论文 编号：084270 燃料性质对柴油机超细颗粒排放特性 ∗ 影响的研究 李新令 黄震 吴君华 (上海交通大学 动力机械与工程教育部重点实验室，上海 200240) (Tel:Email: lxl@sjtu.edu.cn) 摘要：在同一台柴油机上测试了分别燃用柴油、GTL 和二甲醚燃料时超细颗粒的排放特性。试验发现 燃料性质对柴油机排气颗粒的数浓度粒径分布，总颗粒数浓度和总颗粒质量浓度均产生显著的影响。 相同工况下，燃用 GTL 发动机排放总颗粒数浓度明显低于柴油机，这是由于 GTL 燃料不含硫从而显 著降低了核模态粒子的排放；与柴油机相比，燃用二甲醚发动机排放总颗粒数浓度与柴油机比较接近， 这是由于燃用二甲醚发动机的无烟排放促进了排气中半挥发性组分的成核和凝结作用，从而产生大量 核模态粒子，因此需关注低碳烟发动机超细颗粒的排放。 关键词：燃料性质；柴油机；排放；超细颗粒 0 前言 [1] 空气中的细颗粒（PM2.5 ）和超细颗粒(粒径小于 100nm)对人体健康会产生危害 ， 并且能够增加云层凝结核，从而影响地球辐射平衡及全球气候[2]，因而受到广泛关注。 在欧美等发达国家，柴油机排放被认为是大气中 PM2.5 和超细颗粒的主要来源。在我国 北京和上海等大中型城市，柴油机已成为 PM2.5 主要来源[3~4]，因此控制柴油机的颗粒 排放成为环境保护领域的重中之重。 面对环境和能源双重压力，发展清洁柴油替代燃料成为当务之急。研究发现，柴油 机燃用具有低硫、低芳烃特性的天然气合成油（GTL ）和无硫、无芳烃且含氧特性的二 甲醚（DME ）燃料后，常规排放物有显著下降，尤其燃用DME 燃料时，其碳烟排放接 近于零 [5~6] 。为进一步评价替代燃料的非常规排放物的环境影响，本文在同一台柴油机 上测试了分别燃用 GTL 和二甲醚燃料时超细颗粒的排放特性，并与燃用基准柴油燃料 时超细颗粒排放进行比较，考察燃料性质对超细颗粒排放特性的影响。 1 试验装置和测试条件 1.1 发动机参数及燃料特性 实验原型柴油机为上海柴油机股份公司生产的 D6114ZLQB 柴油机, 该柴油机为增 压中冷直喷柴油机。表 1 给出了试验用柴油机分别燃用柴油、GTL 和二甲醚时发动机的 主要技术参数。GTL 燃料可以直接在柴油机上使用，不需要对原柴油作任何改造；根据 二甲醚的特性, 对柴油机的部分参数进行了调整。 试验用柴油燃料为市售 0 ＃柴油，GTL 燃料由壳牌公司提供，燃料性质如表 2 所示。 ∗ 资助项目：高校博士点基金（20070248024 ） GTL 具有高的十六烷值，芳烃含量与硫含量接近于零等特点。二甲醚分子式为 CH —O—CH , 分子结构中不含 C—C 键， 二甲醚中氧的质量百分比为 34.8%, 有利于 3 3 实现无烟燃烧。 表 1 试验用柴油机的主要技术参数 柴油机(燃用柴油、GTL) 柴油机（燃用二甲醚） 型号 D6114ZLQB D6114ZLQB 6 缸、四冲程、中冷，涡轮增 6 缸、四冲程、中冷，涡轮增 发动机形式 压，直喷