第5期（总第226期） 2016年10月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No 5 (Serial No 226)
Oct2016
O?和NO?气氛下柴油机炭烟氧化过程及其
化学反应动力学参数研究
李传东”，王燕涛，张文彬”，张俊”
(1.烟台大学机电汽车工程学院，山东烟台264005；2.清华大学汽车安全与节能国家重点实验室，北京100084）
摘要：用热重分析仪对O2和NO2气氛下柴油机炭烟的氧化过程进行了试验研究，并利用程序升温氧化(TPO)试验对其化学反应动力学参数进行了研究,建立了O2和NO2气氛下柴油机炭烟氧化过程的化学反应动力学模型，并用模型对02和N0：对炭烟的氧化效果进行了对比分析。研究结果表明：柴油机炭烟在02气氛下大约从700K时开始氧化，氧化反应的活化能为768kJ/mol，对02的反应级数为085；而在N02气氛下大约从600K 时开始氧化，氧化反应的活化能为219kJ/m01,对N02的反应级数为085。在油机排气组分条件下，当温度低于750K时，N0：氧化炭烟引起的炭烟质量减少占主导；而当温度高于800K时，02氧化炭烟引起的炭烟质量减少占主导。
关键词：氧气；二氧化氮；柴油机；炭烟；氧化；化学反应动力学 DOI: 10 3969 /j issn 1001-2222 2016 05 D14
中图分类号：TK4215文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2016)05-0073-05
柴油机因其热效率高、低速扭矩大以及功率覆盖范围广的优点而在全世界得到广泛应用。然而，柴油机在给人们的生活带来便利的同时，也带来了严重的大气污染问题。柴油机主要的污染物是氮氧化物（NO：）和颗粒物（PM）"，根据国家环境保护部2015年发布的中国机动车污染防治年报3」，截至 2014年，我国已经连续六年成为世界机动车产销第一大国，机动车污染防治的紧迫性日益凸显，其中，柴油车排放的NO，接近汽车NO排放总量的 70%，一次颗粒物排放超过总量的90%。而N0 和PM排放是造成城市灰霾、光化学烟雾污染的主要原因，因而必须对其排放进行控制。
壁流式柴油机颗粒捕集器（DieselParticulate Filter,DPF)能够有效降低柴油机的一次颗粒物排放。欧洲从2000年开始使用DPF来降低乘用柴油车的颗粒物排放，并于2006年开始应用于商用柴油车3]。随着柴油机排放标准的不断升级，DPF将逐渐成为柴油车的必备后处理装置。北京市从 2015年6月1日开始全面实施重型柴油车第五阶段排放标准，要求自2016年1月1日起，北京市域内使用的新增重型柴油车必须选用安装DPF的
收稿日期：2016-04-18；修回日期：2016-07-07 基金项目：国家自然科学基金（51541504）
车型。
DPF过滤体由多孔介质材料制成，主要通过物理过滤的方式来降低柴油机的一次颗粒物排放5]。随着颗粒物在DPF过滤体孔道中的累积.DPF的压降会越来越大，导致发动机排气背压增大，油耗增加，严重时甚至会直接堵塞排气管，导致发动机损坏。因此，在DPF的使用过程中，一般需要对 DPF中累积的颗粒物进行去除.这一过程称为DPF 的再生。DPF再生分为被动再生和主动再生。被动再生是指使用催化剂等措施降低颗粒物氧化反应所需的温度以氧化掉DPF中累积的颗粒物，而主动再生则是指利用外加能量提高发动机排气和DPF 过滤体的温度或利用外加装置将DPF中累积的颗粒物去除。两种方法都是基于热再生的原理，即利用发动机排气中的02或N02，在一定温度下将 DPF中累积的颗粒物中的炭烟氧化成气体物质7 为深入理解DPF的再生过程,并对DPF再生时的温度进行精确控制，需要对柴油机炭烟的氧化过程进行深入细致的研究
国内外许多学者对低温下（<800℃)柴油机炭
烟的氧化过程进行过研究，研究一般是以热重分析
作者简介：李传东（1991一），男，硕士，研究方向为重型案油机排气后处理技术；led0224@163com，