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* * * * * * * * * * 微粒（PM） 第2章 内燃机排放污染物的生成机理和影响因素 柴油机排气经过稀释后，在低于51.7oC时，通过带有聚四氟乙烯树脂过滤纸所滤下来的物质即为柴油机排气微粒。 柴油机排气微粒的概念 2.4.1 微粒的生成机理 柴油机排气微粒由三部分组成。 1、排气微粒的组成与特征 A 碳粒（DS或Soot） B 可溶性有机物（SOF） C 硫酸盐 1、排气微粒的组成与特征 微粒的各种成分所占比例会随柴油机的类型、技术水平、运转工况、排气温度以及油品特性等因素的不同而变化。 1、排气微粒的组成与特征 当排气温度超过500?C时，排气微粒基本上是很多碳质微球的聚集体，即碳粒； 当排气温度低于500?C时（柴油机的绝大部分工况），碳粒会吸附和凝聚多种有机物，即是有机可溶成份（SOF）。 如果沿柴油机的排气管道测试取样，可发现微粒粒度不断增大，且由于排气中的有机化合物不断吸附冷凝在微粒上，使排气中SOF含量增加。 微粒主要生成 主要由柴油中的碳生成，其生成的条件是高温和缺氧，并受燃油种类、燃油分子中的碳原子数及氢原子比的影响。 一般认为 柴油机微粒是燃料在高温缺氧条件下经过裂解脱氢以后的产物； 根本原因 是柴油机燃烧过程中存在非均相燃烧而形成碳核，这些碳核具有很强的亲和力，能凝聚和生长，再经过吸附和集聚过程而成为最终的排出微粒。 2、微粒的生成机理 2、微粒的生成机理 2、微粒的生成机理 柴油机微粒的生成过程十分复杂，经过一系列物理化学变化后形成，一般经历如下几个阶段： （1）裂解与成核 这些不饱和烃类不断脱氢形成原子级的碳粒子，逐渐聚合成直径2nm左右的碳粒的核心。 在高温缺氧的状态下，柴油发生部分氧化和热裂解，生成各种不饱和烃类。通常认为PAH生成碳粒的先导物，是产生PM的基础。 2、微粒的生成机理 图2-9 碳氢燃料燃烧时烟粒生成的温度T与过量空气系数 气相的烃和其它物质在碳核表面凝聚，同时还发生脱氢反应，但不会改变碳粒数量。 而聚集过程指通过碰撞使碳粒长大，碳粒数量减少，生成直径1μm以下的链状或团絮状的多孔性聚合物。 （2）表面生长和凝聚 2、微粒的生成机理 在碳粒的整个生成过程中，不论是先兆物、晶核还是聚集物，都可能发生氧化。 用专门的测试方法可测得，柴油机的燃烧过程中所生成的碳粒大部分已在排气过程开始前被氧化掉。 （3）碳粒的氧化 2、微粒的生成机理 （4）SOF的吸附与凝结 柴油机排气微粒生成过程的最后阶段，是组成SOF的重质有机化合物向碳粒聚集物的凝结与吸附。 这个阶段主要发生在燃气从发动机排出并被空气稀释之时，通过吸附与凝结使碳粒表面覆盖SOF。 2.4.2 影响微粒生成的因素 柴油机在燃烧中，Φa0.5的混合气燃烧后必定产生烟粒。 当Φa1.o时，燃烧后也产生烟粒； 当Φa0.6时则烟粒生成量急速增加。 1、过量空气系数的影响 1、过量空气系数的影响 2、负荷与转速的影响 图2-19 负荷与转速对微粒排放的影响 在高速小负荷时，微粒排放量较高，且随负荷的增加，微粒排放量降低； 而在大负荷时，微粒排放量又有所升高。 3、燃油品质的影响 而烷烃含量越高，微粒排放量越少。 燃油中芳香烃含量及馏程越高，在相同的试验条件下，微粒排放量越大； 4、过后喷射的影响 此时缸内温度仍然很高，喷射压力不高，已燃气体较多，燃油喷到燃烧区的缺氧处，导致大量碳烟的生成。 5、其它因素的影响 由于高温缺氧是造成碳烟生成量增加的重要原因，所以，凡能提高充气效率以增大进气量的措施，都可以减少碳烟排放。 适当提高燃烧室内的空气温度和壁温，可以改善燃料着火条件，减少微粒排放。 快乐学习 | 天道酬勤 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *