低温燃烧柴油机排放物UHC 成分的分析方法

低温燃烧柴油机排放物UHC 成分的分析方法

能源危机和对环境问题的关注，使世界各国都制定了较为严格的排放法规。推广柴油机是降低汽车排放的一项有效措施。但是，柴油机的氮氧化合物（NOx）和颗粒物（PM）的排放无法同时消除。因而，需要开发出能够同时降低NOx和PM排放的方法。目前，通过部分预混合低温燃烧策略能够实现这一目标，该策略能够将柴油机的缸内燃烧温度维持在较低的水平，避开生成NOx和PM的主要温度区域。但是，与传统燃烧策略相比，部分预混合低温燃烧策略在应用时常会造成柴油机未燃烧的碳氢化合物（UHC）排放增加。为了降低UHC的排放，需要对UHC的主要成分进行分析。

通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析方法和气相色谱-质谱（GC-MS）分析方法能够对柴油机排放中UHC的主要成分进行分析。FT-IR分析方法主要利用光的相干性原理，能够对排放中UHC的主要成分进行连续的实时监测。GC-MS分析方法主要利用质谱分析原理，能够对已经采集到的排放物UHC主要成分进行分析。

通过试验对这两种方法进行对比，试验采用一台美国通用汽车公司生产的4缸2.0L A20DTH涡轮增压直喷柴油机，用于排放样品的生成。为了在该柴油机上实现部分预混合低温燃烧策略，在其上装配可变几何结构涡轮增压器、可变涡流控制和高压共轨燃油喷射。试验时，采用美国国家仪器公司开发的完全可配置到发动机上的控制单元来对柴油机进行控制，柴油选择市售超低硫2号柴油。分别采用FT-IR分析方法和GC-MS分析方法对柴油机排放物UHC进行分析。分析结果显示：两种分析方法确定出的UHC中C2H2、C2H4、C2H6、C2H4O的含量均在10%；C3H8只能通过FTIR分析方法确定，GC-MS分析方法不能识别；FT-IR分析方法需要对排放物进行实时的采集。

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

编译：王祥