基于LII 法醇类燃料GDI 发动机的碳烟生成机制

张玉林 ，苏 岩 ，解方喜 ，杨 鹤，王 俊，田华宇

(1. 吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室，吉林 长春 130022；2. 吉林大学 汽车工程学院，吉林 长春 130022；3. 中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，北京 100083)

机动车排放的颗粒物(PM)是对环境和人类健康有不利影响的污染物[1-2]．以前这种污染物通常与柴油机有关．近年来，火花点火(SI)发动机也向直喷(DI)配置发展，汽油直喷(GDI)发动机已成为主流的动力形式[3]．与传统的进气道喷射(PFI)发动机相比，GDI 发动机具有更高的动力性、更好的燃油经济性和更低的CO2排放．而GDI 发动机面临的长期挑战是其较高的PM 排放，张周等[4]研究发现，GDI 发动机PM 质量和数量排放均高于安装柴油颗粒捕集器(DPF)的柴油机，且粒径更小．空气质量问题和人类健康问题导致GDI 发动机PM 排放的法规越来越严格．2020 年实施的国Ⅵ排放法规不但限制了颗粒物的总质量，还将颗粒物的数量限制为6×1011个/km．随着排放法规越来越严格，后处理系统变得更加复杂，成本越来越高．因而通过改进燃料和缸内燃烧过程实现发动机低PM 排放的技术十分重要[5]．

碳烟是发动机PM 的主要成分，主要在缸内燃烧过程中产生．GDI 发动机碳烟的形成机制和柴油机类似，其碳烟排放主要由高温和浓混合区的碳烟生成过程以及氧化物质存在区域的碳烟氧化过程控制[6-7]．发动机燃用燃料的理化性质对缸内碳烟的生成和氧化过程均有很大影响，发展汽油机的高效清洁替代燃料也是一项重要的减排措施[8]．醇类燃料是一类重要的生物燃料，可以补充日益减少的化石燃料资源，对我国资源结构调整具有重大意义．在各种醇类燃料中，甲醇和乙醇是最合适的替代燃料，其具有与汽油相似的多种燃烧特性[9-10]．近年来，甲醇和乙醇作为汽油机替代燃料的研究主要集中在其燃烧与排放特性方面[11]．与汽油及其代用燃料相比，甲醇和乙醇能够有效降低SI 发动机的微粒排放[12-14]．然而，Chen 等[15]研究发现，乙醇掺混会使GDI 发动机微粒排放增加．甲醇和乙醇的汽化潜热分别是异辛烷的3.8 倍和3.0 倍．一方面，高汽化潜热有利于提高发动机效率；另一方面，与基础燃料相比，甲醇和乙醇的高汽化热、高密度和黏度也会导致雾化延迟和更大的液滴尺寸[16]．在燃料的化学性质方面，甲醇和乙醇都是典型的低碳烟燃料，其较大的氧含量可降低关键碳烟前驱物质的浓度，从而有助于减少PM 排放[17]．此外，其短碳链长度也有利于减少碳烟[18]．物理过程(雾化、蒸发)和化学机制(反应动力学、氧含量)决定了燃料混合物的碳烟倾向．

随着发动机可视化等相关技术的发展，以激光诱导炽光(LII)法为代表的光学诊断技术被广泛应用于燃烧火焰中碳烟测量．LII 可用于测量火焰中碳烟体积分数的二维分布，时间和空间分辨率高，且经过标定过程后可以实现对碳烟的定量测量．唐青龙等[19]应用LII 结合双色测温标定法对柴油机缸内燃烧过程中的碳烟分布进行了定量测量．刘海峰等[20]采用激光诱导荧光(LIF)法和LII 研究了不同醇类燃料对柴油替代物部分预混火焰多环芳烃和碳烟演化的影响，结果表明：掺混甲醇后生成小分子与大分子多环芳烃浓度均为最低，掺混乙醇后的碳烟体积分数最低．Velji 等[21]采用瑞利散射和LII 等多种光学测试方法，研究了不同喷射和点火正时下的GDI 发动机缸内碳烟生成与氧化特性，结果表明：池火是发动机缸内燃烧过程中碳烟形成的最主要来源，在几乎所有的试验条件下都观察到了池火燃烧．Goldlucke 等[22]运用结合了Mie 散射、LIF 和LII 的技术，研究了一台单缸GDI 光学发动机缸内混合气浓度分布和碳烟体积分数分布，结果表明：与均质模式相比，分层模式下的缸内碳烟生成量显著增加．De-Francqueville等[23]结合LII 和激光消光法(LEM)对一台SI 发动机缸内的碳烟体积分数分布进行了定量测量，研究了不同废气再循环(EGR)率下的碳烟生成和氧化特性，结果表明：在过量空气系数为0.7 的浓混合气环境下，缸内碳烟在排气行程结束前无法被完全氧化．刘福水等[24]采用双色激光诱导炽光(TC-LII)法，通过一台协流扩散燃烧器研究了甲醇掺混比对汽油火焰碳烟生成的影响，结果表明：在燃料流量一定或碳流量一定时，扩散火焰峰值和平均碳烟体积分数都随甲醇掺混比的增加而降低．Storch 等[25]在定容燃烧弹上采用LII 和LEM 方法研究了乙醇掺混对碳烟生成过程的影响，结果表明：低比例乙醇掺混条件下碳烟呈增加趋势，这是由于乙醇的高蒸发焓导致混合气不均匀性更高．

