直喷汽油机起动过程多环芳烃排放的研究

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缸内直喷发动机工况对排放的影响赵生莲王忠鑫杜进袁圣李政洋

缸内直喷发动机工况对排放的影响赵生莲王忠鑫杜进袁圣李政洋发布时间：2023-05-13T10:18:15.069Z 来源：《科技新时代》2023年5期作者：赵生莲王忠鑫杜进袁圣李政洋[导读] 本研究在一台使用了缸内直喷发动机的汽油车上安装了便携式排放测试系统(PEMS)，在昆明市郊区、市区、高速进行了3次实际道路行驶试验，并通过车载诊断系统（OBD）采集了发动机转速、负荷等数据进行研究发动机的工况与排放的关系。

研究结果表明CO2的排放因子随着发动机的负荷和转速的升高排放呈现增大的趋势，即随着汽车以加速度工况行驶时，发动机排放的CO、CO2明显增大，但是CO和NOX的排放出现了异常。

发动机在高转速，高负荷的情况下其排放因子的排放速率明显升高。

攀枝花学院智能制造学院四川攀枝花 617000摘要：本研究在一台使用了缸内直喷发动机的汽油车上安装了便携式排放测试系统(PEMS)，在昆明市郊区、市区、高速进行了3次实际道路行驶试验，并通过车载诊断系统（OBD）采集了发动机转速、负荷等数据进行研究发动机的工况与排放的关系。

发动机在高转速，高负荷的情况下其排放因子的排放速率明显升高。

关键词：缸内直喷；工况；排放因子；PEMS1 引言随着《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》实施，中国的轻型车排放测试步入了新阶段。

轻型汽车的排放测试检验标准正式开始，我国对轻型汽车的排放有着更高的要求。

当前对轻型汽车的排放试验主要集中在高原排放特性，负荷特性排放，以及城市公交车、出租车、重型货车的排放研究等[1]。

此次实验是在一台缸内直喷汽油车上搭载一台便携式排放测试仪，并连接车载诊断系统读取车辆的GPS车速，经纬度，发动机转速等数据所选用试验车辆均配备有车载诊断系统（OBD系统），PEMS可与车辆OBD接口正常连接并读取车辆相关工作参数。

车汽油机排放污染物的理论与实验研究

车汽油机排放污染物的理论与实验研究[摘要]介绍汽油机排放污染物的理论与实验研究，并对行业在内燃机排气净化方面所采取的措施进行了归纳总结，通过对其尾气排放原理及影响因素分析，为汽油机的设计、制造以及正确使用和调试以控制内燃机排放提供了理论与实验依据。

[关键词]汽油机；排放污染物；污染物；一氧化碳；氮氧化合物1前言汽油机的排放污染物包括燃烧后排出的废气、曲轴箱窜气、机油蒸发排放、燃油箱和化油器的燃油蒸发排放等，主要成分是污染物、一氧化碳和氮氧化合物。

还会产生少量微粒。

这些都是对人体和环境有害的，严重威胁人体健康，造成环境恶化，综合汽油机排气净化措施，主要有前处理净化、机内净化和后处理净化三个方面。

下面就排放污染物的原理、实验研究以及其净化措施进行具体的分析[1]。

2污染物的生成机理汽油机排出的污染物主要来源于三个方面：排气、曲轴箱窜气及油箱、化油器蒸发的燃油蒸气。

经过多年的努力，人们在发动机设计、排气后处理等方面进行了大量的研究，同时开发了许多净化装置，使汽油车的排气污染物得到了有效的控制[2]。

2.1 缸壁激冷效应缸壁激冷效应是当火焰传导至缸壁冷却区附近时出现的一种燃烧现象。

通常冷壁的作用是使反应减慢或者中止，在缸壁表面留下一层中间产物或未反应的污染物。

汽油机所用烃类燃料是复杂的污染物，在燃烧时要变成最终产物CO2 和H2O，需经过一系列中间变化，形成一连串的中间物质，其中有一些活化核心对促进反应非常有效，叫做链载体。

借助于链载体而获得不断发展的连续反应过程，叫做链反应。

汽油机燃烧室内的混合气在可燃极限之内的燃烧是靠火焰传播进行的，当火焰传播至缸壁冷却区附近时，由于壁面的冷却作用，使已经生成的链载体被破坏，使链反应减慢以至完全中止，从而留下0.05-0.35 mm厚度的部分反应和未反应的污染物，其结果必然导致这些污染物由燃烧室排出。

激冷层厚度与壁面温度、燃烧室压力和混合气空燃比等因素有关。

试验研究指出，提高壁温和压力，可使激冷层厚度减薄，这对降低污染物排放是很有益的。

大气环境中多环芳烃污染源解析与控制

大气环境中多环芳烃污染源解析与控制近年来，随着工业化进程的加快和城市化步伐的加快，大气环境污染问题逐渐凸显。

其中，多环芳烃（PAHs）作为一类有机污染物，对环境和人类健康造成了严重威胁。

因此，了解PAHs的来源和控制成为重要的研究方向。

PAHs是一类由苯环和苯并环彼此共轭而成的化合物，具有高挥发性和难降解性的特点。

根据其分子量的不同，PAHs可被分为低分子量PAHs和高分子量PAHs。

低分子量PAHs主要来源于燃烧过程，如机动车尾气、工业排放等。

高分子量PAHs则主要来自煤炭和石油的燃烧，如工业锅炉排放、焦化厂等。

首先，我们来分析一下燃烧过程中的PAHs排放。

机动车尾气是城市中主要的PAHs排放源之一。

当汽车行驶时，燃油燃烧产生的尾气中含有大量的PAHs。

特别是柴油车尾气中的PAHs含量更高。

为了控制尾气中的PAHs排放，人们开发了一系列的技术，如汽车尾气催化剂、柴油微粒捕集器等。

其次，工业排放也是大气中PAHs的重要来源。

工业生产过程中，许多工艺会产生大量的燃烧废气，这些废气中含有高浓度的PAHs。

例如，石油化工厂和化肥厂等工厂的废气中都含有大量的PAHs。

为了减少工业排放对大气环境的污染，工厂们采取了一系列的控制措施，如安装吸附器、烟气脱硫等。

除了燃烧过程，还有其他一些来源也会导致大气中的PAHs污染。

例如，焚烧垃圾和废弃物会产生大量的PAHs。

此外，PAHs还会随着土壤侵蚀和水体流动进入大气中。

因此，监测土壤和水体中的PAHs含量也是非常重要的。

了解了PAHs的来源之后，如何有效地控制这些污染物的排放也成为了一个紧迫问题。

首先，我们可以从源头减少PAHs的产生。

例如，鼓励使用清洁能源替代化石燃料，减少机动车尾气中的PAHs排放。

其次，优化工业生产过程，减少工业废气中的PAHs排放。

完善废气处理设施，严格执行环保标准，也是有效控制PAHs排放的途径。

此外，还可以采取一些物理和化学手段来处理大气中的PAHs。

汽油机多环芳香烃的生成规律

ｒｓｌｈｗｈｔｍｏｅｆｅａｉａｓｌａｏｍｏｅｐｌｃｃｉｒｍａｉｙｒｃｒｏｓｗｉｈｔｅｔｍｐｒｔｒｏｎｐｅｕｔｓｏｔａｒｒｅｒｄｃｌｅｄｔｓｒｏｙｙｌａｏｔｈｄｏａｂｎｔｈｅｅａｕｅｇｉｇｕｃｃ
ｉａｏｉｅＥｎｇｎｅｎＧｓｌｎｉ
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大气颗粒物中多环芳烃组分及来源解析研究

大气颗粒物中多环芳烃组分及来源解析研究大气颗粒物（PM）是大气污染中的主要成分之一，对人体健康和环境质量都具有重要影响。

而其中的多环芳烃（PAHs）是一类具有毒性和致癌性的有机物，对人体健康具有潜在的威胁。

因此，在大气颗粒物中多环芳烃组分及来源的解析研究具有重要意义。

首先，多环芳烃是由燃烧过程中产生的。

燃煤、油烟、机动车尾气等都是多环芳烃产生的重要来源。

研究表明，煤烟中的多环芳烃含量较高，尤其是富集在直接燃烧煤的设备中。

此外，不完全燃烧的油烟中也含有大量的多环芳烃，尤其是在炒菜、烧烤等烹饪过程中产生的油烟中。

同时，机动车尾气中的多环芳烃也是大气PM中的重要组成部分，尤其是柴油车辆排放的颗粒物中。

其次，工业排放也是大气颗粒物中多环芳烃来源的重要途径。

许多工业生产过程中会产生大量的多环芳烃，如石化厂、炼油厂等。

这些工业源的排放会导致大气中多环芳烃的浓度升高，增加人们暴露于多环芳烃的风险。

此外，大气中的多环芳烃还与生物质燃烧有关。

生物质燃烧是指农作物秸秆等可再生资源的燃烧过程。

这种燃烧方式不仅会造成大量的黑碳排放，还会释放出许多有毒有害物质，其中包括多环芳烃。

特别是在农村地区，由于缺乏可行的垃圾处理方法，生物质燃烧成为常见的废物处理方式。

这也导致了大量多环芳烃的排放。

除此之外，大气中的多环芳烃还与室内污染源有关。

家居、办公室等室内环境中存在着各种各样的污染源，如烟草烟雾、木材燃烧、油漆涂料等。

这些源头会释放出多种有机物，其中包括多环芳烃。

由于室内空间相对封闭，这些有机物的浓度往往比室外高，人们长期暴露于此，会增加患上相关疾病的风险。

综上所述，大气颗粒物中多环芳烃组分的来源非常广泛。

燃煤、油烟和机动车尾气的排放是主要的来源之一，工业排放、生物质燃烧以及室内污染源也都是贡献于大气中多环芳烃的重要途径。

因此，为了控制大气污染和保护人体健康，我们需要加强对多环芳烃来源和组分的研究，并采取相应的措施减少其排放。

汽油多环芳香烃排放的试验研究

汽油多环芳香烃排放的试验研究李西秦;蔡仁华;曹淼龙;刘冰【摘要】In order to study the effect of three-way catalytic converter on generation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH)in gasoline combustion process, tests were made in a HL495IQ electronic fuel injection gasoline engine. The emissions of several kinds of PAHs are measured by a gas chromatography - mass spectrometry (GC-MS) analyzer. The test results show that PAH is generated mainly by fuel which is not burnt completely at exhaust temperature of 200~600 t. With the increase of exhaust temperature to 600-800℃, the fuel will be broken up into more free radicals, which results in more PAH being generated. In three-way catalytic converter, PAH may be synthesized or converted, the nature and reaction condition of PAH determines which trend dominates.%为了解三元催化器对汽油燃烧过程中多环芳香烃生成的影响,在HL495IQ电喷汽油机上进行了台架试验,通过气相色谱一质谱联用(GC-MS)分析仪测试了几种多环芳香烃的排放量.试验结果表明,排气温度在200～600℃时,多环芳香烃主要源于未完全燃烧的燃油；排气温度在600～800℃时,随温度的升高燃油裂解出更多的自由基团,从而促使生成更多的多环芳香烃.在三元催化器中存在着多环芳香烃的合成与转化2个趋势,哪个趋势占主导地位取决于多环芳香烃各白的性质和反应条件.【期刊名称】《汽车技术》【年(卷),期】2011(000)008【总页数】4页(P51-54)【关键词】汽油机;多环芳香烃;排放【作者】李西秦;蔡仁华;曹淼龙;刘冰【作者单位】浙江科技学院;浙江科技学院;浙江科技学院;浙江科技学院【正文语种】中文【中图分类】U467.4+81 前言车用汽油机排气污染物主要有CO、HC、NO及多环芳香烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs）和苯等可挥发性有机物。

缸内直喷汽油机的HC排放特性分析及未来排放法规对其的挑战性

缸内直喷汽油机的HC排放特性分析及未来排放法规对其的挑战性摘要：本文在介绍缸内直接喷射汽油机基本燃烧机理及各工况运行特点的基础上，重点分析了缸内直喷汽油机的HC排放机理，同时基于对比试验，分析比较了在FTP-75（美国汽车油耗及排放测试）测试循环下缸内直喷汽油机与进气道喷射汽油机的HC排放特性。

