柴油機(jī)排氣碳煙催化氧化動(dòng)力學(xué)分析

雷海洋，喬約翰，呂?剛，宋崇林

柴油機(jī)排氣碳煙催化氧化動(dòng)力學(xué)分析

雷海洋，喬約翰，呂?剛，宋崇林

(天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300072)

柴油機(jī)；碳煙；氧氣；催化氧化；動(dòng)力學(xué)分析

柴油機(jī)廢氣顆粒物被認(rèn)為是PM(particulate matter)排放的主要來(lái)源，主要由碳和一些有機(jī)化合物、無(wú)機(jī)化合物(灰分)、硫化合物以及未燃燒燃料和潤(rùn)滑油中的微量金屬組成．柴油機(jī)排氣顆粒物形成過(guò)程比較復(fù)雜，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件、燃料類(lèi)型和潤(rùn)滑油種類(lèi)都會(huì)對(duì)顆粒大小和化學(xué)成分產(chǎn)生影響[1]．目前為了滿(mǎn)足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)，柴油顆粒過(guò)濾器DPF (diesel particulate filter)被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)排氣系統(tǒng)中．但DPF由于捕集原理的原因，需要定期再生，否則累積的顆粒物會(huì)導(dǎo)致背壓升高，燃油經(jīng)濟(jì)性下降，并可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)或?yàn)V清器故障[2]．CDPF (catalytic diesel particulate filter)是DPF的一種類(lèi)型[3]，其原理為通過(guò)在DPF內(nèi)部捕集表面涂覆一層催化層，以此來(lái)降低顆粒物的氧化溫度，使碳煙顆粒在排氣條件下就能氧化掉，進(jìn)而減少顆粒物的排放．為了進(jìn)一步優(yōu)化提高CDPF的性能，有必要對(duì)柴油機(jī)排氣顆粒物催化氧化動(dòng)力學(xué)進(jìn)行深入研究．

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)柴油機(jī)碳煙氧化動(dòng)力學(xué)的分析，一般采用模型擬合的方法．先假定機(jī)理函數(shù)，然后進(jìn)行活化能的計(jì)算，常選用的碳煙氧化的機(jī)理函數(shù)為()＝(1－)(通常取1)，通過(guò)等溫、非等溫的實(shí)驗(yàn)方法確定相關(guān)動(dòng)力參數(shù)[2-6]．Yang等[3]使用階反應(yīng)速率法計(jì)算出非催化條件下碳煙氧化的反應(yīng)級(jí)數(shù)為0.78(±0.03)，Darcy等[4]根據(jù)Neeft法計(jì)算出碳煙非催化氧化平……