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《天津大学》 2012年
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柴油机燃烧过程中多环芳香烃测量及演变规律的实验研究

张华伟  
【摘要】:多环芳香烃(PAHs)是柴油机排放的污染物之一,同时也是柴油机燃烧过程中碳烟(soot)的前驱物,在微粒(PM)生成过程中扮演重要角色,因此,研究柴油机燃烧过程中PAHs的演变对于认识和控制柴油机PAHs和微粒的排放有重要的现实和理论意义。本文基于全气缸取样实验平台,在优化的气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析方法基础上,开展了柴油和参考燃料正庚烷燃烧过程中PAHs的演变过程的研究,取得的主要研究成果如下: 1.在GC-MS上选择了程序升温挥发大体积进样(PTV)技术,测量柴油机燃烧过程中痕量甚至超痕量水平的PAHs,并使用实验设计手段优化PTV的进样参数。采用优化后的PTV进样方式,方法检测限(LOD)分别在0.0164~0.625 ng/mL (25μL)和0.0094~0.1154 ng/mL (50μL)之间。滤膜和PUF/XAD/PUF吸附柱回收率分别介于86.41~118.35%和71.83~118.6%。 2.在正庚烷燃烧过程中,二、三环PAHs占总量PAHs的66%以上,介于0.7~6.6μg/cycle,在预混燃烧阶段后期随曲轴转角增加降低而在扩散燃烧阶段升高;四、五、六环PAHs均小于0.4μg/cycle,随曲轴转角变化先升高后降低。加入EGR会减小扩散燃烧阶段PAHs的生成量,增加预混和后燃阶段PAHs的生成量。 3.研究分析了PAHs在实际柴油燃料燃烧过程中的演变规律。结果表明,二环PAHs生成量介于3~12μg/cycle之间,在预混燃烧阶段随曲轴转角增加逐渐降低;在扩散燃烧阶段逐渐升高。三环PAHs生成量介于0.5~1.2μg/cycle之间;四、五、六环PAHs的生成量低于0.9μg/cycle,具有二环以上结构的PAHs在燃烧过程中呈先升高后降低的趋势。加入EGR会降低扩散燃烧阶段PAHs的生成量,但会增加预混和后燃阶段PAHs的生成量。 4.在正庚烷燃烧过程中,soot呈单峰状变化趋势,可溶性有机物(SOF)占PM总质量的比值较大,其在燃烧过程中的变化趋势与PM相似。 5.以PAHs与soot的比率为研究参数,初步探讨正庚烷燃烧过程中PAHs与soot的演变关系。在预混燃烧阶段,PAHs/soot比率随曲轴转角增加降低了75%以上,表明PAHs可能积极地支持了soot的生成反应;在扩散燃烧阶段后期,随曲轴转角的增加PAHs/soot的比值升高,可能意味着PAHs向soot转化的趋势被抑制。EGR的加入减小了PAHs/soot的比值,但不影响其在预混燃烧阶段降低及扩散燃烧阶段后期升高的变化趋势。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TK421.2

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【参考文献】
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