为深入探索醇类燃料燃烧和碳烟生成氧化的过程、分析醇类燃料降低碳烟排放的机理，还需借助激光诊断技术对火焰内部碳烟进行精确的时间、空间解析．基于此，笔者通过一台单缸GDI 光学发动机，应用双色测温法标定的激光诱导炽光法定量测量了发动机缸内不同平面、不同时刻的二维碳烟体积分数分布，研究了掺混甲醇和乙醇对GDI 发动机缸内燃烧过程中碳烟生成和发展过程的影响，并进行了详细分析．采用DMS500 快速颗粒分析仪对发动机排气微粒进行测量，探究燃用不同燃料时缸内与排气管的碳烟测试结果之间的关系．

1 试验装置与方法

1.1 试验装置

试验通过一台单缸GDI 光学发动机进行，该光学发动机由一台四气门、1.4 L 的缸内直喷汽油机改造而成，基本结构参数如表1 所示．光学发动机可视化部分主要有石英缸套、石英活塞顶和45°反光镜．6孔喷油器安装在进气门旁边，使用火花塞式缸压传感器代替原火花塞．图1 为光学发动机的石英玻璃视窗和可视区域．

图1 光学发动机的石英玻璃视窗和可视区域示意Fig.1 Schematic of the quartz window and viewing area of the optical engine

表1 发动机技术参数Tab.1 Engine specifications

图2为LII 缸内测试系统示意，包括激光系统、光学发动机和图像采集系统．激光系统由Nd：YAG激光器、片光生成器和反射镜组构成．Nd：YAG 激光器可以产生波长为1 064、532、355 和266 nm 的激光．由于266 nm 和355 nm 激光可能激发多环芳烃产生荧光干扰信号，进行LII 测量试验时，常选用的激光波长为532 nm 和1 064 nm．由于波长为1 064 nm处于红外波段，是非可见光，在光路调整上的难度较大，试验时，激光波长选择为 532 nm．Michelsen等[26]研究发现，对于波长为532 nm 的激光，在一定的激光能量范围内，LII 信号可保持稳定且只与碳烟体积分数有关．试验过程中，选取的激光能量为170 mJ．激光器产生的点光源经过片光生成器形成横截面为1 mm×66 mm 的片状激光，沿水平方向从环形石英玻璃窗口进入燃烧室．图像采集系统由ICCD相机、尼康紫外增强镜头、双像器、滤波片和数据采集计算机组成．采用的相机为 LaVision 公司的Imager Pro X 2M，分辨率为1 600×1 200 像素，单个像素大小为 7.4µm×7.4µm，光谱范围为 290～1 100 nm，频率为30 帧/s．镜头为Nikon 的紫外镜头PF10545 MF-UV，焦距为105.2 mm，光圈为4.5．片状激光穿过燃烧室中碳烟区域时形成炽光信号，炽光信号由加长活塞顶部的石英玻璃视窗经过45°反光镜反射后，通过ICCD 相机采集．为了保证LII 信号的瞬时性，ICCD 相机的门宽为20 ns，增益为70，延迟为60 ns．图3 为双像器成像原理示意．双像器是一组光学元器件，可使同一个目标在同一时刻呈现出两幅图像，使用时安装在紫外镜头的前端．配合两个带通滤波片可以实现单台相机一次拍摄，同时获取碳烟炽光在两个波长上的信号．两个滤波片的参数分别为：中心波长为400 nm，半高宽(FWHM)为50 nm；中心波长为600 nm，半高宽为10 nm．

