MMT对轻型GDI车辆PM_(2.5)排放的影响

在底盘测功机上利用电子低压撞击仪(ELPI)等设备就甲基环戊二烯三羟基锰(MMT)对轻型汽油缸内直喷(GDI)车辆颗粒物(PM2.5)等排放的影响进行了研究,试验用油为一种不含MMT的基础油和两种调和油(MMT+基础油),试验车辆为国内外不同厂家生产的3辆轻型GDI车辆.研究发现:汽油中锰浓度由0提高到21.7,mg/L,GDI车辆尾气中PM2.5数量和质量排放呈增加趋势,最大增幅超过1倍,且颗粒数量增加部分主要为核模态和积聚模态颗粒;同时,发动机冷启动阶段PM2.5数量排放峰值浓度升高,GDI车辆排放的PM2.5中锰含量明显增加,而可溶有机成分和多环芳烃(PAHs)含量却显著下降.     

汽油替代物组分对缸内直喷和进气道喷射汽车性能影响的试验研究

采用3种研究法辛烷值相同的汽油替代物在一辆缸内直喷(gasoline direction injection,GDI)和进气道喷射(port fuel injection,PFI)汽车上研究了不同汽油替代物组分对整车性能的影响。试验结果表明:相比异辛烷,添加甲苯会导致CO_2排放升高,而添加二异丁烯会降低CO_2排放,甲苯和二异丁烯均使体积油耗降低。添加二异丁烯和甲苯使GDI汽车的CO排放升高并使THC排放降低,使PFI汽车新欧洲驾驶循环(new European drive cycle,NEDC)前100s的瞬态CO和THC排放升高。二异丁烯会使NOx排放降低而甲苯会导致NOx排放升高。在颗粒排放方面,添加甲苯使GDI汽车排放的颗粒物质量(particle mass,PM)和数量(particle number,PN)增加,添加二异丁烯会降低GDI汽车PM和PN排放;添加甲苯和二异丁烯会降低PFI汽车的PM排放,但会导致其PN增加。在加速性能方面,二异丁烯和甲苯的加入会缩短GDI汽车的加速时间,而甲苯会使PFI汽车的加速时间增加。     

汽油/压缩天然气两用燃料发动机颗粒物排放特性研究

在某款1.4L自然吸气两用燃料发动机上进行台架试验,用DMS500快速颗粒分析仪在发动机转速为4 000r/min不同进气压力工况下,对汽油和压缩天然气(compressed natural gas,CNG)的颗粒物排放特性进行采样分析。试验结果表明,两种燃料的总体颗粒物数量(particle number,PN)和颗粒物质量(particle mass,PM)浓度均随进气压力的增大呈先减小后增大的趋势。不同进气压力下CNG的PN和PM排放较为稳定,PN中核态颗粒物占比较大,在粒径约200nm处颗粒物表面积浓度出现峰值。燃用汽油的排放颗粒物中积聚态占主导,因而其PM浓度比燃用CNG的大,其颗粒物的表面积浓度也更大,最大表面积浓度出现在颗径约100nm处。     

辛烷值改进剂和工况对GDI轻型车非常规排放的影响

在底盘测功机上利用MEXA-6000FT等设备对比研究了NEDC/WLTC/FTP75三种循环工况和乙醇/MTBE两种辛烷值改进剂对轻型GDI车辆NO2/SO2/NH3/HCHO/HCOOH/C6H6/C7H8等十种非常规气体排放的影响,试验车辆为国内外不同厂家生产的3辆轻型GDI车辆。研究发现,循环工况对GDI轻型车非常规排放有明显影响,三种循环相比较而言,NEDC循环下HCHO、HCOOH、C6H6、C7H8、CH4、NO排放最高,FTP75循环下最低;相对于NEDC循环下,FTP75循环下HCHO降幅最小约25%,C7H8降幅最大约85%;NEDC循环下NH3排放最低;FTP75循环下NO2、SO2排放最低,WLTC循环下N2O排放最低。研究还发现,相对于普通汽油,乙醇汽油和MTBE汽油可以减少NH3排放40%以上,但HCOOH排放增加6倍以上,N2O排放增加20%以上。     

空燃比和EGR对GDI汽油机多环芳香烃排放的影响

使用色谱-质谱联用仪对GDI汽油机排气中颗粒相多环芳香烃(PAHs)进行分析,研究了空燃比及EGR对多环芳香烃排放的影响规律.结果表明,随空燃比增加,颗粒物(PM)、可溶性有机物(SOF)和PAHs排放量降低,颗粒中大分子量的PAHs所占比例降低,二环和三环等小分子量的PAHs所占比例增加;EGR率小于10%时,PM、SOF和PAHs的排放量增加趋势不明显;EGR率大于10%时,排放量显著增加,四、五、六环PAHs排放量在EGR率大于10%时远高于二环和三环PAHs排放量;GDI汽油机颗粒物毒性当量远高于柴油机,浓混合气和中等EGR率时,颗粒物的毒性最大.     