分析表明，为了满足未来严格的排放法规的要求，缸内直喷汽油机仍面临着巨大的挑战。

此外还分析了造成缸内直喷汽油机HC排放高的原因，并提出了控制措施。

关键词：缸内直喷；汽油机；排放；冷启动随着汽油直喷（GDI）发动机，燃油经济性和驱动能力的可同时实现。

一些世界领先的公司已经将GDI发动机投入市场，如三菱，丰田等。

但是并不清楚这种发动机废气排放的特性。

众所周知在全球范围内车辆废气排放标准变得越来越严格。

跟据超低排放标准II以及欧III和欧W排放标准，必须进一步减少HC化合物的排放。

并参考企业FPT-75测试周期和NEDC （新欧洲行驶循环）测试周期，以加速加载法在21秒和11秒时分别开始测量汽车排气管排放。

这意味着，已考虑在冷启动时的废气排放。

本文对GDI发动机的HC产生机理进行了分析，并基于一些实验结果。

对GDI发动机和PFI （进气道电子燃油喷射）发动机的HC排放特性进行了比较，得出GD I发动机在满足未来排放标注方面面临很大的挑战。

1 GDI发动机的基本概念1.1 GDI 发动机的性能要求图1是一个典型的GDI 发动机分工况的运作图。

与PF I 发动机不同为了实现较好的燃油经济行及较高的驱动能力输出和良好的废气排放，分层燃烧和均质燃烧两种策略都用于GDI 发动机。

常用工况下，分层燃烧和均质燃烧都可以。

当发动机转速低于中间转速或部分加载时，将采取分层燃烧。

当发动机满载或发动机转速高于中间转速时，将采取均质燃烧。

发动机的启动是一个特殊的操作状况。

当6。

【发动机启动和预热时，通常采用计量均质燃烧。

在这种情况下可使发动机的输出功率增加，发动机启动变得比较容易，且高温废气使催化剂能迅速的工作起来。

PTV用于柴油机燃烧过程中气颗粒相多环芳香烃分布研究的开题报告

PTV用于柴油机燃烧过程中气颗粒相多环芳香烃分
布研究的开题报告
标题：PTV用于柴油机燃烧过程中气颗粒相多环芳香烃分布研究
摘要：
燃料的燃烧过程是柴油机工作的基本过程，燃烧所产生的气体和颗
粒物是柴油机尾气中最主要的成分。

其中，气体中的多环芳香烃是一类
有害物质，是导致污染和排放标准根本源头之一。

因此，了解燃烧过程
中多环芳香烃的分布是了解柴油机尾气的重要一环。

传统的方法往往采用叶轮流形分离器和气相色谱法分析多环芳香烃
的含量和种类。

但是，随着新技术的发展，高性能场解液相色谱技术逐
渐成熟，该技术利用雾化器将气态样品喷入液相载体中进行分析，能够
更好地分析气体中的多环芳香烃分布。

因此，本文计划采用场解液相色谱技术，对柴油机燃烧过程中气颗
粒相多环芳香烃分布进行研究，具体包括以下工作：
1. 选择合适的分析参数，包括雾化器的雾化压力和流量等；
2. 制备样品，采集柴油机尾气中的气体和颗粒物，并对其进行处理；
3. 对样品进行液相色谱分析，得到多环芳香烃的含量和种类数据；
4. 通过数据分析，得到多环芳香烃在不同时间和位置的分布情况，
探究其在燃烧过程中的形成机理。

通过以上工作，本研究旨在为了解柴油机尾气中有害物质的形成与
减排提供更加准确的科学依据。

颗粒相多环芳香烃分布研究的开题报告

PTV用于柴油机燃烧过程中气/颗粒相多环芳香烃分
布研究的开题报告
研究背景：
随着工业化和交通运输的发展，柴油机被广泛应用。

然而，柴油机
的燃烧过程中会产生大量的污染物，如氮氧化物（NOx）、颗粒物（PM）等。

其中，颗粒物是一种主要的污染源，它的化学成分及尺寸分布对环
境和人体健康均产生不良影响。

多环芳香烃（PAHs）是一类有机污染物，是颗粒物中的重要成分之一。

PAHs具有高毒性、难降解等特性，对环境
和人体健康产生很大的威胁。

因此，研究柴油机燃烧过程中PAHs的生成和分布规律，对于减少柴油机的尾气排放、保护环境和人体健康具有重
要的意义。

研究内容：
本项目计划使用PTV（Programmed Temperature Vaporization）气相色谱-质谱联用技术，研究柴油机燃烧过程中PAHs的分布规律。

具体
分为以下几个步骤：
1. 样品采集：在柴油机不同工况下采集颗粒物样品。

2. 样品制备：采用超声波提取法将颗粒物中的PAHs萃取出来。

3. PTV- GC/MS分析：利用PTV-GC/MS技术对样品进行分析，探究
不同工况下PAHs的分布规律。

4. 数据处理分析：使用SPSS等统计软件对实验数据进行分析处理，得到各种PAHs的含量、分布情况等信息。

研究意义：
本研究可为认识柴油机燃烧过程中PAHs的生成和分布规律提供一定的理论依据。

通过研究不同工况下PAHs的分布规律，可以为制定减轻柴
油机排放的政策和技术提供参考。

同时，本研究还可为其他颗粒物污染的研究提供一定的思路和方法。

汽油多环芳香烃排放的试验研究

ｅｇｎ．ｈｍｉｓｏｓｏｅｅａｉｄｆＰｎｉｅＴｅｅｓｉｎｆｓｖｒｌｋｎｓｏＡＨｓａｅｍｅｓｒｄｂａｈｏｔｇａｈｒａｕｅｙａｇｓｃｒｍａｏｒｐｙ— ｍａｓｓｅｔｍｅｒ（Ｃ－ｓｐｃｒｔｏｙＧＭＳ）
种类繁多为了掌握三元催化器对汽油燃烧过程中多环芳香烃生成的影响．本文针对汽油机排放物中常见的二环、环、三四环芳香烃进行试验研究。
ｏ０～６０Ｃ．Ｗｉｈｔｎｃｅｓｆｅｈｕｓｅｆ２００ｏｔｈｅｉｒａｅｏｘａｔｔｍｐｅａｕｅｔ０ｒｔｒｏ６０－８００ ℃ ，ｔｅｆｌｗｉｅｂｏｎｕｐｉｏｍｏｅｆｅａｃｌ，ｈｕｅｌｂｒｋｅｎｔｒｒｅｒｄｉａｓｌ
６０℃时，环芳香烃主要源于未完全燃烧的燃油；气温度在６０８０ｏ时．温度的升高燃油裂解出更多的自由０多排０～０Ｃ随基团，而促使生成更多的多环芳香烃。在三元催化器中存在着多环芳香烃的合成与转化２个趋势．个趋势占主从哪导地位取决于多环芳香烃各自的性质和反应条件
主题词：汽油机
多环芳香烃
排放
中图分类号：４７＋文献标识码：文章编号：００３０（０１０ — ０１０Ｕ６．８４Ａ１０ — ７３２１）８０５ — ４
ＥｘｐｒｍｅａｕｄｎＥｍｉｓｏｓｏｌｃｃｉｏａｉｄｒｃｒｏｓｅｉｎｔｌＳｔｙｏｓｉｎｆＰｏｙｙｌｃＡｒｍｔｃＨｙｏａｂｎｏｌａｅＧａｏｉｅｆＵｎｅｄｄｓｌｎ

关于缸内直喷汽油机微粒排放的影响因素分析

关于缸内直喷汽油机微粒排放的影响因素分析荆莹【摘要】针对缸内直喷（GDI）汽油机排放微粒的产生机理及危害，深入分析影响微粒排放特性的多种因素，得出合理控制点火时刻、喷油开始时刻、运行工况等因素，可以有效控制 GDI 排放特性，为进一步开发设计缸内直喷燃烧系统，有效降低 GDI 微粒排放具有参考意义。

%In view of the mechanism and hazard of Particle Emission for Gasoline Direct Injection Engine ,the thesis analyzed influence fac‐tors of the characteristics of particulateemissions .T he results show that particulate emission can be effectively put under control with the correct of ignition timing ,start of injection ,cycles and so on .T he result of the analysis has some important significance in developingElectronic Fuel In‐jection System .【期刊名称】《商丘职业技术学院学报》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】3页(P56-58)【关键词】汽油机;缸内直喷(GDI);微粒排放【作者】荆莹【作者单位】徐州工业职业技术学院，江苏徐州 221140【正文语种】中文【中图分类】TK419缸内直喷汽油机燃烧运行时能有效地降低燃油消耗，同时还具备良好的瞬态性能和全负荷性能，但GDI排放微粒明显高于进气道喷射汽油机，对人体危害很大.欧Ⅴ排放法规已将GDI排放纳入法规测试要求，有效控制GDI发动机排放尤为迫切.1.1 GDI排放微粒的产生机理GDI汽油发动机的排放物包括CO、HC、NOx和排气微粒.排气微粒主要包括核态和积聚态两种[1]613-617.核态粒子粒径在5～30 nm之间，由硫酸盐、未燃烧的HC和部分金属化合物构成.积聚态粒子粒径范围30～1 000 nm之间，由来自燃油严重不完全燃烧的无定形碳及吸附在它表面的碳氢化合物和少量无机化合物构成[2]892-897.缸内直喷发动机混合气的模式有分层混合气、均质稀混合气、均质混合气三种，在不同的工况下采用不同的模式.当GDI切换到分层燃烧模式时，火焰由浓混合气处向稀混合气处传播中极易产生碳烟.此外，由于缸内直喷式汽油机混合气形成时间短，特别是采用壁面引导时燃油会碰壁，从而使微粒排放显著增加.1.2 GDI排放微粒的危害排气微粒中绝大部分为纳米级微粒，对人体危害严重，因为纳米级微粒可以进入肺泡，且不易排出体外；同时，随着粒径的减小，这些粒子的总表面积会迅速增加，其表面可以吸附重金属、毒性成分和致癌可溶性有机成分，导致癌症发病率升高. 合理组织缸内气流运动，精确控制喷油时刻和点火时刻，良好的运行工况和保养是进一步改善缸内混合气的质量、提高汽油机燃烧过程、降低微粒排放的重要途径.2.1 点火时刻点火时刻的变化能显著影响汽油机燃烧过程，对燃油消耗率、扭矩输出和排放特性等具有较大的影响.由图1发现，排气微粒物在核态区域呈现双峰分布.随着延迟点火定时，GDI汽油机微粒物排放量随之降低[3]25-28.因为推迟点火定时，缸内燃油与新鲜空气的混合时间逐渐增加，缸内工质的混合雾化状态逐步改善，缸内燃烧更为充分，减轻了局部过浓区域燃油的热裂解和脱氢倾向，有利于抑制初级碳烟粒子的生成，减少积聚态颗粒物的生成；同时，推迟点火定时使膨胀行程缸内燃烧温度和排气温度升高，增强了高温条件下积聚态颗粒物的氧化速率，导致积聚态颗粒物排放降低.2.2 喷油开始时刻控制喷油时刻对发动机性能的影响尤为重要，正确的喷油策略控制形成合理的混合气分布，有效控制燃油碰壁的出现，降低机油被稀释的可能，进而减少碳烟等颗粒物排放的形成，改善燃油经济性和燃烧稳定性.由图2可见，随着喷油提前角的推迟，燃油碰壁量呈下降趋势.喷油开始时刻为400°曲轴转角时为最佳点，燃烧速率最快且油耗最低；喷油时刻继续推迟，虽然燃油碰壁量进一步降低，但要注意混合气均匀性会变差，燃烧不充分会导致油耗增大且燃烧稳定性恶化[4]565-570.2.3 火花塞通过加长火花塞裙部、改变火花塞的点火高度及观察对缸内汽油直喷发动机油气混合的影响，发现由于火花塞在缸内所占容积很小，火花塞的局部改变，对缸内平均湍动能基本无影响.总体上来说，对点火性能、排放性能影响不大.2.4 不同辛烷值的汽油高辛烷值汽油可以增强发动机的动力性，改善燃油经济性.但在大负荷时，由于使用95 号汽油发动机的点火提前角推迟，使缸内最高燃烧温度降低，生成NOx量减少，随着转速的升高，生成NOx降幅量越大；燃烧相位后移，使排气行程中已燃气体的温度增加，提高了CH、CO后期的氧化速率，THC、CO排放降低.在中低负荷，辛烷值的变化对CO排放影响不大.因此，燃用低辛烷值汽油可以降低THC、CO和NOx的排放量，但影响程度会随负荷和转速不同而变化.2.5 活塞形状对于直喷汽油机，有燃烧室凹坑的活塞燃烧效果要明显优于平顶活塞.以四气门发动机为研究对象，活塞顶部具备4气门对应的凹坑为基本结构，形成以下4种活塞顶：大凹坑(如图3中a)，在活塞顶部添加滚流引导槽(如图3中b)，取消导流槽(如图3中c)或活塞顶面平齐，取消燃烧室凹坑的高背(如图3中d).通过模拟直喷汽油机的进气、喷油和燃烧等工作过程，有研究发现：图3中d的设计有利于加强缸内湍流，促进燃油的蒸发，减少活塞的燃油碰壁量，有利于降低碳烟的排放，但缸内温度和压力峰值更高，增加了 NOx的生成[5]345-352.2.6 良好的运行工况和保养发动机运行工况会影响微粒排放情况.冷机怠速工况微粒排放较高，随着暖机进行，微粒排放减少.这是由于冷车起动时，汽缸的混合气浓度高，混合气氧含量低，排气微粒质量迅速增加，颗粒物的毒性最大.因此，对于缸内直喷汽油机，起动前同样需要预热，特别是冬季及严寒地区.另外缸内直喷发动机具有高压缩比，可达到25∶1，缸内具有高温、高压的特点，因此为保证发动机内部良好的润滑和冷却，降低微粒排放，一般情况下需要加合成机油，个别车型发动机要求加注全合成机油.缸内直喷汽油机以高动力、低油耗、高功率质量比在世界范围内得到认可，但同时要重视缸内直喷汽油机的微粒排放.通过以上的分析发现，适当的延迟点火定时，推迟喷油提前角，选择“平顶+凹坑”的活塞设计、快速暖机、合理控制空燃比等措施，可以优化GDI汽油机燃烧过程，能有效控制GDI微粒排放.【相关文献】[1] 李新令，黄震. 柴油机排气尾流中核模态颗粒数浓度和粒径分布变化特性[J]. 科学通报，2012(01).[2] 裴毅强，张建业，李翔，等.增压直喷汽油机起动怠速及混合气浓度对微粒排放的影响[J].天津大学学报(自然科学与工程技术版),2014(02).[3] 魏传芳，董伟，于秀敏，等.点火提前角对直喷汽油机微粒排放特性的影响[J].车用发动机,2014(04).[4] 韩文艳，许思传，周岳康，等.喷油开始时刻对缸内直喷汽油机性能的影响[J]. 同济大学学报(自然科学版)，2013,41(4).[5] 郑朝蕾,刘春涛,胡铁刚,等.活塞形状对直喷汽油机工作影响的数值模拟[J]. 内燃机学报，2014(04).。

