MMT对轻型GDI车辆PM/PN/PAHs排放的影响

在底盘测功机上利用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(PM)质量/颗粒数量(PN)/多环芳烃(PAHs)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三辆轻型GDI车辆。研究发现:汽油中锰浓度由0提高到21.7mg/L,GDI车辆尾气中PN排放呈增加趋势,最大增幅超过一倍;PM中PAHs含量和排放质量显著下降,其中菲排放呈下降趋势,荧蒽排放呈升高趋势。     

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。     

喷油时刻和DMF掺混对柴油机PM排放特性影响

基于一台电控高压共轨柴油机,研究了不同喷油时刻2,5-二甲基呋喃(DMF)掺混比例(质量分数分别为0、10%,和30%,)对柴油机排放颗粒物(PM)的尺寸分布、平均直径、数量浓度和质量浓度的影响.结果表明:在试验工况下,无论掺混与否,发动机PM排放均以核模态颗粒(粒径为5~50,nm)为主,其尺寸分布呈现明显的双峰结构.燃用纯柴油时,推迟喷油时刻,核模态颗粒数量先增加后减少,聚集态颗粒(粒径为50~1,000,nm)数量的变化规律不明显,PM的总数量、总质量与核模态颗粒数量变化趋势一致,PM的几何平均直径(GMD)先增加后减小;DMF掺混可以降低聚集态颗粒数量、GMD和总质量,但却增加了核模态颗粒数量和总颗粒数量.综合考虑发动机燃油经济性和PM排放性能,30%,DMF掺混比例和-10.0°,CA ATDC喷油时刻为试验工况下的最佳方案.     

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。     

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).     

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。     

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。     

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。     

电喷汽油机燃用丁醇-汽油混合燃料超细颗粒排放特性

对某未做任何结构调整的电控进气道多点喷射汽油机燃用国-Ⅳ汽油和纯丁醇,以及丁醇体积比分别为10%、15%、20%、50%、85%的汽油-丁醇混合燃料的超细颗粒排放特性进行了试验研究。研究结果表明:外特性及负荷特性下,与纯汽油相比,随所燃用的丁醇-汽油混合燃料中丁醇含量的升高,该机的超细颗粒物排放的总数量浓度和总质量浓度均有所增加,且在接近最大扭矩转速和试验转速的高负荷时最明显;超细颗粒物排数量增加主要是由其中的核模态颗粒排放数量增加引起的。     

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。     

220MW煤粉炉PM2.5浓度排放特性的试验研究

本文采用荷电低压撞击器(ELPI),通过对二级稀释系统采样对某电厂220 MW煤粉锅炉PM2.5的浓度排放特性进行了研究。研究结果显示,煤粉锅炉所产生烟气中PM2.5粒数浓度呈较明显的双峰分布,小颗粒峰值一般在0.12μm或0.07μm,较大颗粒峰值一般在0.76μm,PM2.5粒数浓度一般为几百万粒/cm3,主要取决于由气化凝结机理形成的细模态颗粒物PM0.38,PM2.5质量浓度呈单峰分布,一般为几百mg/m3,其质量浓度主要取决于由中间模态颗粒物PM0.38~2.5;采用覆膜滤料的布袋除尘器和电袋联合除尘器对PM2.5具有较好的除尘效果,二电场电袋复合除尘器出口烟气中PM2.5最小可达200μg/m3,粒数浓度在几万粒/cm3;当除尘效果较好时,湿法脱硫装置出口烟气中PM2.5粒数浓度和质量浓度可能会有所增加。     

发动机燃用柴油和二甲醚时颗粒排放对比研究

采用电子低压撞击仪(ELPI)和HORIBA MDLT-1302部分流稀释采样颗粒排放质量测量系统,研究了2102QB发动机分别燃用柴油和二甲醚(DME)时颗粒排放(PM)的粒径分布及质量排放特性。试验结果表明:发动机燃用柴油时,PM主要是粒径为0.05~0.30μm的积聚态粒子,而燃用DME时则主要为粒径在0.05μm以下的核模态粒子;柴油机PM的颗粒数浓度比燃用DME时高1~2个数量级;随着转速的增加,发动机燃用两种燃料时的PM的颗粒数浓度均增加,DME发动机的质量浓度也增加,但柴油机的质量浓度降低;柴油机排气颗粒数浓度和质量浓度随负荷增加均升高,尤其在高负荷段急剧增加。DME发动机排气颗粒质量浓度随着T_(tq)·exp(n/1000)值的增加而先增加后降低,呈现明显的单峰曲线,且各转速下峰值位置基本相同。除全速低负荷工况外,发动机在部分负荷工况下,燃用DME时PM质量浓度为燃用柴油时的0.44%~16.6%,全负荷工况下为0.44%~0.98%。     