小型通用汽油机颗粒物排放与汽油机颗粒捕集器净化研究

以一台小型发电机用汽油机为样机开展颗粒物排放特性研究,探究汽油机颗粒捕集器(gasoline particulate filter, GPF)对排气颗粒物的净化特性。设计六工况排放试验循环,测试汽油机在匹配与未匹配GPF两种状态下的颗粒物排放。研究发现原机颗粒物数量(particle number,PN)比排放为3.7×10¹²个/(kW·h),颗粒物质量(particulate mass, PM)比排放为2.2 mg/(kW·h)。PN、PM排放均随负荷升高呈先下降再上升趋势,低负荷时排放浓度最高,中等负荷最低。粒径小于312.7 nm的PN之和占总PN的99.5%以上,大于312.7 nm的PM之和占总PM的91.4%～98.7%,表明超细微粒子数多,但质量占比小。PN排放浓度随颗粒物粒径增大而降低,而PM排放浓度在低负荷时随粒径增大先增加后降低再增加,中高负荷时则随粒径增大而增大。安装GPF对PN的综合净化率为73.7%,对PM的综合净化率为59.7%。GPF对粒径在50 nm以下的核态粒子的捕集效率高于粒径更粗的积聚态和粗糙态粒子。     

车用汽油机颗粒物生成机理及排放特性研究进展

汽油机是中国、美国和日本等国家乘用车和轻型货车的主流动力.随着汽车排放法规加严,汽油机颗粒物(PM)和可挥发性有机物(VOCs)排放以及在大气中形成雾霾等问题广受关注.围绕直喷(GDI)汽油机缸内碳烟生成机理、GDI汽油机和进气道喷射(PFI)汽油机的一次颗粒物排放特性以及汽油机尾气排放生成二次颗粒物机理等的国内外研究进展进行综述.已有研究表明:GDI汽油机碳烟排放主要来源于附壁油膜的池火燃烧和缸内局部浓区的燃烧,燃油喷射策略和混合气组织方式对缸内碳烟生成有重要影响;GDI汽油机颗粒物的排放水平要远高于PFI汽油机以及装有颗粒过滤器(DPF)的柴油机,但GDI和PFI汽油机排放颗粒物粒径分布特征总体相近;汽油机排放生成二次颗粒物质量要远高于其生成的一次颗粒物,二次颗粒物有相当一部分来源于汽油机尾气中VOCs生成的二次有机气溶胶(SOA).     

汽油芳香烃含量对颗粒物排放及其微观理化特性的影响

基于国Ⅴ标准汽油,通过添加均三甲苯改变汽油中芳香烃的含量,在一台缸内直喷(GDI)汽油机台架上研究了汽油芳香烃含量对于GDI颗粒物(PM)排放及其微观理化特性的影响。研究结果表明:GDI PM排放随负荷增加而增加,在中低转速范围内随转速增加而降低;在高负荷下,芳香烃含量的增加会显著增加PM的排放并降低PM的氧化活性;芳香烃含量的增加促使PM前驱物增加,同时使碳层结构石墨化程度更高,阻止PM的二次氧化,从而增加了PM的排放。     

燃油组分对汽油机颗粒物及可挥发性有机物排放的影响

通过试验研究了燃油组分对进气道喷射(PFI)和缸内直喷(GDI)汽油机颗粒物及可挥发性有机物(VOCs)排放的影响.结果表明:燃油中的芳烃、烯烃和硫含量越高,颗粒排放也越高;通过添加少量甲基茂基三羰基锰能够保证不降低辛烷值的同时减少燃油芳香烃与烯烃含量从而使颗粒物排放降低;往燃油中添加10%,乙醇对颗粒物排放影响不大.PFI发动机排放的颗粒物成分主要由有机物(OM)组成,无机离子与元素碳(EC)含量较少.而GDI发动机排放的颗粒物主要以EC、OM为主,无机离子成分很少.燃油中芳烃含量越高,其颗粒物中多环芳烃(PAHs)的排放也越高,毒性也更强;燃油中烯烃含量的上升对颗粒物中PAHs的排放影响不大,但是其排放颗粒物中PAHs的毒性变强.检测到汽油机排放的VOCs由70余个物种组成,主要是烷烃、烯烃、芳烃、含氧挥发性有机物和炔烃.燃用高芳烃含量燃油,VOCs中芳烃比例有所上升.     

