低溫燃燒柴油機排放物UHC 成分的分析方法

低溫燃燒柴油機排放物UHC 成分的分析方法

能源危機和對環境問題的關注，使世界各國都制定了較為嚴格的排放法規。推廣柴油機是降低汽車排放的一項有效措施。但是，柴油機的氮氧化合物（NOx）和顆粒物（PM）的排放無法同時消除。因而，需要開發出能夠同時降低NOx和PM排放的方法。目前，通過部分預混合低溫燃燒策略能夠實現這一目標，該策略能夠將柴油機的缸內燃燒溫度維持在較低的水平，避開生成NOx和PM的主要溫度區域。但是，與傳統燃燒策略相比，部分預混合低溫燃燒策略在應用時常會造成柴油機未燃燒的碳氫化合物（UHC）排放增加。為了降低UHC的排放，需要對UHC的主要成分進行分析。

通過傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）分析方法和氣相色譜-質譜（GC-MS）分析方法能夠對柴油機排放中UHC的主要成分進行分析。FT-IR分析方法主要利用光的相干性原理，能夠對排放中UHC的主要成分進行連續的實時監測。GC-MS分析方法主要利用質譜分析原理，能夠對已經采集到的排放物UHC主要成分進行分析。

通過試驗對這兩種方法進行對比，試驗采用一臺美國通用汽車公司生產的4缸2.0L A20DTH渦輪增壓直噴柴油機，用于排放樣品的生成。為了在該柴油機上實現部分預混合低溫燃燒策略，在其上裝配可變幾何結構渦輪增壓器、可變渦流控制和高壓共軌燃油噴射。試驗時，采用美國國家儀器公司開發的完全可配置到發動機上的控制單元來對柴油機進行控制，柴油選擇市售超低硫2號柴油。分別采用FT-IR分析方法和GC-MS分析方法對柴油機排放物UHC進行分析。分析結果顯示：兩種分析方法確定出的UHC中C2H2、C2H4、C2H6、C2H4O的含量均在10%；C3H8只能通過FTIR分析方法確定，GC-MS分析方法不能識別；FT-IR分析方法需要對排放物進行實時的采集。

Dereck Dasrath et al.SAE 2017-01-0992.

編譯：王祥