图2 基于激光诱导炽光法的试验测试系统Fig.2 Experiment measuring system based on laser induced incandescence method

图3 双像器成像原理示意Fig.3 Schematic of the image-doubling setup principle

1.2 试验条件

为研究不同类型醇类燃料对汽油机缸内碳烟分布的影响，将甲醇、乙醇分别与异辛烷以体积比1∶4进行混合，配制了M20(甲醇体积分数为20%)和E20(乙醇体积分数为20%)两种掺混燃料．此外，以纯异辛烷(I100)作为参考燃料．在进行光学测量试验时，异辛烷通常被用作汽油的替代物，以防止汽油中其他组分的荧光信号干扰．甲醇、乙醇和异辛烷的主要物理化学特性参数如表2 所示．

表2 甲醇、乙醇和异辛烷的理化性质Tab.2 Physicochemical properties of methanol，ethanol and isooctane

试验中，光学发动机由电机拖转，并固定转速为600 r/min．喷油时刻、喷油压力和点火提前角分别设为240°CA BTDC、12 MPa 和10°CA BTDC，进气流量为9 kg/h．试验过程中保持进气流量不变，换用燃料时，通过比例计算其喷油脉宽，保持缸内过量空气系数相同．在可视化范围内选取距缸盖为5 mm 和10 mm 的两个平面进行碳烟体积分数测量．每个平面上选取5 个连续的曲轴转角时刻进行成像，间隔为10°CA．在指定的曲轴转角时刻拍摄碳烟信号，通过使用角标仪结合时序控制单元(PTU)和DaVis 软件来实现发动机、激光器和ICCD 相机之间的同步，其时序示意如图4 所示，系统的参考时间T1单位为曲轴转角．

图4 激光器与ICCD相机的时序示意Fig.4 Schematic of the time sequence among laser and ICCD camera

1.3 激光诱导炽光法基本原理及量化方法

碳烟颗粒受到激光照射时，迅速被加热至4 000 K 左右且发出与升高温度相应的黑体辐射的现象称为激光诱导炽光．在一定的激光能量范围内，碳烟发出的炽光信号强度与激光照射区域内的碳烟体积分数呈正比[27]．利用ICCD 相机采集碳烟颗粒受到激光激发后发出的炽光信号，经过定量标定可以得到碳烟体积分数的分布．标定过程[28]以双色测温原理为基础，根据双波长下温度和辐射光强的方程求解出受激后的碳粒温度(Tp)和碳烟体积分数(fv)，有

式中：h为普朗克常数；c为光速；k为玻尔兹曼常数；λC1和λC2为选用滤波片的中心波长，λC1和λC2分别为400 nm 和600 nm；IEXP1、IEXP2分别为ICCD 相机在不同波长下输出的炽光信号值；E(mλ1)、E(mλ2)分别为不同波长下的碳烟吸收函数，有E(mλ1)=E(mλ2)=0.26[19]；η1、η2为不同波长下相机对发光体辐射强度的响应系数；ωb为激光厚度．

采用超高温黑体炉对ICCD 相机的发光体辐射强度的响应系数η进行标定．ICCD 相机采集到的信号值和超高温黑体炉的辐射亮度值具有良好的线性关系，如图5 所示，在采集波长为400 nm 和600 nm下的响应系数η1、η2分别为2.086×10-7和7.902×10-9．响应系数标定过程中相机位置、镜头参数和图像采集系统设置等与LII 试验时保持严格一致．

图5 ICCD相机响应系数拟合Fig.5 ICCD camera response coefficient fitting plot

对于LII 测量，不确定性的主要来源包括两个部分：第1 个是信号捕获，这意味着激光片光和相机之间的碳烟云团阻挡或削弱了LII 信号而被相机捕获；第2 个不确定性来源与激光能量衰减有关，当火焰中的碳烟体积分数较高时，激光通量在通过火焰中的碳烟粒子团时会降低到饱和状态以下，从而导致激光路径出口侧的信号强度降低．信号捕获效应和激光能量衰减可能会导致LII 信号的低估，这两种现象无法消除，但可通过在中等或低碳烟条件下使用LII 最小化影响．此外，在激光片光穿过发动机燃烧室时，由于平行片光受到石英环柱面影响，进入缸内后会被展为张角较小的扇形，因而激光的能量密度在各距离上不一样．但是由于缸内光线的路径大部分可视为直线，因而片光被展宽造成的能量下降沿轴线方向呈线性，可使用与距离相关的修正因子代入式(2)进行修正计算．

在数据处理时，首先通过DaVis 软件平台对ICCD 相机采集到的炽光信号图像做减背景、能量修正等预处理，之后通过两种方法对单张LII 图像进行筛选．首先通过缸压数据进行单张LII 图像筛选，筛除燃烧相位严重偏离平均值的工作循环对应的LII图像，避免平均后的LII 图像受到少数几个燃烧相位严重偏离工作的影响．此外，在实际计算时，还可以通过构建的碳烟体积分数和LII 信号的数学关系计算缸内的碳烟体积分数分布；也可以通过拍摄得到的碳烟炽光在两个波长上的图像进行计算，将两种计算方法得到的结果进行对比，可有效去除误差较大的单张LII 图像．

2 结果与分析

2.1 缸内压力和放热率

图6 为3 种测试燃料I100、M20 和E20 的缸内压力和放热率．缸内压力和放热率的峰值随着醇类燃料的加入而升高，M20 和E20 的缸内压力峰值和放热率峰值均高于I100，M20 的变化更加明显．此外，M20 和E20 的燃烧过程也有所提前．一方面，甲醇和乙醇都含有大量的活性羟基(OH 基)，能够缩短低温反应时间，同时，甲醇和乙醇本身的含氧特性会使气缸内混合气变得稀薄，稀薄混合气的燃烧有更高的热效率[29]；另一方面，甲醇和乙醇的层流火焰速度高于异辛烷，从而使缸内压力上升速度加快，因而醇类燃料的掺混使得缸内压力及放热率峰值增加，对应的曲轴转角提前．

图6 缸内压力与放热率Fig.6 In-cylinder pressure and heat release rate

2.2 碳烟体积分数分布

图7为3 种测试燃料在5 mm 测量平面的碳烟体积分数瞬态二维定量分布．激光片光与缸盖底面的距离为5 mm，每一张图片经至少15 次重复的试验结果后取平均值．起始拍摄时刻为30°CA ATDC，间隔为10°CA．片状激光从上向下入射，进气门位于上方位置，排气门位于下方位置．

图7 测试燃料I100、M20和E20在5 mm平面的碳烟体积分数二维定量分布Fig.7 Two-dimensional(2D) quantitative soot volume fraction for I100，M20 and E20 on the 5 mm plane

可以看出，在不同的拍摄时刻，I100 燃料的碳烟分布都不均匀，大部分碳烟集聚在靠近进气门和喷油器的上方．激光片光穿过燃烧区域时，会被燃烧过程中生成的碳烟颗粒吸收一部分能量从而造成片光能量的衰减，导致出射一侧炽光信号的减弱，因而获得的LII 图像中片光出射一侧的真实碳烟体积分数应略高于图像中展示的碳烟体积分数．De-Francqueville等[23]研究表明，LII 激光衰减效应对碳烟不均匀分布的影响相对较小．此外，喷雾引导型直喷汽油机存在油束活塞碰壁现象，在多个着火循环之后，从活塞顶面的碳烟沉积位置可以看出，碳烟沉积比较多的区域位于激光片光入射侧．与I100 相比，M20 和E20 的碳烟分布相对比较均匀．这是因为甲醇和乙醇具有更低的沸点和更高的蒸气压，因而M20 和E20 在燃料喷射的早期阶段蒸发更快．

