基于拉曼光谱技术的柴油机微粒微观结构特性研究

张 炜， 高梓勋, 晁 燕， 刘庆国

(1.长春工业大学 机电工程学院， 吉林 长春 130012;2.长春工业大学 国际教育学院， 吉林 长春 130012；3.国家汽车质量监督检验中心(襄阳)整车排放实验室， 湖北 襄阳 441004)

0 引 言

柴油机微粒的主要成分是碳烟,占微粒总质量的50%～80%,且随着运转工况不同而变化[4]。柴油机碳烟微粒在不同工况中状态都会有转变，从最小的基本碳粒子到凝聚态的微粒,柴油机碳烟微粒在微观结构上表现出各种不一样的形态[5],且影响微粒的氧化性能[6]。拉曼光谱技术在金刚石、石墨烯、碳纳米管等碳材料结构的研究中已有应用,同时也可用于柴油机微粒微观结构研究[7-8]。

文中采用拉曼光谱技术对柴油机微粒微观结构特性进行研究,并分析发动机运转工况对其微观结构特性的影响,为采用科学有效的方法优化组织缸内燃烧效率、降低微粒排放量提供真实可靠的理论测试数据。

1 取样滤纸及实验仪器

为了聚集更多的碳基微粒,文中使用石英纤维型滤纸(PALL Science P/N:2500QAT-UP)，该种滤纸可以代替早期收集使用的聚四氟乙烯滤纸。聚四氟乙烯滤纸收集颗粒的主要方式是吸附,石英滤纤维纸则通过滤纸自身间的空隙来收集微粒(这个过程类似于过滤的原理),这样就能收集更多的微粒。除此之外,由于收集柴油机燃烧产生的碳基微粒的滤纸导致碳基微粒在拉曼光谱中存在一定的背底,会使拉曼光谱的试验结果受到一定影响。文中实验用到的滤纸是聚四氟乙烯滤纸和石英纤维滤纸，二者形成对照，就背底这一情况做了相关比较，如图1所示。……