嵇 乾张 琦窦站成赵 廉孙 平刘军恒

(1.江苏大学 汽车与交通工程学院,江苏 镇江 212013;2.潍柴动力股份有限公司,山东潍坊 261061)

燃油添加剂(Fuel borne catalyst,FBC)的应用历史可追溯至20世纪20年代,其初衷是为了弥补燃油性能的相关缺陷[1],因其在发动机消烟、节能和降噪等领域优良的性质得到广泛应用[2]。金属基燃油添加剂在燃烧过程中会生成大量具有高催化活性的金属氧化物,这些氧化物沉积在颗粒表面可以降低氧扩散至碳烟的活化能,因此促进碳烟的氧化,实现消烟效果。马林才等[3-4]基于台架试验开展了若干种类的有机金属添加剂消烟效果的对比研究,发现柴油中添加二茂铁或铈基添加剂后碳烟排放降幅达到35%以上。

针对柴油机燃用FBC燃油对尾气中颗粒物的影响,国内外诸多学者开展了大量的研究。有研究表明,在柴油机中使用燃油添加剂可以改善颗粒物排放,颗粒物粒径向小方向偏移[5-8]。Liu等[9-11]开展了铈基和铁基燃油添加剂的研究,发现铈基FBC能有效促进扩散燃烧,改善局部缺氧的现象,加速碳烟的催化氧化;铁基FBC(Fe-FBC)可以显著降低柴油机尾气颗粒物质量排放和积聚态颗粒(50 nm＜d＜1000 nm)粒子数密度,同时能够降低干碳烟的氧化温度和活化能,显著提升颗粒的氧化活性,有利于实现柴油机颗粒捕集器(Diesel particulate filter,DPF)低温再生。田径等[12]基于台架试验探究了Fe-FBC的被动再生效果,发现DPF内颗粒的起燃温度为420℃,远低于颗粒的常规氧化温度600℃。Nash等[13]借助气相色谱质谱联用仪(GC-MS)和气体分析仪等设备研究了Fe-FBC对颗粒物质量、形态以及组成的影响机理,结果发现,颗粒中Fe元素浓度随Fe-FBC的增加而增加,该元素起到了氧化碳烟前驱体多环芳香烃(PAHs)等物质的作用。……