柴油机尾气污染物控制及其节能降耗的研究

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近些年来,我国的机动车保有量持续增长,由于道路的拥堵、加注在车辆里面的燃油品质不够高、车辆状况差等问题的相继出现,使得机动车尾气污染物的排放量大大增高,其中柴油车的尾气排放增长量尤其显著。柴油车尾气排放对空气造成的污染非常严重,柴油车尾气排放中的颗粒物、碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)等对我们国家的空气质量造成了非常严重的危害,而氮氧化物(NOx)主要来源于空气之中的氮气在发动机燃烧过程中产生,所以本文对NOx暂不讨论。在柴油发动机工作的同时会在发动机内产生沉积物,发动机沉积物的增多会造成车辆尾气排放污染物的增多,为了减少发动机沉积物的增多,就要加入柴油清净剂,加入柴油清净剂是减少发动机积碳、尾气污染物排放的便捷、快速、高效的措施。本文研究并制备了一种柴油聚醚胺-聚烯胺复合清净剂,并以国Ⅵ柴油作为基础油,对清净剂单剂和复合清净剂的清净效果进行了对比。通过台架试验考察其对柴油发动机燃油喷嘴处积碳的影响,然后通过实车试验考察其对柴油车尾气排放的影响。并研究了润滑油抗磨剂对柴油发动机节能效果的影响。本课题主要研究的内容有如下几个方面:(1)用XUD-9试验方法考察两种清净剂剂单剂对柴油发动机积碳的影响。试验结果表明:随着聚烯胺清净剂单剂的添加,喷嘴空气流量损失下降明显,当聚烯胺清净剂单剂添加量达到500mg·kg-1时,喷嘴空气流量比不添加聚烯胺清净剂单剂下降了 60%。当聚醚胺清净剂单剂添加量达到500mg·kg-1时,喷嘴空气流量损失已经下降到31.9%,比不添加聚烯胺清净剂单剂下降了 57.8%。由此可得出聚烯胺清净剂单剂的清净效果相比于聚醚胺清净剂单剂的清净效果更好一些。(2)制备新型复合型柴油清净剂,将聚烯胺与聚醚胺按照不同的比例浓度进行混合,采用XUD-9台架试验方法探究新型柴油清净剂对喷油器喷嘴处积碳的影响,结果表明:四个组分的复合清净剂的清净效果明显更优于柴油清净剂单剂的效果,复合清净剂对柴油发动机喷油器喷嘴处的积碳清净作用效果都要比单剂更加优秀。添加量为500mg·kg-1时,聚烯胺:聚醚胺为3:1的复合型柴油清净剂的喷嘴空气流量损失最小,清净效果最好。(3)十三工况柴油车尾气排放台架试验结果表明,添加复合清净剂后,当η为2100r/min时,颗粒质量浓度、HC排放浓度、CO排放浓度都有明显的降低。当η为3500r/min时,颗粒质量浓度、HC排放浓度、CO排放浓度都有明显的降低。复合清净剂可以明显降低柴油车尾气中颗粒质量浓度、HC排放浓度、CO排放浓度。(4)实车试验结果表明,在加入了复合清净剂后,在最大轮边功率的100%点、90%点和80%点的光吸收系数明显小于未加入复合清净剂在该点的光吸收系数,证明了复合清净剂对减少柴油发动机尾气排放有着积极的作用。(5)初步研究了润滑油抗磨剂单剂、润滑油复合抗磨剂,它们的抗磨性能及抗磨效果,以及润滑油复合抗磨剂对柴油发动机节能效果的影响。采用台架试验证明了5W/30CH-4柴油机油(含复合剂)和5W/40CH-4柴油机油(空白)的抗磨效果和台架试验过程中的在用润滑油中的磨屑金属含量相近,前者的抗磨效果比后者要更优。因此引入润滑油复合抗磨剂后,能显著降低柴油机润滑油的粘度等级,对柴油发动机有明显的节能效果。(6)通过XUD-9试验循环、台架试验、实车试验表明,复合清净剂对于减少柴油机喷油器喷嘴处的生成有着积极的作用,并且对减少柴油车尾气污染物排放有着显著的效果。润滑油复合抗磨剂能够减少柴油发动机油耗,从而降低发动机总的碳排放量,保护环境。
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