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《天津大学》 2012年
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正庚烷燃烧过程中柴油机缸内微粒微观形貌及结构的研究

王磊  
【摘要】:柴油机排放的微粒对大气环境和人类健康具有显著的影响,研究柴油机微粒的生成机理及演化过程意义重大。本文基于全气缸取样系统,采用场发射透射电子显微镜、拉曼光谱、电子能量损失谱等测试技术和分析手段对燃用正庚烷过程中柴油机缸内微粒的微观形貌及结构进行了研究。研究工作有助于深入理解柴油机微粒的生成及演化过程,并对柴油机微粒生成及生长机理与模型的进一步优化、改进具有指导意义。论文研究工作取得的主要成果如下: 1.燃用正庚烷过程中生成的微粒呈现典型与非典型两种形态,典型微粒由球状基本碳粒子凝结而成,结构呈枝状、杆状、环状或链状,主要由碳、氧元素组成;对生成的非典型微粒进行了元素分析,发现富含有大量金属元素(Fe、S、Na、Mg、Mn、Al、Si、P、K、Zn、Pb)。 2.统计分析了大量正庚烷燃烧过程中生成微粒的微观形貌透射电子显微镜图片,结果表明,组成碳烟的基本碳粒子粒径呈单峰分布,最大值出现在15~20 nm之间;基本碳粒子平均粒径介于14~19 nm之间,随曲轴转角呈单峰变化趋势。3.燃用正庚烷过程中,缸内微粒的分形维数介于1.8~2.3之间,其结构经历了从紧密到疏松再到紧密的过程,且随着EGR率的增大,微粒的分形维数逐渐减小,结构趋向疏松。 4.对微粒的电子能量损失谱采用“双窗口”法分析计算了其sp2杂化百分含量,得出sp2杂化百分含量随曲轴转角的变化呈先升高后降低再升高的趋势,这与用拉曼光谱分析得出的IG/ID的变化规律相一致;随着EGR率的增加,微粒的石墨化程度逐渐降低。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TK421.2

【参考文献】
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