缸内直喷汽油机起动过程排放微粒成分分析

发布时间：2017-10-04 23:20

  本文关键词：缸内直喷汽油机起动过程排放微粒成分分析

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【摘要】：面对中国目前雾霾的现状,环保部将以环境质量尤其PM2.5颗粒物的下降为战略目标制定“十三五”环保规划。因GDI汽油机排放更小的微粒,对环境和人体健康的威胁更大,从国五排放标准开始,我国将对GDI汽油机排放的微粒质量进行规定。此外,汽油机排放的碳氢化合物60%~80%在冷起动阶段产生的,故本文在GDI汽油机试验台架上开展了起动过程排放微粒质量、粒径分布及多环芳烃PAHs的研究,为有效降低起动过程的微粒排放提供参考依据。本文主要研究内容如下:1.采用EEPS检测技术,对GDI汽油机起动过程排放微粒的形成历程及粒径分布规律进行了研究,并探讨了不同冷却水温度、不同燃料对微粒形成历程的影响。结果表明,起动前提高冷却水温度,能有效缩短发动机起动后的暖机时间,可降低发动机起动过程的微粒排放;燃用不同比例的乙醇汽油燃料和甲醇汽油燃料排放的微粒数浓度及粒径范围与纯汽油相比,起动后前几秒相差不大,其余测试时间有明显差别;在整个测试时间内,同一温度下燃用含氧燃料排放的微粒数在5-25nm段和25-50nm段较纯汽油燃料成倍下降,说明燃用含氧燃料对降低核态微粒排放有较好的效果。2.运用传统天平称重法对GDI汽油机燃用三种不同燃料排放的微粒质量进行测量。此外,运用微粒粒径分布集成法对微粒质量进行计算,并与称重所得质量进行对比。结果表明,两种方法所得的质量变化规律均是随水温升高而降低,但计算所得质量与实际称重所得质量相差较大。3.对GDI汽油机起动过程排放的微粒中的SOF进行测量与萃取,采用气相色谱质谱联用仪对多环芳烃PAHs进行定性和定量分析。结果表明,燃用纯汽油时,80℃热起动排放的PAHs总浓度明显低于20℃冷起动排放的PAHs总浓度;过渡阶段排放的PAHs总浓度占全阶段较大比例;20℃冷起动时2环结构的PAHs排放浓度最低,3环结构的PAHs排放浓度较低,4环结构以上的PAHs排放浓度较高,80℃热起动时2环结构的PAHs排放浓度最低,6环结构的PAHs排放浓度较低,3~5环结构的PAHs排放浓度较高;燃用E10和M15含氧燃料,在20℃冷起动和80℃热起动下排放的PAHs的总浓度均比纯汽油低,且两种燃料排放的PAHs的各环浓度分布也和纯汽油一致;在PAHs的毒性评估中,E10和M15两种燃料在20℃冷起动和80℃热起动下排放的PAHs的BEQ值较纯汽油有明显降低,三种燃料在80℃热起动下分别较各自20℃冷起动有了大幅下降。
【关键词】：GDI汽油机 微粒排放 起动过程 多环芳烃 含氧燃料
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK411
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 引言11-12
• 1.2 机动车排放微粒的介绍12-15
• 1.2.1 微粒的划分13-14
• 1.2.2 微粒生成机理14-15
• 1.3 GDI汽油机排放微粒研究现状15-19
• 1.3.1 微粒质量方法15-16
• 1.3.2 微粒质量排放、数量排放、粒径分布16-18
• 1.3.3 冷起动排放特性18-19
• 1.4 发动机排放微粒中成分分析19-21
• 1.5 本文研究内容及意义21-23
• 第2章 试验研究平台的搭建23-33
• 2.1 试验直喷汽油机及控制系统23-25
• 2.1.1 发动机台架23-24
• 2.1.2 主支电磁阀控制系统24
• 2.1.3 冷却水温度控制系统24-25
• 2.2 排放微粒测量系统25-30
• 2.2.1 袋式采样系统26-27
• 2.2.2 排放微粒二级稀释采样系统27
• 2.2.3 HORIBA MEXA-7100DEGR排放分析仪27-28
• 2.2.4 EEPS3090粒径谱仪28-30
• 2.3 排放微粒中PAHs的提取及分析方法30-31
• 2.3.1 PAHs的提取30
• 2.3.2 PAHs的分析方法30-31
• 2.4 本章小结31-33
• 第3章 缸内直喷汽油机起动过程微粒排放特性的试验研究33-45
• 3.1 试验燃料及参数33
• 3.2 试验仪器及测量方法33-34
• 3.2.1 微粒粒径的测量33-34
• 3.2.2 微粒质量的测量34
• 3.2.3 试验条件及方案34
• 3.3 试验结果与分析34-42
• 3.3.1 起动工况下纯汽油燃料的微粒粒径分布34-36
• 3.3.2 起动工况下乙醇汽油混合燃料的微粒粒径分布36-39
• 3.3.3 起动工况下甲醇汽油混合燃料的微粒粒径分布39-41
• 3.3.4 称重与计算所得微粒质量对比41-42
• 3.4 本章小结42-45
• 第4章 缸内直喷汽油机起动过程排放微粒成分分析45-61
• 4.1 PAHs的分析仪器及分析方法45-52
• 4.1.1 16种PAHs的分析仪器及分析方法45-47
• 4.1.2 标准曲线的绘制47-52
• 4.1.3 质量保证试验52
• 4.2 试验结果及分析52-58
• 4.2.1 纯汽油燃料下PAHs的变化规律52-55
• 4.2.2 掺混不同含氧燃料下PAHs的变化规律55-58
• 4.3 本章小结58-61
• 第5章 全文总结与未来展望61-63
• 5.1 全文总结61-62
• 5.2 未来展望62-63
• 参考文献63-70
• 笔者简介及科研成果70-71
• 致谢71

【参考文献】

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1 王超;刀，

本文编号：973452