机动车来源多环芳烃及其衍生物的排放特征研究进展

机动车来源多环芳烃及其衍生物的排放特征研究进展刘殷佐1,2)，赵静波1,2)，王婷1,2)✉，毛洪钧1,2)1) 南开大学环境科学与工程学院，天津 300071 2) 天津市城市交通污染防治研究重点实验室，天津 300071✉通信作者，E-mail ：*******************.cn摘要随着机动车保有量快速增长，机动车排放成为大部分大中城市大气中PAHs 及其衍生物的主要来源之一. 因此，基于以往的研究成果，汇总了台架实验、车载实验、隧道实验、路边实验等常用的机动车尾气采集方法，对机动车来源PAHs 及其衍生物的排放特征（排放因子、气粒分配规律、成分谱研究以及机动车车型、工况和行驶里程的影响等）进行了总结，为不同研究需求下实验方法的选取以及机动车减排措施的制定提供科学参考. 此外，为缓解能源问题和机动车排放污染问题，中国计划2020年在全国范围内推广使用车用乙醇汽油. 由于乙醇汽油与普通汽油的性质存在诸多不同，乙醇汽油对机动车排放的影响也引起了研究者们的关注，因此分析了乙醇汽油实施对机动车尾气PAHs 及其衍生物的污染特征变化的影响，以期为该领域未来的研究方向提供建议，为机动车污染防控研究提供科学合理的参考.关键词机动车；多环芳烃；硝基多环芳烃；含氧多环芳烃；乙醇汽油分类号 X734.2Research progress of emission characteristics of polycyclic aromatic hydrocarbons and their derivatives of vehicle exhaustLIU Yin-zuo 1,2)，ZHAO Jing-bo 1,2)，WANG Ting 1,2)✉，MAO Hong-jun 1,2)1) College of Environmental Science and Engineering, Nankai University, Tianjin 300071, China 2) Tianjin Key Laboratory of Urban Transport Emission Research, Tianjin 300071, China✉Corresponding author, E-mail: *******************.cnABSTRACT Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are a type of persistent organic pollutants with carcinogenic, teratogenic, andmutagenic effects. Moreover, the derivatives of PAHs, including nitro-PAHs (NPAHs) and oxygenated-PAHs (OPAHs), have strong oxidizing properties, and their mutagenicity and carcinogenic potential can reach 10 times and 100,000 times of the parent PAHs,respectively. Various epidemiological and toxicological studies have shown that PAHs and their derivatives are closely related to the occurrence and growth of many critical diseases. Therefore, PAHs have received immense attention in academics and is becoming a hot topic in scientific research. In recent years, a rapid increase in the number of motor vehicles has resulted in emissions from vehicles that have become one of the primary sources of PAHs and their atmospheric derivatives in almost all large and medium-sized cities. Based on the previous research, this review has summarized several standard sampling methods for vehicle exhaust, including bench experiment,vehicle-mounted experiment, tunnel experiment, and roadside experiment, and concluded the characteristics of PAHs and their derivatives from vehicle emissions (i.e., emission factor, gas-particle phase partitioning, source profiles, the influence of vehicle type,operating condition, and vehicle mileage). This review also provides scientific references for collecting sampling methods under various research demands by formulating emission reduction measures for motor vehicles. The oxygen content of ethanol–gasoline is higher than that of regular gasoline. The use of ethanol–gasoline can reduce many kinds of harmful substances in vehicle exhaust. At the same time,收稿日期: 2020−08−10基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金资助项目（21806082）工程科学学报，第 43 卷，第 1 期：10−21，2021 年 1 月Chinese Journal of Engineering, Vol. 43, No. 1: 10−21, January 2021https:///10.13374/j.issn2095-9389.2020.08.10.002; as straw is one of the raw materials of bioethanol, the promotion of ethanol gasoline for vehicles is also an important measure to solve the problem of burning agricultural waste such as straw and reduce the emission of pollutants. In this context, China plans to promote using vehicles with the ethanol–gasoline fuel nationwide in 2020 to alleviate the problem of pollution due to energy and motor vehicle emissions. However, there are certain differences in the properties between ethanol–gasoline and regular gasoline; hence, the impact of ethanol-blended gasoline on emissions from motor vehicles has attracted the attention of researchers. This paper reviewed the effect of ethanol-blended gasoline on the variation of pollution characteristics of PAHs and discussed their derivatives. Some useful suggestions for future research directions in this field are made, and scientific and reasonable references for the prevention and control measures of motor vehicle emission reduction are provided.KEY WORDS vehicle；PAHs；nitro–PAHs；oxygenated–PAHs；ethanol gasoline近年来，随着城市化和工业化进程的不断加快，城市交通网络不断完善，机动车保有量快速增长，机动车排放成为城市大气污染的主要贡献之一. 多环芳烃（Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs）是大气污染物中的重要物质，具有持久性、难降解性和可生物积累性等特点[1]，PAHs主要来自火山喷发、森林火灾等天然源，以及化石燃料、生物质的不完全燃烧、机动车排放和石油的挥发泄漏等人为源，其中人为源是大气环境空气中PAHs的主要来源[2−3]；PAHs的衍生物包括硝基多环芳烃（Nitro–PAHs, NPAHs）和含氧多环芳烃（Oxygenated–PAHs, OPAHs)，因取代基的作用导致其具有强氧化性，与母体PAHs相比具有更强的毒性和致突变性[4]，可来自一次排放与二次生成.机动车尾气排放是城市大气环境中多环芳烃及其衍生物污染的最主要来源之一. 本文总结了机动车尾气排放的常用研究方法，PAHs及其衍生物的污染特征，以及使用乙醇汽油后，PAHs及其衍生物排放特征的变化，以期为大气环境改善和机动车污染管控提供科学依据.1 PAHs及其衍生物概述1.1 PAHsPAHs是一类广泛存在于环境中的持久性有机污染物，其分子中含有两个或两个以上苯环. PAHs在相对较低的浓度水平上有潜在的“三致”作用（致癌、致畸和致突变），且部分PAHs的代谢物或衍生物是潜在的诱变剂[5]. 暴露于多环芳烃会增加患肺癌的风险以及其他不良健康影响，包括支气管炎、哮喘、心脏病和生殖毒性等[6].1976年美国环境保护局（USEPA）提出的129种“优先污染物”清单中，包含16种PAHs 类化合物[7]，包括萘(Naphthalene, Nap)、苊烯(Acenaphthy-lene, Acy)、苊(Acenaphthene, Ace)、芴(Fluorene, Fl)、菲(Phenanthrene, Phe)、蒽(Anthrancene, Ant)、荧蒽(Fluoranthene, Flu)、芘(Pyrene, Pyr)、苯并[a]蒽(Benzo[a]anthracene, BaA)、䓛(Chrysene, Chr)、苯并[b]荧蒽(Benzo[b]fluoranthene, BbF)、苯并[k]荧蒽(Benzo[k]fluoranthene, BkF)、苯并[a]芘(Benzo[a] pyrene, BaP)、茚并[1,2,3-cd]芘(Ind[1,2,3-cd]pyrene, InP)、二苯并[a,h]蒽(Dibenzo[a,h]anthracene, DahA)和苯并[g,h,i]苝(Benzo[g,h,i]perylene, BghiP). 2011年，德国GS认证技术文件ZEK 01.4—08将GS认证测试PAHs的种类由原先的16种扩大为18种，增加的两项物质为苯并[j]荧蒽(Benzo[j]fluoran-thene, BjF)和苯并[e]芘(Benzo[e]pyrene, BeP).PAHs具有沸点高、分子量大、蒸汽压较低等特点，环数和分子量是影响其理化性质的重要因素. 大气中PAHs的气粒分配取决于PAHs自身的理化性质以及环境温度、相对湿度、气溶胶的来源和性质等大气环境条件[8−9]. 一般低环PAHs（2～3个苯环）挥发性较强，主要存在于气相. 虽然低环PAHs毒性相对较小，但它们能够与其他污染物（如O3、NO x和SO2）发生反应，生成毒性更大的产物，例如NPAHs、OPAHs等[2, 10−12]. 随着环数的增加，PAHs的蒸汽压减小，因此大多数高环数PAHs （包含 5～6个苯环）主要存在于颗粒相中[8, 13].环境大气中的PAHs少量来自于天然源，绝大部分来自于人为源. 天然源包括森林火灾、成岩作用和火山爆发等，人为源包括工业生产中的各种热解及焚烧过程、机动车排放、发电和生物质燃烧等[2−3].1.2 NPAHs和OPAHsNPAHs和OPAHs是指在芳香环上至少包含一个硝基、羟基或羰基官能团的PAHs衍生物. 虽然环境中NPAHs和OPAHs的浓度比其母体PAHs 浓度低，但是由于硝基和含氧官能团的存在，其极性和氧化性增强，已有研究表明，NPAHs和OPAHs具有比PAHs更大的毒性、致癌性，以及更强的直接致突变作用[14−16]，因此PAHs衍生物也逐刘殷佐等：机动车来源多环芳烃及其衍生物的排放特征研究进展· 11 ·渐受到研究者们越来越多的关注.NPAHs主要包括1–硝基萘(1–Nitronaphtha-lene, 1–NNap)、2–硝基芴(2–Nitrofluorene, 2–NFl)、3–硝基菲(3–Nitrophenanthrene, 3–NPhe)、9–硝基菲(9–Nitrophenanthrene, 9–NPhe)、9–硝基蒽(9–Nitroanthracene, 9–NAnt)、2–硝基荧蒽(2–Nitrofluoranthene, 2–NFlu)、3–硝基荧蒽(3–Nitrof-luoranthene, 3–NFlu)、1–硝基芘(1–Nitropyrene, 1–NPyr)、2–硝基芘(2–Nitropyrene, 2–NPyr)、3–硝基苯并蒽酮(3–Nitrobenzanthrone, 3–NBA)、7–硝基苯并[a]蒽(7–Nitrobenz[a]anthracene, 7–NBaA)、6–硝基䓛(6–Nitrochrysene, 6–NChr)、6–硝基苯并[a]芘(6–Nitrobenz[a]pyrene, 6–NBaP)、1,3–二硝基芘(1,3–Dinitropyrene, 1,3–DNP)、1,6–二硝基芘(1,6–Dinitropyrene, 1,6–DNP)、1,8–二硝基芘(1,8–Dinitropyrene, 1,8–DNP)等 [17−18].OPAHs的主要组分有1–茚酮（1–Indanone, 1–INDA）、1,4–萘醌(1,4–Naphthoquinone,1,4–NQ)、1–萘甲醛(1–Naphthaldehyde,1–NALD)、联苯–2–甲醛(2–Biphenylcarboxaldehyde,2–BPCD)、9–芴酮(9–Fluorenone, 9FO)、苊醌(1,2–Acena-phthenequinone,1,2–ACQ)、蒽醌(9,10–Anthraqui-none, 9,10–ATQ)、1,8–萘酐(1,8–Naphthalic anhy-dride,1,8–NAA)、苯并蒽酮(Benzanthrone, BZO)、苯并(a)蒽–7,12–二酮(Benz(a)anthracene–7,12–dione, BaAQ)、5,12–四并苯醌(5,12–Naphthacene-dione,5,12–NACQ)、6H–苯并[cd]芘基–6–酮(6H–benzo[cd]pyrene–6–one,BPYRone)等 [19−20].PAHs衍生物的浓度不易根据人类活动的强度来预测，也不易与PAHs母体的浓度相关联. 这是因为PAHs衍生物的人为源强度与PAHs不同. NPAHs和OPAHs的直接来源主要有化石燃料的热解或不完全燃烧、工业排放、垃圾焚烧炉排放、交通排放、生物质燃烧以及自然火灾等[17, 21]. 来自直接燃烧排放的NPAHs浓度通常比其母体PAHs 低1～3个数量级[22−23]. 而对于城市环境，有研究指出NPAHs和OPAHs的主要来源是机动车源，包括汽油和柴油机动车尾气排放等[21−22]. Wada等[24]发现，日本长崎大气中颗粒物的NPAHs浓度与交通量呈正相关.