乙醇-柴油混合燃料燃烧和颗粒尺寸分布

通过台架试验研究了乙醇的添加对柴油机燃烧和排放的影响,尤其对排气中颗粒物尺寸分布进行了深入探讨.结果表明:随着混合燃料中乙醇质量分数的增加,滞燃期增长,燃烧持续期缩短,同时发动机的等效燃油消耗率降低,热效率略有增加;在颗粒物(PM)排放方面,乙醇的添加使得积聚态颗粒数量减少,核态颗粒数量明显增加,尺寸分布的峰值向小粒径方向移动;颗粒的总数量浓度呈上升趋势,但颗粒物的总质量浓度减少.此外,乙醇的添加会增加氮氧化物(NO_x)排放.     

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.     

湿法脱硫对660MW煤粉炉PM_(2.5)排放影响的实验研究

为研究湿法脱硫系统对电站煤粉锅炉PM2.5排放特性的影响,以一台660 MW煤粉炉为研究对象,通过两级稀释系统对PM2.5等速采样,利用低压荷电撞击器(ELPI)监测污控设备对PM2.5粒数浓度和质量浓度的影响。结果表明:锅炉产生的PM2.5粒数浓度与质量浓度均呈双峰分布;脱硫后各级PM2.5浓度均有所升高;除雾器清洗可降低PM2.5排放量而增加运行的循环浆液泵数可增加PM2.5排放量。由于脱硫浆液会形成颗粒,除雾效果不佳的湿法脱硫装置可增加PM2.5排放量。     

再生温度和来流参数对柴油机颗粒过滤器再生和 过滤特性影响的试验研究

基于外加热源再生性能测试台架,研究了不同再生温度和不同来流流量对柴油机颗粒过滤器(diesel particulate filter,DPF)出口颗粒排放的影响。试验结果表明:加载量为2.5g/L时,DPF出口颗粒物出现一个颗粒数浓度波峰;加载量为5.0g/L时,DPF出口颗粒物出现两个数量浓度波峰。相同来流流量下,再生效率和总质量浓度随着再生温度的增加而增加;升温阶段出口颗粒物以核模态为主;再生阶段时,内部出现温度波峰且出口颗粒物以50nm以上聚集态颗粒为主。相同再生温度下,加载量为2.5g/L时再生效率和总质量浓度随着来流流量的增加而增加,升温和再生阶段出口颗粒物均以核模态为主;加载量为5.0g/L时再生效率和总质量浓度随来流流量的增加呈现先增加后减少的趋势,升温阶段出口颗粒物以核模态为主,再生阶段在大流量时有部分聚集态颗粒物排出。     

4DW柴油机匹配N_1类整车国Ⅳ排放开发

在匹配N1类整车的国Ⅳ排放开发过程中,对轻型柴油机的标定策略和燃油控制参数进行了相关的研究和探索,试验证明,在轻型整车欧洲模式循环工况(NEDC)下,采用低温燃烧的标定策略,可以抑制柴油机排气中的NOx和颗粒(PM)含量,满足N1类整车国Ⅳ排放要求。     

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.     

基于ELPI~+测量的上海市区大气可吸入颗粒物粒径分布

PM2.5等颗粒物已成为我国大气的首要污染物。为了测量上海大气中的颗粒物浓度及其粒径分布,使用电称低压撞击器对其进行采样并分析。测量结果表明,PM2.5颗粒物数量占据了PM10颗粒物数量的99%以上(其中亚微米颗粒数量更是高达89.76%)PM2.5的质量百分比为52.5%。由此可见,上海雾霾大气颗粒物中PM2.5颗粒是主要污染物,并成为降低上海市大气可见度的主要因素。     

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.