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.     

柴油公交车加装CDPF的非常规污染物排放特征分析

测试分析了柴油公交车安装催化型柴油机颗粒过滤器(catalyzed diesel particulate filters,CDPF)在瞬态测试循环工况下对非常规气态物、颗粒物中的碳质组分、芳香烃及其毒性的影响。研究结果表明:CDPF对挥发性有机物的减排率为57.6%,对柴油车颗粒物中总碳的减排率为70.4%,对柴油车颗粒中多环芳烃(PAHs)组分减排率为91.1%,CDPF对低环数的PAHs表现较高的减排率,而对其他环数的PAHs的减排率略低。CDPF能明显降低不同苯环PAHs的毒性当量,但对不同苯环PAHs的毒性当量比例影响不明显。     

EGR对GDI汽油机燃烧和排放特性的影响

通过改变EGR率,在一台GDI汽油机上进行了EGR对燃烧和排放特性影响的试验.结果表明:加入EGR后,燃烧持续期增大;且随EGR率增加,着火时刻先提前后延迟;放热率曲线峰值逐渐降低且后移,放热过程迟缓,缸内压力和缸内温度逐渐降低,压力峰值前移.此外,EGR率增加导致NOx排放逐渐降低,最高降低比例达80%以上,THC和CO排放逐渐增加,最大增加比例分别约为25%和7%.GDI汽油机排气颗粒物呈核态和积聚态的双峰分布;积聚态颗粒物峰值数密度随EGR率升高逐渐降低,核态颗粒物峰值数密度和颗粒物总数量浓度在加入EGR后均明显增加,核态和积聚态颗粒物峰值粒径受EGR的影响较小.     

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。     

柴油机燃用棉籽生物柴油的排放颗粒物成分

共轨柴油机采用不同混合比例的棉籽生物柴油运行时,对排放颗粒物的可溶有机成分以及多环芳烃含量进行了分析.在ESC和ETC试验循环下对颗粒物进行化学分析,发现柴油机颗粒物的排放量随着棉籽生物柴油的混合 比例增加而降低,同时可溶有机成分(SOF)含量增加,高于燃用纯柴油时1～3倍,ETC循环下的SOF含量较ESC循环下的含量高3%～10%.随着生物柴油混合比例的增加,多环芳烃萘、苊、苊烯、芴、菲、蒽、荧蒽和芘等排放呈逐步降低趋势.     

柴油机排气中可溶性有机物排放的特性

通过柴油机台架试验,在一款柴油机上加装氧化型催化转化器(DOC)装置,研究了DOC前/后排气颗粒物中可溶性有机物(SOF)和固相多环芳烃(PAHs)的变化趋势,分析了不同转速和负荷对SOF及PAHs排放的影响以及排气中SOF及PAHs排放在排气过程中的变化规律.结果表明:DOC能明显降低排气中SOF及PAHs排放,SOF最高减排为50.69%,PAHs最高减排为83.28%,同时PAHs的毒性当量最高降低为49.31%.随着柴油机转速增加,燃烧过程后燃增加,排气中SOF及PAHs有增加的趋势,而随负荷的增加,缸内燃烧温度升高,各成分氧化速率加快使得SOF及PAHs排量逐渐降低.随排气输运距离增加,排气组分冷凝现象加重致使SOF及PAHs排量明显升高.     

柴油机燃用生物柴油的多环芳香烃排放试验研究

在一台直喷式增压柴油机上进行了生物柴油、柴油及其掺混油B20的排放特性试验,分别用玻璃纤维滤膜和“聚氨基甲酸乙酯泡沫（PUF）＋XAD．2”采集了尾气排放物中的颗粒相和气相多环芳香烃（PAHs）,并用色谱．质谱联用仪对PAHs进行了分析。结果表明：生物柴油的颗粒相、气相以及总PAHs的排放在大多数工况下低于柴油,其平均排放浓度均低于柴油。3种燃料的二环PAHs排放均在50％,生物柴油的三环以上PAHs所占比例均低于柴油。生物柴油PAHs排放的毒性当量与柴油相比有较大程度地下降。燃用生物柴油可以降低柴油机PAHs排放物对人体的危害。     

