基于透射电子显微镜的GDI汽油机碳烟特性分析

基于透射电子显微镜的GDI汽油机碳烟特性分析

研究了汽油缸内直喷（GDI）汽油机油槽内碳烟颗粒物的尺寸、分布、聚合物的形状以及初级颗粒的纳米结构。试验用发动机为1.6L、涡轮增压中冷、直喷、火花点火的现代轻型欧6发动机。发动机安装在试验室测试台上，通过SchenckW150涡流测力计（CP工程CADET发动机控制和数据采集系统）进行控制。由CP工程FMS-400重力系统测量发动机燃油消耗。该发动机在特定稳态、暖机操作条件下工作。发动机的转速范围为 1600～3700r/min，扭矩为30～120Nm。在进行两次燃油冲洗步骤下，发动机运行30h。从油槽中获取燃油样本，经过溶剂萃取、离心和乙醚清洗步骤后，利用透射电子显微镜（TEM）和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）观察并分析燃油样本。测量碳烟聚合物的长度、宽度和分形尺寸。

研究发现，在宏观上，GDI汽油机的碳烟聚合物与轻型柴油发动机的很类似，其平均长度和宽度分别为153nm和59nm，54%的聚合物的长宽比小于2.5。采用迭代方法计算碳烟聚合物的分形维数，其平均值为1.44。相反，在微观上，碳烟聚合物的初级颗粒与典型柴油碳烟颗粒不同，GDI汽油机初级颗粒的形状是不规则的球形，其平均直径为36nm，有13nm的偏差。挥发性层状石墨结构沉积在碳烟初级粒子的外表面。采用TEM对样本中非碳烟纳米颗粒分析表明，样本中存在大量的燃油添加剂和磨损的金属屑。

刊名：TribologyInternational（英）

刊期：2015年第86期

作者：A.LaRoccaetal

编译：赵唤