柴油油品对发动机颗粒物中SOF及PAHs排放的影响研究

使用AVL全流采样(CVS)系统,在1台国Ⅴ车用重型柴油机上通过ESC循环试验研究了国Ⅲ、国Ⅳ、国Ⅴ车用柴油对发动机排放的影响,并利用气相色谱-质谱联用仪等设备对颗粒物中的可溶性有机物(SOF)和多环芳烃(PAHs)进行了对比分析.研究发现,在稳态工况下,改善燃油油品,PM排放大幅减少,PM中SOF比重明显升高,但PAHs排放总浓度明显下降;3种燃油的16种PAHs规律相近,只是芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并(a)蒽、屈7种芳烃浓度基本上都呈减小趋势,尤其是浓度贡献率较大的芘,降幅达95.8％.     

O2/CO2气氛添加CaCO3对徐州烟煤PM2.5排放的影响

采用管式炉研究了在O2/CO2气氛下添加CaCO3对PM2.5(空气动力学直径小于2.5,μm的颗粒物)排放特性的影响.试验采用荷电低压撞击器(ELPI)采集和分析燃烧后的PM2.5.结果表明,添加CaCO3是燃烧过程中影响PM2.5生成的重要因素.添加CaCO3后,生成PM1的数密度和质量浓度均降低,而PM1-2.5的数密度和质量浓度均略有增加,PM2.5粒径分布均呈双峰分布,峰值点分别出现在0.2,μm和2.0,μm左右.随着CaCO3添加质量分数的增加,PM2.5中的S、Pb、Cu、Na和K几种元素的浓度呈下降趋势.     

某柴油乘用车排放性能试验研究

为了解国Ⅴ柴油乘用车使用国Ⅴ标准柴油的排放情况,对某柴油乘用车进行了瞬态气态物、颗粒物排放分析,以及160 000 km耐久排放试验研究。试验结果表明,瞬态排放试验中,除一氧化碳(CO)排放外,二氧化碳(CO_2)、总碳氢化合物(THC)、氮氧化物(NO_x)、颗粒物质量(PM,冷车)、颗粒物数量(PN,冷车)排放均与车辆工况有关联。耐久排放试验中,CO排放随里程出现升高趋势,其它排放物无明显升高趋势;且耐久排放试验中,所有污染物排放量均符合中国第五阶段排放法规要求。     

甲醇汽油混合燃料发动机颗粒物排放特性的研究

在一台整车排放试验可达到国-Ⅲ排放标准的多点进气道喷射汽油机上,采用甲醇汽油混合燃烧的方式进行台架试验,使用DMS 500快速颗粒物光谱仪研究了甲醇汽油混合燃料对发动机颗粒物粒径分布特性的影响。试验中掺入汽油的甲醇体积分数分别为0%、15%、45%,分别简称为汽油、M15和M45,基础油为京Ⅴ汽油。试验结果表明:相比于基础油,掺入M15后,颗粒物排放的数量浓度和质量浓度都呈降低趋势;而M45的颗粒物数量浓度和质量浓度排放要高于基础油。针对转速和负荷对M15燃料颗粒物粒径分布的试验结果表明:转速一定时,随着负荷的增加,核态颗粒物数量浓度增加明显,积聚态颗粒物数量浓度有所减少,质量浓度主要在积聚态有所体现,且随负荷增加呈现先减少后增加的趋势;在负荷一定时,颗粒物数量浓度和质量浓度随着转速的增加而呈现增多的趋势。     

甲醇增程式发动机起动燃料切换控制策略对PM、PN排放的影响

甲醇燃料是一种绿色、低碳、清洁能源.在自主研发的甲醇增程式发动机(低温起动时采用汽油作为燃料)上进行了 GB17691-2018重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)中规定的WHTC排放试验循环测试,通过试验研究起动燃料切换控制策略对PM、PN排放的影响.结果表明:合理的燃料切换,有助于抑制污染物中颗粒物的...     