不同后处理装置生物柴油发动机颗粒多环芳烃排放

基于一台高压共轨柴油机,利用台架试验采样和离线分析,研究了燃用生物柴油混合燃料BD20使用不同后处理装置(DOC、DPF和CDPF)对柴油机的颗粒多环芳烃(PAHs)排放特性、成分和毒性的影响。研究结果表明:燃用生物柴油混合燃料BD20引起了柴油机颗粒物中PAHs质量比升高和颗粒物毒性增强;不同后处理装置均降低了柴油机的颗粒PAHs排放和毒性,DOC可降低颗粒PAHs排放约30%,使颗粒物毒性降低约20%;DPF和CDPF可去除排气中大部分颗粒PAHs,使颗粒物毒性降低60%以上,使排气毒性降低85%以上,可有效地实现对生物柴油发动机颗粒PAHs排放和毒性的控制。     

燃煤电厂飞灰PM_(2.5)及PM_(2.5-10)中多环芳烃分布特性研究

通过试验装置从飞灰样品中分离出PM2.5和PM2.5-10灰样,利用GC-MS检测出其中USEPA建议优先检测的16种多环芳烃(PAHs)的质量分数,分析了这些多环芳烃在PM2.5和PM2.5-10中的分布特性.结果表明:PM2.5中PAHs的平均质量分数约为PM2.5-10中的1.86倍;PM2.5中三环、四环PAHs占主要部分,PM2.5和PM2.5-10中六环PAHs质量分数均较小;PM2.5和PM2.5-10对不同PAHs的吸附能力不同,PM2.5对二环、三环、四环PAHs的吸附能力强于PM2.5-10,而对五环、六环PAHs的吸附能力相对偏弱.     

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).     

EGR和稀燃对GDI发动机性能和排放特性的影响

稀燃和废气再循环(EGR)技术由于可以改善汽油直喷(GDI)发动机的燃油经济性而成为内燃机重要发展方向之一.通过GDI发动机台架试验,研究了EGR稀释、过量空气稀释(稀燃)和两种技术复合作用对发动机性能和排放的影响.结果表明:稀释率相当的条件下,化学计量比混合气下的EGR对燃烧持续期(CA0-10、CA10-50)和循环变动率(COV)的影响比过量空气稀释更显著,过量空气稀释时发动机的热效率明显高于EGR稀释时的热效率,过量空气稀释率为21.9%时,热效率升高6.3%.EGR稀释时,部分新鲜充量被非反应气体代替,导致氧体积分数明显降低.EGR与过量空气复合稀释时,热效率与过量空气稀释条件下的热效率接近,NO_x排放大幅降低,颗粒物数量(PN)排放与过量空气稀释单独作用时相当,颗粒物表面积浓度排放较低,颗粒物粒径小于EGR稀释和过量空气单独稀释时的粒径.     

EGR对生物柴油颗粒物氧化活性及微观结构的影响

为研究废气再循环(EGR)及燃用调合生物柴油(B0,B20)对柴油机排放颗粒物(PM)氧化活性与微观结构的影响,通过一台4缸共轨柴油机进行试验,并采集燃烧颗粒物,使用热重分析仪(TGA)、高倍透射电镜(HRTEM)和拉曼光谱(RS)对颗粒物进行研究.结果表明:燃用同种燃料时,随着EGR率增加,颗粒中干碳烟含量增加,起始...     

柴油机燃用乙醇-柴油含氧燃料时微粒特性的分析

研究了一台增压柴油机燃用乙醇一柴油时的微粒总质量排放及粒径分布特性,并对微粒中可溶性有机物(SOF)、干碳烟(DS)和硫酸盐的质量百分比及SOF中的组分进行了分析。结果表明：使用含氧燃料后柴油机排气烟度大幅度降低而微粒总排放量降低幅度要小一些;微粒中DS排放降低;SOF排放增加,与未燃甲酯的产生导致HC排放增加有关;多环芳香烃比例随发动机负荷增大而减小;含氧燃料使得粒径分布在0．2～0．5μm范围内的比重在小负荷时降低,大负荷时升高。     

EGR对非道路通用小型汽油机排放的影响研究

小型汽油机为了得到较高的功率及较低的NOx排放通常采用浓混合气控制策略,这样就导致大量的未燃HC产生。本文在一台非道路小型通用汽油机上研究了EGR对发动机排放的影响;在此基础上,研究空燃比在EGR阀开启和关闭时对排放的影响,进而通过实验优化空燃比。实验结果表明NOx排放随着EGR率的增加而降低,HC却相反。通过EGR系统以及空燃比的优化可以得到较低的HC和NOx排放总量,达到EPA三阶段排放限值要求。     

