汽油机燃烧产物中芳香烃生成规律的试验研究

摘要

近十几年由于经济的发展和人民生活水平的提高，我国汽车的保有量增长很快，其对环境的污染日益加重。而无铅汽油的广泛使用，使得汽车排放物中芳香烃类物质的数量有所增加，芳香烃作为一种有机物分布广泛且往往难于降解，并具有生物积累性和三致(致癌、致畸、致突变)的慢性作用，其对生物和环境造成的危害也将愈加严重，而且芳香烃中苯及苯系物因其对人类的致癌性和致畸性较强已开始引起人们的关注。深入开展汽油机多环芳香烃与苯及苯系物的排放规律、生成机理的研究，进而减少有害物的排放，具有较大的现实意义。 本文中首先参照国内外的常用方法和准则，确定了对苯系物及多环芳香烃的采样、制样和检测的方法。在此基础上进行了发动机台架试验，对三元催化器前后的排气进行了采集。利用气相色谱仪分析得到苯及苯系物的排放量，利用气相色谱－质谱联用仪分析得到多环芳香烃的排放量，并对其生成规律进行分析。为了了解汽油燃烧过程中苯的生成规律，在定容燃烧弹上进行了进一步地试验研究。 通过以上的研究工作，得到以下主要结论： 1）在工况2600rpm 75％和100％负荷时，催化器诱导苯生成，而甲苯和二甲苯相应随之减少，由此可推断，烷基苯脱烷生成苯为催化器上苯生成的一个路径。 2）三元催化器前的排气温度在600℃－800℃时，随着温度的升高，燃油裂解出更多的自由基团，从而促使生成更多的多环芳香烃。因多环芳香烃是由自由基团聚合而成，所以其生成量随着环数的增加而减少；而温度在200℃－600℃时，多环芳香烃可能是源于未完全燃烧的燃油。 3）燃烧产物中的苯可能部分来源于淬冷作用造成的未完全燃烧的燃油。 4）在燃烧过程中燃油热解生成多种小分子中间基团，进而通过一系列反应生成苯或苯基。裂解出的小分子自由基团既可促使苯的合成又可使其消亡，哪一过程站主导地位取决于各组分的浓度。