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《天津大学》 2013年
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燃油品质对重型柴油机排放特性影响的试验与研究

高俊华  
【摘要】:鉴于车用燃油标准滞后于车辆排放标准,以及车用替代能源的迅猛发展,故建立一套针对燃油品质对柴油机排放性能的影响的评价体系尤为重要。本文研究基于不同技术方案满足不同排放标准的发动机,采用了23种油品,共进行了39组发动机台架试验,研究了不同燃油品质对柴油机燃烧特性、动力性、经济性、特性曲线下的排放、法规循环下的排放(THC、CO、NOX、PM)、颗粒物中SOF、SOF中的PAHs、ETC循环下的VOCs以及指定工况点下的半挥发有机物中的气态和固态有机污染物等性能及排放的影响。主要研究成果如下: 1、在对进样模式、进样量、柱温程序、以及离子源温度等色谱质谱相关参数进行大量试验验证的基础上,建立了SOF中PAHs的痕量分析方法。方法检出限为0.1ng/mL,回收率介于81.9~101.3%之间。 2、设计了外观及接口与颗粒物采样滤纸托架完全相同的半挥发性有机物采样装置。该装置利用全流系统的控制部分进行采样流量及采样时间控制,使用发动机台架主控系统PUMA对数据进行集成计算。可实现任意工况的半挥发性有机物中的气态和固态成分的精确采样。 3、特性曲线下的排放不能完全反应法规循环排放的趋势,法规循环工况是目前评价发动机排放的唯一有效方式。发动机要达到相应标准的排放水平,必须使用相应排放标准的燃料。在研究中发现,使用更高标准的燃油能有效降低柴油机的NOX和颗粒物排放。 4、评价发动机颗粒物中的PAHs排放量要考虑PAHs毒性当量。在评价国3柴油机排气污染物中的VOCs时,从中共检测出96种有机成份,其中烷烃46种,烯烃有6种,芳香烃17种。 5、通过对国3柴油机燃用国Ⅲ柴油及FT混合油的半挥性发有机物试验研究,发现随着FT比例的增加,半挥发有机物中正构烷烃的比例增加,FT的正构烷烃排放约为国Ⅲ柴油的1.5~4倍;燃用FT柴油的姥鲛烷(Pr)和植烷(Ph)的排放水平较国Ⅲ柴油低;随着FT柴油比例的增加,Pr和Ph排放呈下降趋势,典型芳香烃排放降低。半挥性发性有机物中的PAHs定量分析结果证明,发动机排气中的半挥发有机物中的气体半挥发物较固态半挥发物的排放量高几十倍。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TK427

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