除了直接来源之外，NPAHs和OPAHs还源于母体PAHs与大气氧化剂（例如OH、NO3、N2O5和O3）的气相和多相反应[1]，这是多环芳烃衍生物重要的二次来源. Kojima等[25]研究发现在颗粒物中大部分的OPAHs主要来源于传输过程中的二次生成作用.NPAHs和OPAHs的迁移和转化与其母体也有很大的不同，因为它们的分子量更高，吸附机制存在差异. 其理化性质与其相对分子质量(M W)和含硝基官能团数目相关. 随着分子量的增加，NPAHs具有较高的熔点(M P)、辛醇–水分配系数(K OW)、辛醇–空气分配系数(K OA)、有机碳–水分配系数(K OC)和颗粒–气体分配系数(K p)，而蒸汽压(V p)、水溶性(S)和Henry常数(H)则较低[17]. 因此与母体PAHs相比，当环数相同时，极性官能团的存在使得它们在环境介质中具有更大的流动性，分布更加广泛[18]. 较低的饱和蒸汽压使NPAHs 和OPAHs更容易与细颗粒物相结合[26]. 有研究表明环境空气中90%以上的NPAHs和OPAHs质量分布在PM2.5上，随着细颗粒物进入人体肺部和支气管末端等结构和组织中[3]，造成更大的潜在健康风险.2 机动车尾气排放研究方法为研究机动车尾气PAHs及其衍生物的排放特征，需首先对机动车尾气进行采集. 机动车尾气采样方法可根据实验场地的不同分为实验室台架实验和实际道路测试，实际道路测试又包括车载实验、隧道实验和路边实验.2.1 实验室台架实验台架实验是选取常见的在用车，通过发动机或者底盘测功机模拟车辆在实际道路上的行驶工况，从而测量车辆在该工况下的尾气排放因子. 台架实验装置如图1所示. 常见的测试程序包括：新欧洲驾驶循环（NEDC）、全球轻型汽车测试循环（WLTC）、美国联邦测试程序（FTP）、附加联邦测试规程（SFTP）、简易工况循环（IM240）、欧盟经济委员会制定的模态工况（ECE）和密闭室蒸发排放测试（SHED）等.ExhaustgasSampling bagsGas analysersNO xCO2COHCBlowerParticlemeas. systemControl unitRoller(with electric brake)Driver’said Dilution airDilutiontunnelHeatexchanger图 1 台架实验装置示意图[32]Fig.1 Schematic of a bench test facility[32]· 12 ·工程科学学报，第 43 卷，第 1 期陆凯波等[27]采用台架实验，研究了轻型柴油车在不同工况下PAHs的排放特征，总PAHs中占比最大的是3环PAHs，其次是2环PAHs，4环PAHs 占比重最小，大于4环的PAHs未检出；Phe是浓度最大的单体，其他的主要成分还包括Nap、Pyr、Flu、Fl，PAHs的分布与自身物理化学特性、柴油中的芳烃含量有关.Zheng等[28]在WLTC循环工况下进行台架实验，对于颗粒相PAHs，符合国Ⅳ和国Ⅴ标准的轻型乘用车的排放量（0.81～5.78 μg·km−1）远低于符合国Ⅲ标准的轻型乘用车的排放量（11.3 μg·km−1）.还发现汽油车尾气颗粒物中含有更多的中高环PAHs，尤其是遗传毒性较大的BaP和DahA.Agarwal等[29]比较了乙醇汽油和汽油发动机在50%和100%发动机负荷下的尾气排放特征.在汽油发动机尾气中检测到更高的颗粒物和PAHs，乙醇汽油发动机排放的颗粒物细胞毒性较低，活性氧生成潜力较低，致突变性也较低. 这项研究表明，在汽油机中使用乙醇汽油，除了用可再生燃料部分替代化石燃料以达到节约能源的目的外，还能减少颗粒物的排放、降低颗粒物毒性.Karavalakis等[30]利用发动机台架实验，对装有和未装有尾气后处理系统的重型卡车的尾气排放的潜在健康影响进行了评估，结果显示，后处理控制有效地减少了颗粒物和PAHs的排放.台架实验不易受到其他污染源的影响，是目前实验条件控制最精确、实验重复性最好的测试方法，被广泛地应用于各国排放法规的制定[31]. 但缺点是成本较高，必须在固定的行驶工况下进行测试，不能真实反映实际道路上的尾气排放情况.2.2 实际道路测试（1）车载实验.车载实验是将便携式排放测试系统（Portable emission measurement systems, PEMS）通过安装在机动车上与尾气管相连，并通过车载诊断系统接口得到转速、进气管压力等发动机参数，与安装在车辆外部的定位系统、温湿度计等将数据一起传输到计算机，即可得到单车在实际道路行驶过程中瞬态逐秒工况下的尾气排放数据.Hao等[33]使用PEMS在高速公路和非高速公路上测试了16辆不同排放标准（国Ⅰ至国Ⅴ）的汽油乘用车的道路排放情况. 结果显示，由于不完全燃烧，在非高速公路道路上检测到的PAHs和NPAHs排放量比在高速公路道路上更高.Zheng等[34]用PEMS测试了4辆不同排放标准的重型柴油车在实际道路上的PAHs排放因子，结果显示，国Ⅴ车辆的PAHs排放因子比国Ⅱ车辆的PAHs排放因子减少了84%，BaP毒性当量因子也随着标准的提高而降低，主要是因为发动机技术的改进有效地控制了毒性较高的高环PAHs的排放.Cao等[35]采用PEMS对北京市18辆不同车型的柴油车排放的PAHs和NPAHs进行了测试，轻型、中型和重型柴油车的PAHs排放因子分别为82.23、52.87和93.84 mg·km−1，远远高于相应车辆的NPAHs排放因子.使用车载实验可以准确测量出车辆在真实道路环境下的尾气排放，但其结果只能代表单个车辆的排放情况，并不能代表车队整体的排放特征.（2）隧道实验.隧道实验是将隧道看成理想环境，隧道内各污染物浓度的变化均由机动车排放引起. 通过现场观测车流量、风速等数据，采集并测量隧道进出口污染物浓度，计算出车队整体的平均排放因子.Tong等[36]同时在隧道和城市背景点采样，分析了大气颗粒物的组成，结果表明隧道里的PAHs 和NPAHs浓度均高于城市背景点，得出机动车排放是城市大气中PAHs及其衍生物的重要来源.Zhao等[37]分别在白天和夜间对青岛某隧道进行采样，研究了PAHs、NPAHs和OPAHs的排放特征和变化规律，PAHs、NPAHs和OPAHs出口浓度为入口浓度的1.07～3.43倍；浓度较高的组分有Pyr、2–NFlu、3–Flu、1–NPyr、9FO、ATQ；4-6环PAHs占PM2.5载带PAHs的90%以上；隧道内机动车排放对OPAHs的贡献低于对PAHs和NPAHs 的贡献.Fang等[38]采集隧道内PM10和PM2.5样品，计算出机动车尾气排放对PM10和PM2.5的PAHs贡献率分别为61.66%和62.22%，而非尾气排放（如道路扬尘、刹车和轮胎磨损等）的贡献率分别为22.09%和19.34%；与粗颗粒物相比，来自机动车源的多环芳烃主要分布在细颗粒物中.隧道环境不易受其他排放源的影响，空气扩散性较低，没有阳光直射，污染物在大气中无光化学反应，因而更能反映真实的机动车队污染状况.（3）路边实验.路边实验是指选择受机动车影响较大的道路，在其两旁开放式大气环境中进行的样品采集.路边大气环境的污染物来源更为复杂，包含交通源，除交通源以外的人为源以及自然源，实验结果刘殷佐等：机动车来源多环芳烃及其衍生物的排放特征研究进展· 13 ·反映的是真实交通受体环境的污染状况.有研究表明，路边大气环境中72%的颗粒物来自相邻道路上的交通排放[39].Wu等[40]基于路边实验采样，研究了北京奥运会期间临时交通控制对路边PAHs的影响，确定了主要道路附近的PAHs及其主要来源. 非奥运期间PAHs浓度存在明显的季节特征；奥运限行期间，PAHs及其他污染物浓度大幅下降，这主要是因为机动车排放量的减少.Khanal等[41]分别在城市交通主干道、高速公路、住宅区道路旁采集大气样品，比较来自不同交通密度区域的污染物特征，其中发现主干道和高速公路的PAHs主要来源是石油产品的燃烧，而住宅区道路PAHs则来自生物质、石油、交通的混合源.Xing等[42]在某路边监测站采集了PM2.5样品，分析了PAHs和NPAHs的季节变化特征，均表现为冬季高，夏季低；在不同季节，Flu和Pyr是主要的PAHs单体，而1–NPyr是主要的NPAHs单体，它们主要都是由柴油车排放.路边实验被广泛应用于道路交通受体环境的研究，其优点是实验设备安装简单，操作方法简单易行，但缺点是易受到其他污染源和公路背景值的干扰，故路边实验的直接结果无法完全反映机动车尾气排放的真实情况，需要去除背景值和非机动车污染源的影响.3 PAHs及其衍生物排放因子研究进展机动车排放因子（Emission factor, EF）是单辆机动车行驶单位里程或消耗单位质量燃料所排放的污染物的量，通常以g·km−1或g·kg−1表示. 它是反映机动车污染物排放最基本的参数，也是确定机动车污染物排放总量及其环境影响的重要依据.多数研究表明，PAHs的EF比其衍生物高1～3个数量级. Hao等[33]利用PEMS测定了中国不同排放标准车辆的PAHs及其衍生物排放因子，得出气相、颗粒相和总PAHs的EF分别为(20565.7±5562.4) μg·km−1、(5452.4±1615.9) μg·km−1和(26018.1±10539.7) μg·km−1，相应的NPAHs的EF分别为(315.6±109.4) μg·km−1、(7.9±1.7) μg·km−1和(323.5±205.7) μg·km−1，并且随着排放标准的提高，PAHs和NPAHs 的EF均降低. Muñoz等[43]通过台架实验，对不同的欧洲机动车排放标准下的汽油车的PAHs排放因子进行研究，也发现了相似的变化规律.实验室测试得到的机动车排放因子和在真实道路环境中测到的混合机动车队的排放因子间具有明显差异. 研究发现，在交通隧道和路边实验中测试的结果更能反映真实的机动车队污染状况，因为其污染源和采样方法等条件更接近现实情况[37−39].Alves等[20]在葡萄牙布拉加城市隧道测得PAHs 的EF为(71.1±15.3) μg·km−1. Liu等[44]测定了上海某隧道中PAHs的气相和颗粒相EF，分别为(474±413) μg·km−1和(19.6±32.6) μg·km−1. Zhao等[37]测得青岛某隧道PAHs、NPAHs、OPAHs的EF分别为60.98、(9.02±2.52)和(8.47±1.36) μg·km−1. 通过隧道的车队组成和车流量的不同可能是其多环芳烃类物质的排放因子存在差异的主要原因.在不同的研究中机动车排放PAHs及其衍生物的排放因子存在一定差异，因为机动车排放受多方面的因素影响，例如测试方法、车辆类型、驾驶条件、燃料类型和环境条件等[17−19]. 由于各地机动车组成和流量的差别，机动车排放多环芳烃类物质呈现一定的区域性特征. 因此，测定本地化的排放因子对源解析研究，以及对当地减少机动车排放控制措施和政策的制订是必不可少的.4 机动车尾气中PAHs及其衍生物排放特征4.1 PAHs排放特征中国大中城市源解析研究结果表明[45−47]，近年来，随着机动车保有量的快速增加，机动车排放成为城市PAHs污染的重要来源. 据估计，机动车排放占城市环境颗粒物中PAHs总量的46%～90%[48]. 李琦路等[49]运用聚类分析和因子分析判断河南省新乡市机动车排放与PAHs含量显著相关. 杨旭曙等[50]的研究发现，城市交通干道区大气中54.7%的颗粒态PAHs来源于机动车尾气. 王超等[51]的研究表明，京津冀地区大气PM2.5中的PAHs在非采暖季以机动车排放来源为主，且空气中的PAHs更易吸附到细颗粒物上. Yin与Xu[52]利用特征比值法和主成分分析法研究了夏季和冬季颗粒物中PAHs的来源，得出柴油、汽油和煤燃烧对颗粒物中的PAHs污染贡献最大.在气粒分配规律上，Pratt等[53]在城市交通道路采集气相和颗粒相样品，研究结果显示具有低蒸汽压和高辛醇–水分配系数的PAHs，更多地存在于颗粒相中，反之则易存在于气相中，在气相中未检测到BaP、InP、BighP等高环PAHs.Gaga与Ari[54]在城区、郊区及隧道内分别采集样品，测定了气相和颗粒相PAHs的浓度，Fl、Phe、· 14 ·工程科学学报，第 43 卷，第 1 期Flu和Pyr是三个采样点气相样品中最主要的PAHs，而BaA、Chr、BbF、BkF和BaP在颗粒相中含量较高.Spezzano等[55]利用台架实验，调查了PAHs在气相和颗粒相之间的分布，温度、颗粒物的数量、颗粒大小以及气溶胶的表面积会影响PAHs的气粒分配. 气相中PAHs的含量随着分子量的降低而增加，最易挥发的PAHs（Nap、Acy和Ace）主要存在于气相中，而挥发性较低的组分（BaA、Chr、BbF、BkF、BeP、InP、DahA和BghiP等）主要吸附在颗粒物上.在成分谱研究方面，朱利中等[56]通过研究我国的机动车PAHs排放成分谱发现，柴油车主要排放BaA、Ace、Fl、InP和BghiP，而汽油车主要排放BkF、InP和BghiP，柴油车排放的3环PAHs大于汽油车，但5-6环PAHs的排放量小于汽油车. 随着汽车里程数的增加，PAHs的排放总量也增加，特别是Flu、Pyr、BaP、BghiP增加明显.Demir等[57]检测了某隧道的PAHs排放因子，低分子量PAHs排放因子高于高分子量PAHs，排放因子最高的三种PAHs在夏季为Phe、Ant和Pyr，在冬季为Phe、Fl和Pyr；将其测得的单个PAHs 平均排放因子与世界各地的其他隧道研究进行了比较，BaP、DahA、BaA、Chr、BbF、BkF、BghiP、InP 的排放因子约为其他研究的10倍，它们是PAHs中最具致癌性和致突变性的化合物，这可能会造成慢性健康影响，尤其是对隧道工人等长期暴露人群，因此作者建议改善隧道通风系统以降低这种风险.Cui等[58]在烟台市区的隧道进行采样，16种EPA优先控制的PAHs总排放因子为0.149 mg·km−1，单体PAHs的排放因子为0.001～0.033 mg·km−1，BghiP、Pyr、Flu和Chr具有相对较高的排放因子；隧道中高环PAHs比例较高，4-6环PAHs排放因子的百分占比为82.5%.Alves等[20]的研究显示，在隧道中，主要的PAHs 为Pyr，其次为BghiP. 它们分别占PM10中总PAHs 水平的20.4%±2.5%和7.5%±0.58%，总浓度分别在8.69～11.7 ng·m−3和3.02～5.07 ng·m−3之间.对于机动车车型影响的研究，Keyte等[59]在英国某隧道采样分析PAHs的污染特征，通过该隧道的汽油车数量大于柴油车，同时对比法国一处以柴油车数量占优势的隧道内PAHs的排放水平，发现英国隧道BaP、BkF、InP等高环PAHs的浓度高于法国，而Pyr等中低环组分则是法国高于英国，这主要是两地的汽油车和柴油车所占比例不同导致的. 汽油车尾气通常显示出较高水平的高环PAHs，而柴油车尾气通常是中低环PAHs的来源. Wang等[60]在城市道路环境采集样品，研究结果表明受车队构成影响，早高峰时段机动车排放的颗粒数增加了2倍，颗粒物结合的PAHs排放量增加了3倍.针对工况对PAHs排放的影响，Zielinska等[61]研究发现，当车辆处于怠速或发动机处于低负荷状态时，排放的Flu和Pyr主要是在气相中，但当车辆在较高的负荷下，它们大部分存在于颗粒相中，特别是对于柴油车. 这可能表明隧道中的车辆在相对较高的负载下运行，会导致这些半挥发PAHs的颗粒相浓度较高. Keyte等[59]的研究也得出了相似的结论，在英国某隧道测定的半挥发性PAHs（如Pyr，Flu，Ret）在颗粒相中的比例明显高于背景点的比例. Lin等[10]将不同累积里程的柴油车排放的PAHs浓度进行了表征与量化，发现随着行驶里程的增加，排放的PAHs浓度也增加.在机动车行驶里程的影响方面，赵彤[62]通过台架实验，采集54辆在用汽油车尾气中的PM2.5样品，并对其中的PAHs进行分析，发现随着行驶里程的增加，排放的高分子量PAHs的浓度通常保持不变或有所降低，但低分子量PAHs的浓度呈现增加的趋势. 在不同的排放标准下，行驶里程超过105 km的汽油车的PAHs排放因子均大于行驶里程小于105 km的汽油车的PAHs排放因子，且4环PAHs对总PAHs的贡献有明显增加.Lin等[10]选取了15辆不同累积行驶里程（8733～965026 km）的柴油车，测定其颗粒相PAHs，其研究结果同样是PAHs排放因子随着行驶里程的增加而增加.有研究指出[19−21]，随着机动车行驶里程的增加，机动车发动机内积碳增加，从而导致燃料在发动机内燃烧时空气与燃料的质量比较低，燃料发生不完全燃烧，而化石燃料的不完全燃烧是PAHs的主要来源. 并且在机动车行驶里程增加的情况下，机动车自身的机械磨损增加，可能引起滑动损失、内摩擦损失及轴承摩擦的损失，导致机动车的传动效率降低，从而使机动车行驶过程中油耗上升，较高的油耗导致了PAHs排放的增加[62−63].4.2 NPAHs和OPAHs排放特征目前关于大气中PAHs及其衍生物的研究主要包括浓度特征、时空变化、来源解析、迁移转化和风险评价等方面[42,64−65]，研究相对较为丰富，而专门针对NPAHs和OPAHs的研究起步较晚，相对刘殷佐等：机动车来源多环芳烃及其衍生物的排放特征研究进展· 15 ·。

