因此,针对柴油机燃用生物柴油往往会导致 排气核态颗粒数量增加,DOC+CDPF后处理技术 是备选的重要手段.但是,其颗粒数量及粒径分布 特性的变化规律尚不清楚 .为此,本文使用 EEPS-3090 型柴油机废气排放颗粒粒径谱仪,在 一台满足国五排放标准的电控高压共轨重型柴 油机上,研究了加装 DOC+CDPF 前后,柴油机分 别燃用沪五柴油(类似于欧五柴油)、生物柴油混 合燃料时的颗粒数量及粒径分布规律.

加装 DOC+CDPF 后:不论是柴 油还是 B20 燃料,与原机相比,大多数工况下,柴 油机排气颗粒总数量下降明显.柴油机燃用 B20 燃料,1400r/min 时,DOC+CDPF 的颗粒净化效率的平均值为 94.5%;2200r/min 时该平均值为 98.8%.柴油机燃用纯柴油 1400r/min 时,DOC+ CDPF 的颗粒净化效率的平均值为 92.0%; 2200r/min时该平均值为97.5%.可以看出,在相同 工况下,DOC+CDPF对柴油机燃用B20燃料的颗 粒总数量的净化于纯柴油 . 从加装DOC+CDPF 后的柴油机排气颗粒总数量来 看,1400r/min 时的中等负荷下,燃用 B20 燃料的 颗粒总数量要略高于柴油,而 2200r/min 时在多 数负荷下,B20 燃料的颗粒总数量要低于柴油.表 明了燃料特性、运行工况、颗粒后处理技术对柴 油机排气颗粒数量的综合影响.

值得注意的是,柴油和 B20 这 2 类燃料的颗 粒数量分布曲线,在粒径 120nm 附近形成交叉. 在颗粒粒径大于 120nm 的区域,燃用 B20 燃料的 排气颗粒数量浓度明显小于纯柴油,这部分颗粒 通常为聚集态颗粒,生物柴油分子内氧有利于局 部过浓混合区域的扩散燃烧过程,并会促进已形 成碳烟颗粒的氧化过程,从而减少了以碳烟颗粒 为主体的聚集态颗粒数量.此外,生物柴油不含芳 香烃,也会降低碳烟颗粒前体物的形成,这些也会 导致聚集态颗粒数量的减少.而在颗粒粒径小于 120nm 时,柴油机燃用 B20 燃料的排气颗粒数量 浓度大于纯柴油,这是由于生物柴油粘度较高,燃 料较高的粘度影响缸内雾化混合及燃烧过程,导 致缸内未燃或者未完全燃烧的烃类燃料即未燃 碳氢增加,从而导致以可溶有机组分为主要成分 的核态颗粒数量上升,这部分颗粒粒径通常较小. 此外,聚集态颗粒数量减少后,其对挥发及半挥发 性可溶有机组分的吸附能力减弱,导致颗粒成核 作用增强,也会促使核态颗粒数量上升.

首先，颗粒物直径大于23.0 nm的固态颗粒的过滤效率主要与炭烟颗粒的过滤有关。如图3所示，4台发动机的积聚模态主要由炭烟组成，具有相似的中等尺寸分布(70.0~100.0 nm)。此外，Olfert等已经证明GDI发动机的炭烟在各种发动机上具有相当相似的形态和有效密度。因此，预计不同发动机之间的颗粒特性不会有显著差异。

其次，废气流量也会影响过滤效率。因为炭烟颗粒的过滤主要是靠布朗运动，较低的废气流量将导致更高的过滤效率。每台发动机的循环平均废气流量如表3所示，平均废气流速范围为10.0~15.3 L/s。