Abstract Gasoline particulate filters (GPF) are being utilized in certain markets on gasoline direct injection (GDI) vehicles to reduce tailpipe particulate emissions as required by particle number regulations. GPF filtration efficiency is dependent on soot build-up within the filter. Since soot oxidizes within the GPF during normal vehicle operation, an understanding of soot reactivity is important for optimizing aftertreatment architecture and engine calibration. Past work has indicated that gasoline soot reactivity may depend on levels of metallic ash species. In this work, carbonaceous particulate matter from a GDI engine are evaluated from engine operation at a consistent speed and load but with different levels of fuel injection pressures and timings to vary the relative ash to soot ratio. Soot reactivity is found to vary significantly with the ratio of ash to soot present. Interestingly, the more reactive soots possess a unique oxidation profile by which a conventional Arrhenius type expression cannot be used to quantify reactivity. To understand the mechanisms driving such distinct oxidation differences, soot samples are analyzed after being partially oxidized. Particulate characteristics are evaluated by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Raman spectroscopy, high-resolution transmission electron microscopy (HR-TEM), and scanning transmission electron microscopy with energy dispersive spectroscopy (STEM + EDS). A mechanism is proposed that may explain further why ash affects gasoline soot reactivity to the extent seen in this and other work. Copyright © 2020 American Association for Aerosol Research

中文翻译：

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灰-烟灰相互作用对汽油直喷发动机烟灰反应性的影响

摘要 汽油颗粒过滤器 (GPF) 正用于汽油直喷 (GDI) 车辆的某些市场，以根据颗粒数量法规的要求减少尾气颗粒排放。GPF 过滤效率取决于过滤器内的烟灰积聚。由于在车辆正常运行期间碳烟会在 GPF 内氧化，因此了解碳烟反应性对于优化后处理结构和发动机校准非常重要。过去的工作表明，汽油烟灰的反应性可能取决于金属灰分的含量。在这项工作中，来自 GDI 发动机的含碳颗粒物质在发动机以一致的速度和负载运行时进行评估，但具有不同水平的燃料喷射压力和正时，以改变相对灰烟比。发现烟灰反应性随存在的灰分与烟灰的比率而显着变化。有趣的是，反应性更强的烟灰具有独特的氧化特性，因此无法使用常规的 Arrhenius 类型表达式来量化反应性。为了了解驱动这种明显氧化差异的机制，在部分氧化后分析烟灰样品。通过 X 射线光电子能谱 (XPS)、拉曼光谱、高分辨率透射电子显微镜 (HR-TEM) 和具有能量色散光谱的扫描透射电子显微镜 (STEM + EDS) 评估颗粒特性。提出了一种机制，可以进一步解释为什么灰分会影响汽油烟灰反应性达到本研究和其他工作中所见的程度。版权所有 © 2020 美国气溶胶研究协会 反应性越强的烟灰具有独特的氧化特性，通过该特性不能使用常规的 Arrhenius 类型表达式来量化反应性。为了了解驱动这种明显氧化差异的机制，在部分氧化后分析烟灰样品。通过 X 射线光电子能谱 (XPS)、拉曼光谱、高分辨率透射电子显微镜 (HR-TEM) 和具有能量色散光谱的扫描透射电子显微镜 (STEM + EDS) 评估颗粒特性。提出了一种机制，可以进一步解释为什么灰分会影响汽油烟灰反应性达到在这项工作和其他工作中看到的程度。版权所有 © 2020 美国气溶胶研究协会 反应性越强的烟灰具有独特的氧化特性，通过该特性不能使用常规的 Arrhenius 类型表达式来量化反应性。为了了解驱动这种明显氧化差异的机制，在部分氧化后分析烟灰样品。通过 X 射线光电子能谱 (XPS)、拉曼光谱、高分辨率透射电子显微镜 (HR-TEM) 和具有能量色散光谱的扫描透射电子显微镜 (STEM + EDS) 评估颗粒特性。提出了一种机制，可以进一步解释为什么灰分会影响汽油烟灰反应性达到在这项工作和其他工作中看到的程度。版权所有 © 2020 美国气溶胶研究协会 为了了解驱动这种明显氧化差异的机制，在部分氧化后分析烟灰样品。通过 X 射线光电子能谱 (XPS)、拉曼光谱、高分辨率透射电子显微镜 (HR-TEM) 和具有能量色散光谱的扫描透射电子显微镜 (STEM + EDS) 评估颗粒特性。提出了一种机制，可以进一步解释为什么灰分会影响汽油烟灰反应性达到本研究和其他工作中所见的程度。版权所有 © 2020 美国气溶胶研究协会 为了了解驱动这种明显氧化差异的机制，在部分氧化后分析烟灰样品。通过 X 射线光电子能谱 (XPS)、拉曼光谱、高分辨率透射电子显微镜 (HR-TEM) 和具有能量色散光谱的扫描透射电子显微镜 (STEM + EDS) 评估颗粒特性。提出了一种机制，可以进一步解释为什么灰分会影响汽油烟灰反应性达到本研究和其他工作中所见的程度。版权所有 © 2020 美国气溶胶研究协会 和扫描透射电子显微镜与能量色散光谱 (STEM + EDS)。提出了一种机制，可以进一步解释为什么灰分会影响汽油烟灰反应性达到本研究和其他工作中看到的程度。版权所有 © 2020 美国气溶胶研究协会 和扫描透射电子显微镜与能量色散光谱 (STEM + EDS)。提出了一种机制，可以进一步解释为什么灰分会影响汽油烟灰反应性达到本研究和其他工作中所见的程度。版权所有 © 2020 美国气溶胶研究协会