适用于汽油参比燃料TRF的多环芳香烃生成机理

适用于汽油参比燃料TRF的多环芳香烃生成机理李艳荣;裴毅强;秦静;张淼【摘要】构造了一个包括287种组分和1569个反应的汽油参比燃料TRF (toluene reference fuel)燃烧过程中多环芳香烃(PAHs)生成机理的详细化学反应动力学模型，引入四种PAH生长路径将多环芳香烃的生成机理发展到芘A4(C20H12)水平，并通过对PAH产率的分析，指出乙炔(C2H2)、丙炔(C3H3)、乙烯基乙炔(C4H4)以及含有奇数碳原子的环戊二烯自由基(C5H5)和茚基(C9H7)等物质对PAHs生成和生长起到重要作用。

该机理可以较准确计算基础燃料(PRF)和TRF火焰的着火延迟期、燃烧火焰中小分子(PAH前驱体C2H2、C3H4等)和PAHs的物质浓度。

通过与实验数据的比较表明，该机理在不同温度、压力、化学计量比下具有较好的性能。

由此分析，该机理对碳烟前驱物PAHs的预测性能是可靠的。

%A detailed reaction mechanism consisting of 287 species and 1569 reactions for gasoline surrogate fuels TRF (toluene reference fuels) with particular emphasis on the development of an accurate model for the formation of large polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) has been researched and developed in this study. Four different types of reaction pathway for the growth of the PAHs were added to the new mechanism with the largest chemical species of this mechanism being pyrene(C20H12). Species, such as acetylene (C2H2), propargyl (C3H3), vinylacetylene (C4H4), and hydrocarbons with odd number of carbon atoms, such as cyclopentadienyl (C5H5) and indenyl (C9H7), played an important role in the formation and growth of PAH molecules, based on the analysis of PAH rate of production. This mechanism could be used topredict the ignition delay timing, mole fractions of several smal important species, such as the PAH precursors C2H2 and C3H4, and mole fractions of the PAHs in the flames of the primary reference fuels (PRF) and TRF. Comparisons between the calculated and experimental results indicated the good predictability of this mechanism over a wide range of temperatures, pressures, and equivalence ratios. Results show that this TRF mechanism can be used to reliably predict the soot precursor PAHs.【期刊名称】《物理化学学报》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】10页(P1017-1026)【关键词】汽油参比燃料;甲苯;基础燃料;碳烟前驱物;多环芳香烃;化学动力学机理【作者】李艳荣;裴毅强;秦静;张淼【作者单位】天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津300072;天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津300072;天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津300072; 天津大学内燃机研究所，天津300072;天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津300072【正文语种】中文【中图分类】O6431 引言近年来,缸内直喷发动机以其良好的燃油经济性和瞬态响应特性备受业内青睐,然而由于其将燃油直接喷入缸内导致缸内燃油与空气混合时间缩短、局部混合气过浓和燃油湿壁现象,造成其碳烟生成量较进气道喷射发动机有显著增加,1-3由于排放法规对内燃机碳烟质量和数量排放的限制日益严格,发展精确的碳烟生成模型受到社会的广泛关注.研究发现,碳烟形成的最后环节是多环芳香烃(PAHs)的物理凝固,不能精确估计燃烧区域PAHs的物质浓度,便不能精确预测碳烟的体积分数、数浓度以及粒度分布.4,5因此,研究燃烧过程中PAHs的生长路径具有重要的指导意义.汽油由多种具有不同分子重量和化学结构的碳氢化合物组成,包括直链和支链的脂肪烃以及芳香烃,以汽油的真实组分模拟燃料燃烧尤为复杂,因此,一般采用汽油参比燃料替代真实汽油进行研究.汽油参比燃料TRF(toluene reference fuels)即正庚烷、异辛烷、甲苯的混合物,它们是最主要也是最简单的汽油参比燃料.甲苯属于芳香烃,芳香烃与正庚烷和异辛烷相比,更容易促进碳烟和PAH生成,是汽油的重要组分.5-7而基础燃料(PRF)仅为正庚烷和异辛烷的混合物,并未考虑芳香烃在生成碳烟方面的贡献,因此,采用TRF为燃料研究PAH和碳烟生成比采用PRF为燃料更合理.文献5-10发展的TRF机理均得到着火延迟期、层流火焰速度和物质浓度(如乙炔和苯)实验数据的有效校正.而以上机理中只有Blanquart7和Marchal10等提出的机理验证了燃烧过程中大PAHs的物质浓度.Blanquart7和Marchal10等提出的机理是近期发展的研究汽油参比燃料碳烟前驱物的机理,二者均将PAH生成机理发展到芘(A4)水平,并且得到不同火焰环境中小分子碳氢化合物和苯浓度的验证,然而二者均将HACA(hydrogenabstraction-C2H2/C2H4-addition)机理作为PAH生长的主要路径,导致正庚烷火焰中苯(A1)-A4(尤其是A4)物质浓度预测结果较实验值低很多.因此,亟待发展精确的PAH生长模型.为了研究汽油参比燃料TRF燃烧过程中PAHs的生成机理,本文在前人的研究基础上提出一个包括287种组分和1569个反应的详细化学反应动力学机理,在不同火焰环境中进行定性和定量的实验验证并分析各条反应路径对于PAH生成的贡献率.2 机理的构建本文构建的PAH生成机理包含三部分.第一部分中机理以TRF着火氧化开始,主要参考Andrae等9发展的包含137种物质、633个反应的半详细机理(简称Andrae机理).Andrae机理在700-1300 K,1-5 MPa范围内得到激波管、快压机和定容燃烧弹等实验数据的有效验证.本文主要针对PAH生长机理的构建对Andrea机理中甲苯部分进行修正,添加了Qi等11提出的机理中的环戊二烯自由基C5H5、茚基C9H7、C6H4CH3等26种组分和228个反应,引入的C5H5和C9H7物质是PAH生长的关键组分.第二部分是脂肪烃和芳香烃之间的交叉反应,研究表明,烷烃、烯烃和芳烃之间的交叉反应可以解释添加甲苯到PRF燃料,导致PRF 的着火延迟期发生较大变化的现象.为得到较为准确的模型并且为后续研究交叉反应对PAH生成的影响做准备,本文应用较为详细的交叉反应,为此加入24个来自Sakai与其合作者8,12提出的机理中的交叉反应,主要包括三类:(1)物质脱氢反应,RH+Q⇌R+QH,RH代表甲苯、苯和苯甲醛,QH代表正庚烷、异辛烷、C3H6和i-C4H8;(2)烷烃和甲苯各自脱氢后其自由基之间的重组反应,此外,C6H5CH2与烯烃自由基C2H3和C3H5的反应也加入该机理;(3)苯基自由基与烯烃反应,主要为β断裂与合成反应,如C6H5+C2H4⇌styrene+H,同时保留了Andrae等9机理中的12个交叉反应,表1为本文中的交叉反应.机理第三部分为PAH生成及生长机理.甲苯燃料的引入增加了PAH生长的路径,其中多个反应对PAH生长起关键作用.本文使用的PAH生长路径主要参考Blanquart机理7的四种路径:(1)第一条路径为熟知的HACA机理,六个碳原子构成的芳香环一般由芳香烃自由基成功添加两个乙炔分子或乙烯形成;13(2)第二条路径是将炔丙基C3H3加成到相应的芳烃替代物,14,15如炔丙基C3H3加成到苯甲基形成A2:A1CH2+C3H3⇌A2+H2;(3)第三种路径是芳香烃自由基加成乙烯基乙炔,随后直接环化形成PAH,16,17如A1―+C4H4⇌A2+H;(4)PAH生长的最后路径为环戊二烯自由基C5H5自合成反应形成A2或者环戊二烯自由基C5H5与茚基C9H7形成A3.反应C5H5+C5H5→A2+2H,首次由Marinov等18提出,被认为是A2生长的关键路径. 此外,本文参考Raj等5机理对A1-A4物质的生长路径进行补充.A1-A4各物质的主要生长路径如下:A1物质的生成路径主要为炔丙基(C3H3)的合成以及C2Hx与C4Hy的合成作用,同时,引入C5H5CH3和C5H4CH3两种来自甲苯燃烧的组分,2条A1生成路径,即C5H4CH2⇌A1和C5H4CH2⇌A1―+H;5,19在前人提出的HACA生长机理的基础上,增加25条A2的生长路径,其中环戊二烯基C5H5自合成作用是A2生长的重要反应,此外添加了苯基、苯甲基和C3物质生成A2的反应路径,如C6H5CH2+C3H3=C10H10,C10H10+H=C10H9+H2,C10H9+H=A2+H2;5,11本文引入三条A3生长的新路径,一条为苯甲基的自合成作用,一条为C9H7+C5H5→A3+2H,5,11一条为C2或C3物质添加到烷基萘或其自由基的反应.与A3的生成路径类似,A4生成路径添加了烷基苯与奇数个碳原子物质 C5H5或C9H7的反应,C6H5CH2+C9H7→A4+2H2,A2CH2+C5H5→A4+2H2以及C9H7+C9H7→A4+C2H2+H2.5,20图1为机理中PAHs和四种重要的芳香烃结构示意图.表1 本文中的交叉反应Table 1 Cross reactions used in this paperThe species with the suffix of S,T,A,or 1,2 are isomers which are different in dehydrogenation location.STYR:A1CH＝CH2,CJO:―C＝OReactionC6H5CH3+C3H5-S=C6H5CH2+C3H6 C6H5CH3+C3H5-T=C6H5CH2+C3H6 A1CHO+C7H15-1=C6H5CJO+C7H16 A1CHO+C7H15-2=C6H5CJO+C7H16 A1CHO+AC8H17=C6H5CJO+i-C8H18 A1CHO+C4H7-S=C6H5CJO+i-C4H8 A1CHO+C3H5-A=C6H5CJO+C3H6 A1CHO+C3H5-S=C6H5CJO+C3H6A1CHO+C3H5-T=C6H5CJO+C3H6 A1CHO+C2H3=C6H5CJO+C2H4A1―+C2H4=STYR+H A1―+C3H6=STYR+CH3 A1+C4H7-S=A1―+i-C4H8A1+C3H5-A=A1―+C3H6 A1+C3H5-S=A1―+C3H6 A1+C3H5-T=A1―+C3H6 A1+C2H3=A1―+C2H4 A1―+AC3H4=C6H5CH2+C2H2A1―+AC3H4=C9H8+H No.1234567891 0 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Reaction C7H15-1+C6H5CH3=C6H5CH2+C7H16 C7H15-2+C6H5CH3=C6H5CH2+C7H16 i-C8H18+C7H15-1=C7H16+AC8H17 i-C8H18+C7H15-2=C7H16+AC8H17 AC8H17+C6H5CH3=C6H5CH2+i-C8H18 A1―+C7H16=C7H15-1+A1 A1―+C7H16=C7H15-2+A1 A1―+i-C8H18=AC8H17+A1 C6H5CH2OO+C7H16=C6H5CH2OOH+C7H15-1C6H5CH2OO+C7H16=C6H5CH2OOH+C7H15-2C6H5CH2OOH=A1CH2O+OH C6H5CH2OO+i-C8H18=C6H5CH2OOH+AC8H17 i-A1C2H2+H=STYR i-A1C2H2+O2=C6H5CJO+CH2O C6H5CH2+AC3H4=C6H5CH3+C3H3C6H5CH2+AC3H4=A1C2H4+C2H2 C6H5CH2+AC3H4=C10H10+HC6H5CH3+C4H7-S=C6H5CH2+i-C4H8 C6H5CH3+C3H5-A=C6H5CH2+C3H6 No.20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 383 机理验证文章主要以着火延迟期、火焰中重要的小分子及PAHs的物质浓度为目标验证机理的适用性.3.1 着火延迟对着火延迟期的准确预测是检验化学反应动力学机理有效性的重要标志,该部分工作主要在激波管中展开.