柴油均质充量压燃微粒演化历程及非常规排放研究

摘要

柴油均质充量压燃(HCCI)能有效降低颗粒物和NOx的排放，但由于HCCI燃烧与传统燃烧有本质区别，其微粒的生成机理及理化特性必将有所不同，同时，柴油机非常规污染物——多环芳香烃(PAHs)和羰基化合物的排放也备受关注。因此，开展对HCCI燃烧模式的微粒演化历程及其非常规污染物排放特性的研究显得尤为重要。
　　 本文以全气缸取样系统为基础，对HCCI燃烧中微粒的演化历程进行研究，同时运用气相色谱—质谱联用仪(GC-MS)和高效液相色谱仪(HPLC)分别对HCCI燃烧过程及尾气中的颗粒相PAHs和HCCI燃烧尾气中的气态羰基化合物进行检测分析，研究发动机工作条件对微粒的演化历程及非常规排放的影响规律。研究结果表明：
　　 1、在本研究的各种工况下，HCCI燃烧SOF占微粒的比例在整个燃烧过程和尾气中都很高，分别在54.6％～90.2％和42.5％～79.3％范围内变化，而传统燃烧只有15％～30％，HCCI燃烧微粒的这种排放特性为采用简单后处理技术(DOC等)进一步降低柴油机微粒提供可能。
　　 2、在本研究的工况范围内，HCCI燃烧过程中，除3环芳香烃以外，2、4、5环芳香烃的总质量峰值随负荷和转速的增大均降低。HCCI燃烧尾气中3环和4环芳香烃占PAHs的比例最大；总PAHs的比排放量以及各环的比排放量均随着进气压力的增大而增加；除2环芳香烃的比排放量随着负荷的增大而减少外，总PAHs的比排放量以及其余各环芳香烃的比排放量均随着负荷的增大而增加。
　　 3、在HCCI燃烧尾气中，14种羰基化合物中占总羰基化合物比例最大的是乙醛，其次是丙烯醛+丙酮，以及甲醛。
　　 4、HCCI燃烧在相同的EGR率及进气压力下，除甲醛的比排放量随负荷的增大而减少外，总羰基化合物、乙醛和丙烯醛+丙酮的比排放量均随负荷的增大而增加。在相同的EGR率及负荷下，总羰基化合物、甲醛、乙醛、丙烯醛+丙酮的比排放量都随着进气压力的增大而增加。在相同进气压力和负荷下，总羰基化合物、甲醛、乙醛和丙烯醛+丙酮的比排放量都随着EGR的增大而减小。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2非常规排放物的毒性及分析检测方法

1.2.1 PAHs

1.2.2羰基化合物

1.3本文研究内容及意义

第二章实验台架简介及实验工况确定

2.1全气缸取样系统

2.2实验工况的确立

第三章HCCI燃烧颗粒相PAHs的排放特性

3.1使用GC/MS检测分析PAHs

3.1.1样品前处理——SOF的萃取与浓缩

3.1.2实验仪器与分析条件

3.1.3混合标样的配制

3.1.4外标工作曲线的绘制及回归方程

3.2 HCCI燃烧微粒的演化历程及化学特性

3.2.1微粒的演化历程

3.2.2 PAHs的分析

3.3 HCCI燃烧尾气中微粒化学特性

3.3.1 SOF占微粒的比例

3.3.2 PAHs分析

3.4本章小结

第四章HCCI燃烧气态羰基化合物的排放特性

4.1羰基化合物的采集及前处理

4.1.1羰基化合物的采集方法

4.1.2样品前处理

4.1.3采样系统的质量保证

4.2使用HPLC分析羰基化合物

4.2.4实验仪器

4.2.5方法性能指标

4.3羰基化合物的排放特性

4.3.1各组分的比例变化

4.3.2总羰基化合物比排放量的变化

4.3.3甲醛比排放量的变化

4.3.4乙醛比排放量的变化

4.3.5丙烯醛+丙酮比排放量的变化

4.3.6其余10种羰基化合物总比排放量的变化

4.4本章小结

第五章全文总结和工作展望

5.1全文总结

5.2工作展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