笔者对每幅LII 图像中碳烟体积分数大于0 的像素点个数进行统计，图8 和图9 为测试燃料在5 mm 测量平面的碳烟体积分数分布的像素点统计以及各碳烟体积分数占比．平均碳烟体积分数定义为单张LII 图像中非0 像素点的碳烟体积分数的平均值，每种燃料的最高碳烟体积分数定义为5 个连续的曲轴转角时刻对应的5 张平均LII 图像的平均碳烟体积分数的最大值．图8 中，对于I100，平均碳烟体积分数在作功行程期间持续减少(至少在30°CA ATDC 之后)．此外，具有高碳烟体积分数的像素数在60°CA ATDC 后显著减少(图9)．随着活塞向下移动，碳烟的氧化速率大于生成速率，碳烟体积分数开始减少．图8 中，M20 的平均碳烟体积分数在30°CA ATDC 和40°CA ATDC 时基本相等．表明碳烟生成和碳烟氧化的竞争效应在这个阶段大致处于平衡状态．在50°CA ATDC 之后，碳烟氧化机理占主导，平均碳烟体积分数开始减少．对于E20，平均碳烟体积分数先增加后减少．随着活塞向下移动，由油束活塞碰壁引起的池火在活塞顶面附近的空间中燃烧，碳烟的生成速率大于氧化速率；之后碳烟氧化机理占主导，碳烟体积分数逐渐降低．各碳烟体积分数范围的占比可反映出测量平面上碳烟分布的均匀性，结合图7 和图9 可知，I100 的碳烟分布随着曲轴转角发展逐步变得均匀；M20 的碳烟分布比较均匀，在5 个曲轴转角时刻都有约95%像素数的碳烟体积分数集中在0～2×10-8范围内；E20 在50°CA ATDC和70°CA ATDC 时刻的碳烟分布较不均匀．

图8 I100、M20 和E20 在5 mm 测量平面的平均碳烟体积分数和最高碳烟体积分数Fig.8 Average soot volume fraction and maximum soot volume fraction for I100，M20 and E20 on the 5 mm plane

图9 I100、M20 和 E20在5 mm测量平面碳烟体积分数占比Fig.9 Proportion of soot volume fraction for I100，M20 and E20 on the 5 mm plane

结合图8a 和图8b 可以看出，在3 种测试燃料中，E20 的最高碳烟体积分数最大，为2.06×10-8；M20 的最高碳烟体积分数最小，为3.68×10-9；而且在每个信号采集时刻，M20 的平均碳烟体积分数都是3 种测试燃料中最低的．E20 的最高碳烟体积分数略大于I100，差异较小，但是E20 的最高碳烟体积分数出现时刻晚于I100 约20°CA(图8a)．这可能是由于乙醇的汽化潜热较高，在燃料雾化蒸发后期阶段剩余液滴数量增加，油束活塞碰壁有所增加，其形成的部分附壁油膜在30°CA ATDC 来不及蒸发燃烧，随着活塞移动，这部分油膜开始蒸发燃烧，缸内碳烟体积分数升高，在50°CA ATDC 时达到最高．E20 燃料的物理特性，如汽化潜热和非理想混合行为成为碳烟形成的主导因素．与I100 和E20 相比，M20 的5 张LII 图像的平均碳烟体积分数都相对较低，甲醇具有更大的氧碳比，可以减少关键碳烟前驱物的形成，甲醇-异辛烷混合燃料的化学性质主导了碳烟形成．

图10 为3 种测试燃料在10 mm 测量平面的碳烟二维定量分布．激光片光与缸盖底面的距离为10 mm．初始信号采集时刻为40°CA ATDC，此时水平激光片光可以掠过活塞顶面．可以看出，I100 的碳烟分布不均匀趋势仍然明显，大部分碳烟位于LII 图像的上部．M20 和 E20 的碳烟分布相对比较均匀．与5 mm 平面相比，10 mm 平面上的碳烟体积分数明显更高．这是由于石英活塞顶部的部分附壁油膜在5 mm 平面处还没有完全蒸发，随着活塞向下移动，会继续蒸发燃烧，产生大量碳烟．

图10 I100、M20和E20在10 mm平面的碳烟体积分数二维定量分布Fig.10 Two-dimensional(2D) quantitative soot volume fraction for I100，M20，and E20 on the 10 mm plane