激波管中由于是简单的一维均匀流动,采用预混燃料情况下,可以实现燃烧过程中化学动力学的单独研究,因此是研究着火延迟的首选设备.计算使用化学反应动力学程序CHEMKIN PRO,21并在定容、均值绝热的定容燃烧弹条件下进行.本文着火定义为OH最大物质浓度出现的位置.实验研究了温度为700-1350 K条件下着火延迟的问题,本文对PRF、甲苯和TRF 的着火延迟均做适当验证以说明机理的广泛适用性.3.1.1 PRF图2-4显示了不同压力和化学计量比条件下,正庚烷、异辛烷和一定混合强度的PRF的着火延迟期与温度的变化关系,并与Fieweger等22得到的实验结果进行比较.图2中比较了正庚烷着火延迟的模拟结果与激波管实验数据,由图可知,正庚烷在中间温度区域有明显的负温度系数(NTC)行为,机理预测结果在负温度系数区与实验结果存在一定偏差,最大误差为41%,但模拟结果能很好地反映着火延迟期的变化趋势,与实验结果保持较好的一致性.图3显示异辛烷计算结果与实验结果数值非常接近,并在720-870 K的温度范围内表现出明显的负温度系数行为,该机理对温度和化学计量比表现得较敏感,能很好地预测不同压力和化学计量比条件下温度对着火延迟期的影响.图4是辛烷值为60、80、90的三种基础燃料在压力为4 MPa,化学计量比为1.0条件下着火延迟的模拟结果与实验结果比较.由图可知,机理对NTC区域的模拟结果较实验值偏低,但模拟结果可以很好反映着火延迟随温度的变化趋势,并充分体现出着火延迟随着辛烷值的增加而增加,这与实验结论保持一致,整体误差均在36%以内.图1 机理中重要物质的分子结构示意图Fig.1 Structures of important species in thismechanism(a)benzene(A1);(b)naphthalene(A2);(c)phenanthrene(A3);(d)pyre ne(A4);(e)toluene;(f)benzyl radical;(g)cyclopentadienyl radical;(h)indenyl radical图2 不同化学计量比(ϕ)下实验(exp)22与计算(mod)中初始温度对正庚烷着火延迟的影响的比较Fig.2 Comparison of experimental(exp)22andcalculation(mod)results for the influence of initial temperature on n-heptane ignition delay at different equivalent ratios(ϕ)图3 不同化学计量比下实验22与计算中初始温度对异辛烷着火延迟的影响的比较Fig.3 Comparison of experimental22and calculation results for the influence of initial temperature on isooctane ignition delay at different equivalent ratios图4 实验22与计算中初始温度对不同基础燃料着火延迟的影响的比较Fig.4 Comparison of experimental22and calculation results for the influence of initial temperature on ignition delay of different primary reference fuelsThe numbers behind PRF not only represent the volume fraction of i-octane,but also represent the octane number of the mixture.3.1.2 甲苯燃料图5为甲苯着火延迟期的模拟结果与Shen等23的实验结果对比图,由图可知,该机理可以很好地捕捉到由于温度和混合强度变化而导致的着火延迟期的改变,机理对浓甲苯火焰具有较好的预测能力,对于ϕ=1的甲苯火焰,机理能很好地预测中高温区的着火延迟,对于低温火焰,模拟结果比实验结果略小.对甲苯氧化的反应路径分析得到,低温阶段,甲苯主要与OH和C6H5O反应生成苯甲基,苯甲基与O2分子生成C6H5CH2OO,随后发生的反应C6H5CH2OO⇌C6H5CHO+OH是甲苯火焰低温阶段OH的主要来源,而生成OH的另外两个重要反应H2O2=2OH和H+O2=O+OH仅在高温阶段起作用.苯甲基的分支反应C6H5CH2+HO2=A1CH2O+OH,对甲苯火焰高压条件下的着火很敏感,是控制甲苯火焰中间温度区域着火延迟的关键反应.图5 不同化学计量比下实验23与计算中初始温度对甲苯着火延迟的影响的比较Fig.5 Comparison of experimental23and calculation results for the influence of initial temperature on toluene ignition delay at different equivalent ratios3.1.3 TRF很显然,机理对单一燃料具有较强的适用性,对混合燃料不一定适用.因此,本文进一步验证机理对TRF着火延迟期的适用性.选取两组不同配比的TRF与Gauthier等24的实验结果进行比较.燃料配比见表2,图6和图7分别为两种参比燃料在化学计量比为1,3.04 MPa压力条件下着火延迟期的模拟结果与实验结果的对比.由图可知,两种参比燃料着火延迟期计算值对实验值的预测结果达到很好的吻合,最大误差均在48%以内,由于缺乏两种参比燃料在低温条件下的激波管实验数据,因此,该机理在低温条件的适用性有待进一步的验证.Vanhove等25和Sakai与其合作者8,12的研究表明,甲苯加入PRF主要起到降低混合物活性的作用,当温度T>1100 K,甲苯起到降低异辛烷着火延迟期的作用,但对正庚烷着火延迟的加速效果并不明显.并指出丙二烯与苯基和苯甲基的交叉反应对异辛烷和甲苯混合物的氧化起到重要作用,因此,本文引入丙二烯与苯基和苯甲基的交叉反应A1―+AC3H4=C6H5CH2+C2H2,A1―+AC3H4=C9H8+H,C6H5CH2+AC3H4=A 1C2H4+C2H2和C6H5CH2+AC3H4=C10H10+H,同时添加C6H5CH2OO+C7H16=C6H5CH2OOH+C7H15-1和C6H5CH2OO+C7H16=C6H5CH2OOH+C7H15-2等脂肪烃和芳香烃之间的交叉反应以增强机理对TRF低温阶段着火延迟的预测能力,并为后续交叉反应对PAH 生成影响的研究做准备.表2 模拟所用的TRF燃料配比(体积分数)Table 2 Fuel proportion(volume fraction)of the TRF used in the simulationRON:research octanenumber,MON:motor octane numberFuel AB MON 85 85 n-Heptane 17 17 i-Octane 63 69 Toluene 20 14 RON 88 87图6 实验24与计算中初始温度对燃料A着火延迟的影响的比较Fig.6 Comparison of experimental24and calculation results for the influence of initial temperature on surrogateAignition delay图7 实验24与计算中初始温度对燃料B着火延迟的影响的比较Fig.7 Comparison of experimental24and calculation results for the influence of initial temperature on surrogate B ignition delay通过上述计算结果与实验结果的比较可知,本文提出的TRF化学反应动力学机理对相关实验的着火延迟期具有很好的预测能力,并且对单一燃料和混合燃料都具有广泛的适用性.3.2 物质浓度前面部分已验证机理对着火延迟和层流火焰具有较好的适用性,为验证机理对火焰物质浓度的预测能力,本文主要参考国外专家的验证方法,对混合组分的单一燃料物质浓度进行验证,因而本文选取引用率较高的两组正庚烷火焰进行研究.Blanquart 等7研究发现,燃烧模式(湍流或层流)对A1的生成途径的影响不大,物质结构是改变A1生成途径的关键因素.因此,本文选取的火焰为预混层流火焰,使用化学反应动力学程序CHEMKIN PRO21进行模拟计算,火焰参数如表326,27所示.3.2.1 小分子物质浓度本文以PAH前驱物如C2H2、C2H4、AC3H4、PC3H4和A1等为研究对象验证其物质浓度,主要原因在于C2H2是PAH的重要生长路径(HACA机理)的关键物质且其主要来自C2H4火焰,C2H2和C3H3是生成A1的重要前驱物,AC3H4和PC3H4是C3H3的重要来源.因此,能否精确预测 C2H2、C2H4、AC3H4、PC3H4和 A1物质浓度是该模型预测PAH的关键.图8(a-d)为模拟正庚烷A火焰中小分子的物质浓度随燃烧火焰高度的变化关系,并与Marchal等10提出的机理(简称Marchal机理)进行比较.HAB代表火焰高于燃烧器表面的位置.由图可见,模拟结果与实验结果在一定程度上达到较好的吻合.图8(a)反映燃料和氧化剂燃烧过程的消耗情况,模拟值和实验值在很大程度上达到良好的一致性.图8(b,c)分别为C2物质和C3物质的模拟值与实验值的对比.由图可知,C2物质的模拟值与实验值吻合较好,C2H2和C2H4物质仅在最大物质浓度值处与实验值有较大偏大,最大误差为30%.机理对C3物质最大物质浓度的预测值偏低,模拟结果只能很好反映整个燃烧过程中物质浓度变化趋势但缺乏准确预测最大物质浓度的能力.后续研究中,将进一步校正机理对C3物质的预测能力.从图8(d)可以看出A1物质模拟结果与实验结果在曲线的趋势上达到良好的一致,且最大物质浓度的偏差不大.图9(a,b)为正庚烷A 火焰A1和C3H3物质绝对产率分析.由图可知,在正庚烷火焰中,C3H3在生成A1的过程中起主导作用.实验缺乏对C3H3物质浓度的测定但由图9(b)得出C3物质及C2H2为C3H3的重要前驱物,因此,机理对C3H3物质预测性能可由C2H2、C3物质和A1物质浓度间接反映.表3 层流火焰的测试条件Table 3 Test conditions of premixed laminar flamesFlame n-heptaneA n-heptane B ϕ 1.9 2.1 Composition(molar ratio)/%fuel 3.98 5.5 O2 23.01 28.79 N2orAr 73.01 65.71 Gasvelocity/(cm·s-1)4.98 5.17 Ref.26 27由于缺乏TRF火焰的实验数据,本文无法验证机理对TRF小分子的适用性,随着课题的展开,后续将尝试TRF的相关实验以验证机理对TRF燃料小分子的预测性能. 3.2.2 PAHs物质浓度本文以正庚烷B火焰为研究对象验证机理对PAHs的预测能力,图10为模拟的正庚烷火焰中PAHs物质浓度随着火焰高度变化曲线与实验结果27的对比并与Marchal机理进行比较.前文已提到Marchal机理将PAH生成机理发展到A4水平并得到多个层流火焰的小分子碳氢化合物及苯的物质浓度验证.模拟采用层流火焰燃烧器模型.实验过程中采用取样探头在燃烧器上方1 cm内取样,取样探头的介入会破坏火焰的速度场和温度场,并且在近燃烧器上表面几毫米处取样探头和燃烧器表面可能发生相互作用,该区域的实验值存在一定误差,被称为是问题区域,因此,较大HAB处模拟结果与实验结果的对比更具有实际意义.