燃用F-T柴油颗粒相多环芳香烃的排放特性

在满足国Ⅲ排放的高压共轨柴油机上,对比分析了燃用F-T柴油和国Ⅲ柴油时,发动机尾气中颗粒相多环芳香烃的排放特性,结果表明,在低、中、高3种转速的负荷特性下,柴油机燃用F-T柴油时,颗粒相总多环芳香烃比排放量为0.01～0.10,μg/(kW.h),与国Ⅲ柴油的比排放量0.04～0.42,μg/(kW.h)相比,有大幅下降,且比排放量随着负荷的增大呈降低趋势.两种燃料排放的颗粒相多环芳香烃中三环的菲及四环的荧蒽和芘含量最多,三者之和占总多环芳香烃的80%以上.此外,F-T柴油菲的比排放量在所有试验工况均低于国Ⅲ柴油;F-T柴油荧蒽和芘的比排放量除在中等转速的中、高负荷略高于国Ⅲ柴油外,其余工况均低于国Ⅲ柴油.     

LP-EGR对增程器GDI汽油机燃烧和排放的影响

为进一步降低燃油消耗率和有害排放,开发增程器专用发动机,在一台缸内直喷(GDI)汽油机上选取增程器的3个运行工况点,开展了当量比燃烧模式下的低压废气再循环(LP-EGR)试验研究.结果表明:随着废气再循环(EGR)率的增加、点火时刻的推迟,缸内压力和放热率峰值降低且推迟,燃烧持续期延长,缸内燃烧由爆震逐渐过渡到失火,NOx排放降低.随着EGR率的增加,HC排放升高,CO和PM排放降低.点火时刻对HC、CO和颗粒物(PM)排放的影响规律随EGR率的变化而不同.引入EGR前、后的颗粒物总数量(PN)浓度值均在较低的数量级(105/cm^3).3个工况点综合优化后的最低有效燃油消耗率为219.1 g/(kW·h),较原机降低了7.75%.     

废气再循环方式对汽油机燃烧和颗粒排放特性的影响

研究了不同废气再循环(EGR)方式下,汽油机的燃烧与颗粒排放特性.结果表明,由进气道引入废气的分层废气再循环(分层EGR)方式与由节气门前引入废气再循环(总管EGR)方式相比,汽油机稳定燃烧的EGR率范围大,而且前者比后者的汽油机指示热效率高.在相同负荷下,分层EGR方式下汽油机连续循环中各个循环的指示平均有效压力比总管EGR方式下的更加集中,前者的燃烧更稳定.两种EGR方式下汽油机排气中单位体积内的核态颗粒物和表面积数随着EGR率的增加而降低,而且在相同EGR率下,分层EGR方式下的值比总管EGR下的值高.单位体积内积聚态颗粒物数和总表面积随着EGR率的增加,先减少后增加,但在相同EGR率下,分层EGR方式下的值要比总管EGR下的值低.     

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.     

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。     

基于废气再循环的乙醇-生物柴油发动机性能试验研究

通过在单缸柴油发电机上燃用5种混合比的乙醇-生物柴油燃料,并采用了16%和28%两种废气再循环(Exhaust Gas Recirculation,EGR)率,对比分析了乙醇-生物柴油混合燃料的经济性,NOx,HC,CO的排放特性和光吸收系数,及EGR对以上性能参数的影响,结果发现:燃用E30B70时,燃烧状况不佳,NOx排放量较低,但HC,CO排放和尾气的光吸收系数较高;随乙醇比例增加,体积油耗增加;在10%的乙醇混合比附近能获得较高的热效率;20%的乙醇混合比,采用EGR可以降低油耗;乙醇混合比为20%以下时,混合燃料的NOx排放量相差较小;采用EGR后,NOx排放量明显降低,且降低量随EGR率增大而增大;各混合比燃料的HC和CO的排放量均随乙醇混合比的增大而增大;随EGR率增大,CO排放量增大。光吸收系数在1/3负荷左右时有极大值,在2/3负荷左右时有最小值;在不同的负荷范围内存在某一混合比的燃料有较优的烟度排放,不同混合比燃料有各自较优的EGR率以获得较低的油耗和HC排放。