图11和图12 分别为I100、M20 和E20 在10 mm 测量平面上的碳烟体积分数分布的像素点统计以及各碳烟体积分数占比．I100 和E20 的平均碳烟体积分数随着曲轴转角呈先增加后减小的趋势，在50°CA ATDC 时增加至最大值，随后开始下降；该曲轴转角时刻，较大碳烟体积分数像素点的占比也最高，分别有约26%和33%像素数的碳烟体积分数大于6×10-8．表明在50°CA ATDC 之前，碳烟的生成速率大于氧化速率，这是由于池火和扩散火焰燃烧产生的大量碳烟；之后，碳烟氧化机理占主导地位，碳烟体积分数开始减小．M20 的平均碳烟体积分数在60° CA ATDC 之前随曲轴转角的发展与其他两种燃料相似，之后，平均碳烟体积分数略有增加，可能是缸内气流运动和燃烧室中不规则的碳烟聚集造成的．在3 种测试燃料中，E20 的最高碳烟体积分数最大，M20 的最高碳烟体积分数最小，在每个信号采集时刻，M20 的平均碳烟体积分数都最低，这与5 mm测量平面的结果相同．对比图11 和图8 可知，同种燃料在10 mm 平面上的平均碳烟体积分数的最小值大于其在5 mm 平面上的平均碳烟体积分数的最大值，进一步验证了10 mm 平面的碳烟明显多于5 mm平面．

图11 I100、M20 和E20 在10 mm 测量平面的平均碳烟体积分数和最高碳烟体积分数Fig.11 Average soot volume fraction and maximum soot volume fraction for I100，M20 and E20 on the 10 mm plane

图12 I100、M20和E20在10 mm测量平面各碳烟体积分数占比Fig.12 Proportion of soot volume fraction for I100，M20 and E20 on the 10 mm plane

2.3 排气微粒测量

使用Cambustion DMS500 快速微粒分析仪测量了光学发动机燃用不同燃料时排气管中微粒数量浓度和微粒粒径分布，如图13 所示．核态微粒(0～50 nm)是在燃烧和稀释过程中经过成核现象形成的初级粒子．积聚态微粒(50～1 000 nm)通常由初级核态粒子聚并形成，并且包括一层冷凝或吸附的挥发性物质(碳氢化合物、硫酸盐等)．可以看出，I100 和E20 对应的微粒粒径分布呈双峰状态，一个峰在核态微粒区域，一个峰在积聚态微粒区域．对于I100，核态微粒和积聚态微粒的峰值浓度粒径分别在20 nm和85 nm 左右；E20 对应的核态微粒和积聚态微粒的峰值浓度粒径分别为15 nm 和65 nm 左右，乙醇掺混使得微粒数量浓度峰值粒径向小粒径方向移动．且与I100 相比，E20 对应的核态微粒数量浓度、积聚态微粒数量浓度和微粒总数数量浓度都呈下降趋势．M20 对应的微粒粒径分布呈单峰分布形态，峰值在核态微粒区域，峰值浓度粒径在12 nm 附近．甲醇掺混使得微粒数量浓度的峰值偏向小粒径方向，积聚态微粒数量浓度和微粒总数数量浓度减少，并且减少幅度非常明显．

将LII 测量结果与排气微粒测量结果进行比较有助于评估循环后期碳烟氧化过程的效率．对于LII测量结果，E20 在两个测试平面上的碳烟体积分数均略高于I100，但其排气微粒数量浓度却低于I100．这是因为在缸内测量平面上，碳烟主要是由池火和燃料液滴产生的扩散火焰燃烧生成的；而排气管中的微粒浓度是碳烟生成和氧化的综合结果．E20 的碳烟体积分数在循环后期显著降低，因为乙醇的含氧特性可以增强碳烟氧化．对于排气微粒测量结果，M20 显示出3 种测试燃料中最低的微粒数量浓度，这与LII 测量结果一致．

3 结 论

(1) M20 和E20 的缸内压力峰值和放热率峰值都高于I100，而且燃烧过程也有所提前，M20 的变化更加明显．

(2) 对于两个测量平面，I100 的碳烟分布都不均匀，在靠近进气门的一侧碳烟较多，M20 和E20 的碳烟分布相对比较均匀；与I100 相比，M20 在测量平面上的碳烟体积分数显著减少，而且在每个信号采集时刻，M20 的平均碳烟体积分数均为3 种测试燃料中最低的；E20 的最高碳烟体积分数略高于I100；对于LII 测量，M20 与E20 对缸内碳烟生成的影响显示出相反的倾向；3 种测试燃料在10 mm 测量平面的碳烟体积分数均显著高于5 mm 平面．

(3) 醇类燃料掺混使得微粒数量浓度峰值粒径向小粒径方向移动；与I100 相比，M20 和E20 的微粒总数数量浓度和积聚态微粒数量浓度都有所减少，M20 的减少效果更为显著．