由图可知PAH的预测在一定程度上与实验结果达到良好的吻合,HAB<0.6 cm范围,A1-A4浓度预测结果总体上比实验值偏低,A1、A3和A4物质浓度在HAB=0.6 cm以后与实验结果达到一致,A2物质浓度与实验有一定偏差,因此,相应的PAH生成机理还需进一步校正.由于甲苯燃料的引入,使得PAHs生成机理有所更新且理论上更符合实际PAH生成过程,从图中新机理与Marchal机理对比可得到相同结论,该机理对PAHs预测能力较Marchal机理有明显提高.图8 正庚烷A火焰中小分子物质浓度曲线随火焰高度的变化关系Fig.8 Mole fraction profiles of small hydrocarbons in C7H16premixed flameAas a function of height above the burnerThe experiment26results are shown by spot,the simulation results from the new and the Marchal mechanism are shown by solid and dash lines,respectively.HAB:height above the burner 图9 A1和C3H3物质产率(v)Fig.9 Rates of production(v)of A1 and C3H3图10 正庚烷B火焰中PAH物质浓度随火焰高度的变化关系Fig.10 Mole fraction profiles of PAHs in C7H16premixed flame B as a function of height above the burnerThe simulation results from the new mechanism and the base mechanism are shown by solid and dashed lines,respectively,the experiment27results are shown by spot.为分析新加入的四种反应路径对PAH生成起到的作用,下面对PAH产率进行分析.3.3 各反应路径对PAH生成贡献的分析本文3.2.1部分已对A1物质的产率进行分析,并已证实在正庚烷火焰中,炔丙基C3H3自合成反应是A1生成的唯一关键路径.Marchal等10指出C3物质反应路径在异辛烷火焰中比在正庚烷火焰中更为重要,如:C3H4+H=C2H2+CH3,以及反应C3H6+H=C2H4+CH3(仅存在异辛烷火焰中),并且指出C2H2是生成C3H3的关键物质,在此,对A1的路径分析不再赘述.图11 A2,A3和A4的绝对产率图Fig.11 Absolute rates of productionofA2,A3,andA4(a)rate of production of all reaction products A2,(b)rate of production of reaction products A2 except those mainly H abstraction reactions,(c)rate of production of all reaction products A3,(d)rate of production of reaction products A3 except those mainly H abstraction reactions,(e)rate of production of all reaction products A4,(f)rate of production of reaction products A4 except those mainly H abstraction reactions.图11是对A2、A3、A4绝对产率分析图,模拟正庚烷B火焰条件下PAH生成,采用能量方程求解反应温度.由图可知,三种芳香烃的自由基通过使H2、CH4、C3H4脱氢的反应更容易生成对应的PAH,且随着反应温度的升高,各反应速率发生较大变化.从图11(b)可知,在近火焰燃烧器表面低温处,甲苯自由基加成C2H4以及苯自由基加成C4H4的反应是脱氢反应之外生成A2的重要路径,同时C5H5的自合成反应、加成C2物质的反应以及C10H9加氢反应对A2的生成也有较大的贡献.从图11(c)(A3反应)可以明显看出芳香烃自由基加氢反应与其他反应生成A3产率的差距,分析图11(c,d),得到以下结论.本文添加的A2CH2加成C3H3的反应以及茚基C9H7与环戊二烯自由基C5H5对A3的贡献非常大,是A3生长的重要途径.此外,萘基加成C4H4的反应以及联苯经过HACA机理生成A3的反应都对A3起到重要作用且在中等温度反应较活跃,A2CH2与C3物质的反应对反应温度不敏感. 与A2、A3一样,大部分的A4来自其自由基的加氢反应,由图11(f)分析得到,大部分生成A4的路径在中高温度下较活跃,中低温度区,主要为A4的自由基与C3H4、CH4和H的反应.反应2C9H7→A4+C2H2+H2在低温区并不活跃,而在高温区成为生成A4的关键反应,茚基C9H7与苯甲基C6H5CH2的反应以及芳香烃加成C5H5的反应对A4的生长都具有较大贡献,该部分反应路径是Marchal机理没有的.通过反应路径和产率的分析,了解到各反应路径对PAH生长起到的作用,验证了前文提到的四种PAH生长路径的重要性,并得出含奇数碳原子的碳氢化合物C5H5和C9H7对PAH生长起到关键作用.各反应路径对PAH生长的贡献有待于在不同火焰环境中进一步分析.4 结论(1)构建了一个适用于TRF燃烧过程中PAH生成机理的详细化学反应动力学模型,包括287种组分和1569个反应.该详细机理针对不同混合强度、化学计量比、温度和压力条件下的PRF和TRF,计算得到的着火延迟期与实验结果达到很好的吻合,其中正庚烷、异辛烷或其自由基与甲苯及其自由基之间的交叉反应提高了机理对TRF燃料着火延迟期预测的准确性.(2)机理模拟两种层流火焰的结果表明,PAH前驱物C2H2、C2H4等物质以及PAHs(A1-A4)的物质浓度曲线的模拟结果与实验结果达到良好的一致性,引入新的PAH生成路径,使得新机理对PAH物质浓度的预测能力较之前机理有明显增强. (3)通过对PAH产率的分析,指出乙炔(C2H2)、丙炔(C3H3)、乙烯基乙炔(C4H4)以及含有奇数碳原子的环戊二烯自由基(C5H5)和茚基(C9H7)物质对PAHs生成和生长起到重要作用.References(1) Li,J.;Gong,Y.F.;Li,W.;Chen,H.E.;Liu,J.Y.;Li,J.C.;Li,K.;Dou,H.L.Journal of Xi'an Jiaotong University 2010,44(7),9.[李俊,宫艳峰,李伟,陈海娥,刘金玉,李金城,李康,窦慧莉.西安交通大学学报,2010,44(7),9.]doi:10.7652/xjtuxb201401001 (2) Gao,J.H.;Li,Y.;Gao,J.D.;Liu,S.X.;Qin,K.J.Journal of JilinUniversity(Engineering and Technology Edition)2010,40,947.[高俊华,李淯,高继东,刘双喜,秦孔建.吉林大学学报(工学版),2010,40,947.](3) Pan,S.Z.;Song,C.L.;Pei,Y.Q.;Yuan,D.;Wu,W.L.Journal of Tianjin University(Science and Technology Edition)2013,7,629.[潘锁柱,宋崇林,裴毅强,原达,吴威龙.天津大学学报(自然科学与工程技术版),2013,7,629.](4) Wang,H.;Frenklach,bust.Flame 1997,110,173.doi:10.1016/S0010-2180(97)00068-0(5) Raj,A.;Prada,I.D.C.;Amer,A.A.;Chung,bust.Flame2012,159,500.doi:10.1016/bustflame.2011.08.011(6)Andrae,J.C.G.;Head,bust.Flame2009,156,842.doi:10.1016/bustflame.2008.10.002(7) Blanquart,G.;Pepiot-Desjardins,P.;Pitsch,bust.Flame2009,156,588.doi:10.1016/bustflame.2008.12.007(8)Sakai,Y.;Miyoshi,A.;Koshi,M.;Pitz,bust.Inst.2009,32,411.doi:10.1 016/j.proci.2008.06.154(9)Andrae,J.C.G.;Brinck,T.;Kalghatgi,bust.Flame2008,155,696.doi:10.1016/bustflame.2008.05.010(10) Marchal,C.;Delfau,J.L.;Vovelle,C.;Moréac,G.;Mounaim-Rousselle,C.;Mauss,bust.Inst.2009,32,753.doi:10.1016/j.proci.200 8.06.115(11) Zhang,L.;Cai,J.;Zhang,T.;Qi,bust.Flame2010,157,1686.doi:10.1016/bustflame.2010.04.002(12) Sakai,Y.;Ozawa,H.;Ogura,T.;Miyoshi,A.;Koshi,M.;Pize,W.J.Effects of Toluene Addition to Primary Reference Fuel at High Temperature.In Powertrain&Fluid Systems,SAE Internal,Rosemont,lllinois,Oct.29-Nov.1,2007.(13)Frenklach,M.;Wang,bust.Inst.2002,29,2307.doi:10.1016/S1540-7489(02)80281-4(14) D′Anna,A.;Kent,bust.Flame 2003,132,715.doi:10.1016/S0010-2180(02)00522-9(15) McEnally,C.S.;Pfefferle,L.D.;Atakan,B.;Kohse-Hinghaus,K.Prog.Energy Combust.Sci.2006,32,247.doi:10.1016/j.pecs.2005.11.003(16)Moriarty,N.W.;Frenklach,bust.Inst.2000,28,2563.doi:10.1016/S0 082-0784(00)80673-6(17)Aguilera-Iparraguirre,A.J.;Klopper,W.J.Chem.TheoryComput.2007,3,139.doi:10.1021/ct600255u(18)Marinov,N.M.;Pitz,W.J.;Westbrook,C.K.;Castaldi,M.J.;Senkan,bust.Sci.Technol.1996,116,211.(19) Sharma,S.;Green,W.H.J.Phys.Chem.A2009,113,8871.doi:10.1021/jp900679t(20) Slavinskaya,N.A.;Frank,bust.Flame2009,156,1705.doi:10.1016/bustflame.2009.04.013(21) Kee,R.J.;Rupley,F.M.;Miller,J.A.;Coltrin,M.E.;et al.CHEMKIN PRO,Release 15112;Reaction Design:San Diego,2011.(22) Fieweger,K.;Blumenthal,R.;Adomeit,bust.Flame1997,109(4),599.doi:10.1016/S0010-2180(97)00049-7(23)Shen,H.P.S.;Vanderover,J.;Oehlschlaeger,bust.Inst.2009,32,16 5.doi:10.1016/j.proci.2008.05.004(24) Gauthier,B.M.;Davidson,D.F.;Hanson,bust.Flame2004,139,300.doi:10.1016/bustflame.2004.08.015(25) Vanhove,G.;Petit,G.;Minetti,bust.Flame2006,145,512.doi:10.1016/bustflame.2006.01.002(26)Bakali,A.E.;Delfau,J.L.;Vovelle,bust.Sci.Technol.1998,140,69.doi:10.108 0/00102209808915768(27) Inal,F.;Senkan,bust.Flame 2002,132,16.。