汽油抗爆添加剂对车辆排放的影响研究

MMT作为一种无铅汽油抗爆剂得到了广泛的应用,它可以提高发动机抗爆能力,从而提高车辆的动力性能而降低油耗,但是MMT会对排放造成一定的影响。笔者对一辆使用含MMT的汽油,行驶里程为5万公里,排放满足国Ⅲ标准的车辆进行试验。试验结果表明：MMT使得三元催化转化器劣化,造成CO、HC和NOx排放量增加;使得氧传感器劣化从而导致NOx排放量增加。     

气道燃油喷射汽油机颗粒数排放光学试验研究

中国GB6b排放法规新增加了对汽油机颗粒物排放的相关要求。尽管直喷(direct injection,DI)汽油发动机具有众所周知的许多优点,但气道燃油喷射(port fuel injection,PFI)汽油发动机由于其突出的性价比优势在市场上仍然占据了相当的份额,而此前业界对PFI发动机颗粒数(particulate number,PN)排放的关注和研究相对较少。采用AVL VisioScope及VisioKnock光学燃烧分析系统对某国产PFI增压汽油发动机进行试验,重点探讨PFI汽油发动机PN的生成机理及改进方法。试验结果表明,PN排放与气道油膜生成、缸内碳烟火焰相关联;优化气道和喷油器的设计可以降低PFI发动机PN排放。     

催化型汽油机颗粒过滤捕集器催化剂设计与应用性能研究

基于某市售1.6L汽油缸内直喷(GDI)发动机轿车,进行底盘式汽油机颗粒过滤捕集器(GPF)/催化型汽油机颗粒过滤捕集器(CGPF)设计和性能研究,研究了不同涂覆量、涂覆工艺和贵金属含量设计对GPF/CGPF催化剂冷流背压、涂层形貌的影响,从而设计出低背压CGPF催化剂样品。通过对配备有国六标定系统的GDI汽油车进行系列全球统一轻型车测试循环(WLTC)工况排放试验,分别考察了加装底盘式GPF、CGPF及不同贵金属载量CGPF对尾气后处理排放的影响,并与采用原装紧密耦合式三效催化剂(TWC)时的排放性能进行对比分析。结果表明,加装GPF或CGPF配置,会对造成排气系统背压提升,但油耗变化不大;采用紧耦合式TWC+底盘式GPF/CGPF后处理集成净化系统,可有效解决单TWC布局下颗粒物数量(PN)超标问题;使用CGPF可在保证颗粒物捕集效果同时,较好发挥对气态污染物的处理作用,并使各个指标满足国六b排放要求;使用CGPF的催化剂后处理系统进行多次WLTC工况预处理运行,可有效提升其对颗粒物的捕集能力,使PN捕集效率从76.38%跃升至97.00%。     

汽油/压缩天然气两用燃料发动机颗粒物排放特性研究

在某款1.4 L自然吸气两用燃料发动机上进行台架试验,用DM S500快速颗粒分析仪在发动机转速为4000 r/min不同进气压力工况下,对汽油和压缩天然气(compressed natural gas,CNG)的颗粒物排放特性进行采样分析.试验结果表明,两种燃料的总体颗粒物数量(particle number,PN)...     

柴油机燃用不同柴油的多环芳烃排放研究

在一台国-Ⅲ柴油机上,燃用G5、D1、D2、D3、和D4五种芳烃含量不同的柴油,对不同负荷下的排放特性进行了研究。利用PUF泡沫和聚四氟氯乙烯纤维滤膜串联法采集柴油机尾气中的气相和颗粒固相多环芳烃(PAHs),并采用气相色谱-质谱联用仪进行分析,重点研究了PAHs的排放特征。结果表明:燃用不同柴油时柴油机PM排放随负荷增加呈现先降后增的趋势。PAHs排放以气相为主,占总PAHs含量的90%以上,颗粒固相PAHs则低于10%;在柴油燃烧排放的总PAHs中萘和甲基萘含量最高,且不同油品燃烧排放的PAHs排放状况与油品中PAHs自身含量密切相关。不同柴油燃烧排放的气相PAHs均以2环和3环为主,而颗粒固相PAHs则以3环和4环为主。     

低压EGR对GDI增压汽油机外特性下性能和排放影响

通过一款涡轮增压汽油直喷(gasoline direct injection,GDI)发动机低压废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)的试验,研究了EGR率和点火提前角的综合作用对增压GDI发动机的燃烧、缸压、排放和油耗等方面的影响。结果表明,在GDI增压发动机中加入EGR后,由于废气的稀释和热容作用,使缸内燃烧持续期增大,排气温度下降,燃烧相位也发生了改变。这对发动机外特性的有利影响是油耗减少,CO和NO_x排放也明显减少;不利影响是EGR的加入提高了增压发动机的排气压力,导致泵气损失增加。此外,总碳氢(total hydro carbons,THC)排放也有所增加。在GDI增压汽油机中使用EGR系统并配合点火角的调节能够有效提高热效率,降低NO_x排放。