柴油机烟炱形貌、结构与组成的表征

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1、柴油机烟炱形貌、结构与组成的表征苏鹏熊云刘晓杨鹤薄林君后勤工程学院军事油料应用与管理工程系中国石化石油化工科学研究院摘要：收集丫3种扭矩I的柴油机烟炱，通过高分辨率透射电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪等表征手段，考察了3种柴油机烟炱的形貌、结构及化学组成;并结合柴油机缸内的燃烧参数，探讨了扭矩对产生烟炱影响的原因。结果表明：烟炱的平均粒径为2834nm，外壳为乱层石墨结构，厚度为34™;内核为无定型碳，内径为37nmo烟炱的平均粒径及外壳石墨层厚度均随柴汕机扭矩的增加而增大。烟炱由C、0、11、N元素组成，其表面官能团以C一C和C—I1为主，C一0单键含量次之，00键

2、含量最少;烟炱表而C一0单键和00键的含量随柴油机扭矩的增加而降低。关键词：烟氙柴油机扭矩;形貌;微观结构;组成;作者简介：苏鹏，男，博士研宂生，从事军用装备节油技术研宂作者简介：熊云，男，教授，博士，从事军用装备节油技术和油品应用工程研宄;E-mail:xy0000001@sina.cn收稿日期:2017-01-04基金：全军后勤科研计划重点项0(BX214C006)CharacterizationontheMorphology，NanostructureandCompositionofDieselSootSUPengXIONGYunLIUXiaoYANGHeFANLinjunDepart

3、mentofOilApplication&ManagementEngineering，LogisticEngineeringUniversity;ResearchInstituteofPetroleumProcessing，SINOPEC;Abstract：Dieselexhaustsootwascollectedatthreeoperatingconditionsfromadieselengine.Themorphology,structureandcompositionofthreekindsofdieselsootwereinvestigatedbymeansofhighresolut

4、iontransmissionelectronmicroscopy(HRTEM)，X-raydiffraction(XRD)，Ramanspectrometry,andX-rayphotoelectronspectroscopymethods(XPS).Resultsshowedthatdieselsootvariedindiameterfrom28nmto34nmandalldieselsootexhibitedthecore-shellstructure.Theinnercoreiscomposedbyamorphousdomains,whiletheoutshellisgraphite

5、butinaturbstraticfashion.Theinnercoreisofaround3-7nmindiameterandtheoutshell3-14nmthick.Ttisfoundthattheprimaryparticlesizeandgraphiticlayerthicknessincreaseswithengineload.Sootisconsistedofcarbon,oxygen,hydrogen,nitrogenandamongthefunctionalgroupsonthesootsurfacethecontentofC—CandC—Histhehighest,n

6、extisC—0,followedbyC=0.Theoxygen-containingfunctionalgroupsdecreasewiththeincreaseofengineload.Keyword：soot;dieselenginetorque;morphology;nonastructure;composition;Received：2017-01-04烟炱是柴油机工作中的常见副产物，烟炱一部分通过尾气管排入大气，另一部分通过活塞环刮檫进入到润滑油中111。无论是排入到大气中的烟炱还是进入到润滑油屮的烟炱，都会带来不小危害。大气屮烟炱颗粒含量增多会影响人类赖以生存的环境，而润滑油中

7、的烟炱则会造成润滑油黏度增加、老化速率加快、磨损加剧等问题［2-3］。目前关于烟炱的研究有燃料特性对烟炱的影响。如颜方沁等U1考察了丁醇柴油对烟炱形貌的影响，发现丁醇柴汕能够抑制烟炱产生，降低烟炱排放，以及减小烟炱基本颗粒的粒径。戴钰杰等研究了汽/柴油混合燃料对烟炱生成特性的影响，研宂发现，提高汽/柴油的掺混比例可以降低火焰中烟炱的浓度。张健等M对地沟油生物柴油排气颗粒的氧化活性进行了分析，发现随着生物柴油掺