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(huán)境問題的關(guān)注，使世界各國都制定了較為嚴格的排放法規(guī)。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(fā)出能夠同時降低NOx和PM排放的方法。目前，通過部分預(yù)混合低溫燃燒策略能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標，該策略能夠?qū)⒉裼蜋C的缸內(nèi)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(qū)域。但是，與傳統(tǒng)燃燒策略相比，部分預(yù)混合低溫燃燒策略在應(yīng)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(zhì)譜（GC-MS）分析方法能夠?qū)Σ裼蜋C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?qū)ε欧胖蠻HC的主要成分進行連續(xù)的實時監(jiān)測。GC-MS分析方法主要利用質(zhì)譜分析原理，能夠?qū)σ呀?jīng)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(chǎn)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(xiàn)部分預(yù)混合低溫燃燒策略，在其上裝配可變幾何結(jié)構(gòu)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(fā)的完全可配置到發(fā)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(jié)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