固体燃料燃烧产生多环芳烃及含氧多环芳烃排放因子与排放特征的研究

固体燃料燃烧产生多环芳烃及含氧多环芳烃排放因子与排放特征的研究固体燃料燃烧是大气污染重要来源之一，其排放物中的多环芳烃及含氧多环芳烃，是致癌物质和毒性较高的有机污染物。

因此，研究固体燃料燃烧产生的多环芳烃及含氧多环芳烃排放因子及排放特征，对于空气质量监测、评价及治理具有重要意义。

本文将从多角度综述该方面的研究成果及现状。

一、多环芳烃及含氧多环芳烃排放因子1、影响因素固体燃料燃烧产生的污染物主要受到燃料种类、供氧方式、燃烧温度、燃烧时间和燃烧器型号等多种因素的影响，其中，燃料的种类是影响多环芳烃和含氧多环芳烃排放因子的重要因素。

2、研究方法研究多环芳烃及含氧多环芳烃排放因子的方法主要有实验室燃烧试验、室内模拟实验、萃取分析等方法。

其中实验室燃烧试验是在特定条件下模拟固体燃料燃烧过程，通过质谱分析等手段测定产物中的多环芳烃及含氧多环芳烃含量；室内模拟实验则是对固体燃料燃烧过程中的放气进行模拟，并测定产物中污染物的含量；此外，萃取分析则可以有效地从燃烧废气中提取多环芳烃及含氧多环芳烃。

3、排放因子研究进展国内外研究表明，截至目前，关于多环芳烃及含氧多环芳烃排放因子的研究已经较为全面，同时也涌现出一批具有代表性的研究成果。

以报道的真空烧结炉中多环芳烃和氧化多环芳烃排放因子为例，其中秦飞等（2011）采用了实验室燃烧试验方法，测定了六种不同原材料的排放因子，发现氧化多环芳烃的排放因子在5.31-29.59 μg/g范围内，而多环芳烃排放因子的范围则更广，为23.88-297.24 μg/g；而李立昕等（2013）则采用了室内模拟实验方法，研究了不同机械加工厂的排放情况，发现多环芳烃和含氧多环芳烃排放因子分别为4.77μg/g和8.73 μg/g。

二、多环芳烃及含氧多环芳烃排放特征1、排放通量多环芳烃和含氧多环芳烃的排放量与燃料燃烧的质量及排放时间、燃烧效率、燃料中多环芳烃和含氧多环芳烃的含量等因素有关，一般而言，燃料中多环芳烃和含氧多环芳烃的含量较高，排放通量也较高。

冷起动两次喷油直喷汽油机的缸内可视化与排放

冷起动两次喷油直喷汽油机的缸内可视化与排放宫艳峰;宋志平;李显;张连方;窦慧莉;李华;夏春雨;于拓舟【摘要】以可视化方法,试验研究了直喷(GDI)汽油机冷起动工况燃油两次喷射策略的污染物排放.采用光学单缸机和两台高速摄像机,同时从相互垂直的两个方向,记录燃油在气缸内的喷雾与燃烧过程,以燃烧分析仪分析燃烧稳定性,通过碳烟瞬态采集系统,分别用CLD500型和HFR500型火焰离子化检测仪(FID),对碳烟、NOx和HC进行记录分析.结果表明:在冷起动工况,第2次喷油正时过晚,燃油撞击活塞顶形成油膜,雾化不充分,会导致碳烟排放过高;第2次喷油正时提前,燃烧稳定性提高;增加第一次喷射的燃油质量比,可改善碳烟、NOx和HC排放,但略降低燃烧稳定性.%Pollutant emissions for a Gasoline Direct lnjection (GDl) engine with double injection at cold start incylinder process were investigated using a visualization method. The spray and combustion images in an optical single cylinder engine were recorded simultaneously from two directions perpendicular to each other utilizing two high-speed cameras. A combustion analyzer and a micro-soot-sensor were used to analyse combustion stability and soot emission. A CLD500 type fast NOx system and a HFR500 type fast Flame lonization Detector (FlD) system were used to sample nitrogen oxide and hydrocarbon emission. The results show that the main reason for high soot emission caused by impinging more fraction fuel on piston crown and forming oil film under cold start condition using delayed second injection timing. While, advancing second fuel injection improves combustion stability. lncreasing first injection fraction decreasesthe emissions of soot, NOx and HC with a slight negative effect on the combustion stability.【期刊名称】《汽车安全与节能学报》【年(卷),期】2017(008)004【总页数】7页(P412-418)【关键词】汽油机;直喷(GDI);冷起动;两次喷射;燃烧稳定性;可视化;污染物排放【作者】宫艳峰;宋志平;李显;张连方;窦慧莉;李华;夏春雨;于拓舟【作者单位】中国第一汽车股份有限公司技术中心,长春 130011,中国;中国第一汽车股份有限公司技术中心,长春 130011,中国;中国第一汽车股份有限公司技术中心,长春 130011,中国;中国第一汽车股份有限公司技术中心,长春 130011,中国;中国第一汽车股份有限公司技术中心,长春 130011,中国;中国第一汽车股份有限公司技术中心,长春 130011,中国;中国第一汽车股份有限公司技术中心,长春 130011,中国;中国第一汽车股份有限公司技术中心,长春 130011,中国【正文语种】中文【中图分类】TK417+.4汽油直接喷射(gasoline direct injection, GDI)能对进入缸内的燃油量和喷油时刻进行精确控制，使喷油策略更加灵活，实现均质或分层燃烧，因而成为汽油机节能技术发展的主流路线[1-2]。

增压直喷汽油机部分负荷燃烧及排放特性试验研究

增压直喷汽油机部分负荷燃烧及排放特性试验研究代春雨;洪伟;黄恩利;苏岩;代志尧【摘要】在一台增压直喷汽油机上研究部分负荷下点火正时、喷油正时及喷油压力对发动机燃烧及排放特性的影响.结果表明,点火正时对发动机性能、燃烧相位及排放特性的影响很大;喷油正时对发动机性能及排放特性影响较大,但对燃烧相位的影响很小;喷油压力对发动机性能和燃烧相位影响较小,但对HC排放影响较为明显.在中小转速、部分负荷下,发动机最佳点火正时、喷油正时、喷油压力随负荷变化不明显,最佳喷油压力随转速上升而增大.【期刊名称】《汽车技术》【年(卷),期】2016(000)008【总页数】6页(P18-22,26)【关键词】增压直喷汽油机;燃烧;排放【作者】代春雨;洪伟;黄恩利;苏岩;代志尧【作者单位】吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,长春130025;吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,长春130025;河北中兴汽车制造有限公司,保定071000;吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,长春130025;吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,长春130025【正文语种】中文【中图分类】U464.1主题词：增压直喷汽油机燃烧排放缸内直喷技术是实现汽油机高效、清洁燃烧的一个有效途径［1～4］。

随着增压技术的不断进步，增压直喷汽油机成为现代汽油机技术发展的主流方向。

因此，针对增压直喷汽油机的相关研究也变得越来越重要。

近些年便有关于增压直喷汽油机部分负荷燃烧特性的相关研究。

胡军军等［5］对直喷汽油机的燃烧特性进行了详细的分析；付磊等［6］对增压直喷汽油机部分负荷燃烧特性的影响因素进行了研究。

但均未对发动机多个转速及负荷下的性能及最佳控制参数进行对比分析，因此有必要在不同转速及负荷下进行试验研究。

试验样机为一台1.4L 4缸增压直喷汽油机，其性能参数如表1所列。

图1为试验台架示意图。

试验台架采用了基于飞思卡尔自行开发的控制系统，可对点火正时、喷油正时、喷油压力等参数进行精确控制。

浅谈基于汽油机缸内直喷技术的发展与排放研究论文

浅谈基于汽油机缸内直喷技术的发展与排放研究论文浅谈基于汽油机缸内直喷技术的发展与排放研究论文随着石油资源越来越紧缺和近年来全球汽车总保有量日益增多,环境污染加剧,所以G D I技术的发展就是对排放控制必然的结果。

因为汽油的燃烧效率低,所以各大汽车制造企业都在研究, 采用不同途径来改进汽油的作功效率。

经过4 0多年的发展, 喷油器位于进气岐管内的汽油喷射(PFI)发动机现被广泛使用,其特点是:利用三效催化器的化学反应,稀有金属铂、钯、铑等与CO、HC和NOx等进行氧化、还原作用,变成无害的H 2O 、CO2、N2气体,排放到大气中,从而达到降低污染的目的,该汽油喷射缺点是:燃油经济性较差。

针对上述技术的限制,工程师开发出GD I技术,该技术的优势在于:在PFI技术的低排放基础上, 同时兼备有柴油喷射的负荷高时,燃油经济优良的特点;因此,近些年来,G D I发动机在高、中档轿车上逐渐使用,随装车数量的增加,制造成本的下降,G D I发动机会成为主流技术的代表,得以广泛应用。

1 GDI发动机特点与传统P F I的区别是:G D I发动机在压缩冲程中,通过安装在汽缸顶部的喷油器,将高压的汽油喷人气缸中, 汽油分子与缸内空气充分接触, 通过吸收进入空气的热量,得以蒸发;与P F I发动机的汽缸壁面吸热相比,混合气的温度大为下降,因此,GDI发动机进气状况明显改善, 发动机燃烧时的爆震现象也大为降低。

GDI发动机在传统P FI发动机基础之上,在控制原理和发动机构造都采取方案优化, 从而实现了燃烧机理和混合方式得以改进,达到节能和减排。

2 缸内直喷发动机分类及混合气原理( 1 )分层燃油喷射汽油机。

G D I系统,因为燃油是分层燃烧( F u e lStratified Injection)故又称为FSI系统。

FSI系统的诞生, 实现了汽油机能像柴油机一样直接喷射燃油,并迅速混合点火燃烧。

分层燃烧比传统的P F I发动机的燃烧效率高,由于取消了传统的节气门, 实现了电子控制,节流损失也减少、发动机的升功率也得以提高。

大气多环芳烃的排放与分布特征研究

大气多环芳烃的排放与分布特征研究近年来，随着人类工业化进程的不断加快，大气污染问题日益严重。

大气多环芳烃排放作为一种重要的污染源，对环境及人类健康带来了巨大影响。

因此，研究大气多环芳烃的排放源及其分布特征，对于环境保护和人类健康具有重要意义。

大气多环芳烃是一类由苯环（benzene ring）相互连接而成的有机化合物。

它们可以通过燃烧、挥发、气相反应等多种途径释放到大气中。

燃烧过程产生的多环芳烃主要来自于汽车尾气、工业烟囱排放和生物质燃烧等；挥发过程则与有机化合物的蒸发速率、温度、湿度等参数有关；气相反应主要发生在大气中，是由其他有机化合物的化学反应产生的。

首先，大气多环芳烃的排放源主要集中在工业区、交通区和城市区域。

工业区的排放源包括石化、钢铁、化工和电力等行业；交通区则主要是由汽车尾气排放产生的；城市区域则是综合了人类生活、工业生产和交通运输等多种因素的综合影响。

因此，针对这些主要排放源的控制措施，将有助于减少大气多环芳烃的排放。

其次，大气多环芳烃在大气中的分布特征也受地理和气候条件的影响。

有研究表明，沿着纬度的变化，大气中多环芳烃的浓度也会有所不同。

相对而言，赤道地区和低纬度地区的多环芳烃浓度更高，这可能是因为这些地区工业和交通活动较为集中。

此外，气候条件也会影响多环芳烃的分布。

比如说，湿度高的地区，由于多环芳烃与水分子之间的作用力较强，会导致多环芳烃的寿命较短，浓度较低。

此外，大气多环芳烃的排放还与时间变化有关。

随着工业化的发展，大气多环芳烃的排放量逐年增加，尤其是在工业和交通密集的城市地区。

然而，受到环保政策的影响，一些地区在减少大气多环芳烃排放方面取得了一定的成效。

例如，针对工业排放源的减排措施以及汽车尾气净化设备的应用，都可以有效地减少大气多环芳烃的排放量。

需要指出的是，大气多环芳烃的排放和分布特征研究，仍然存在一些问题和挑战。

首先，考虑到多环芳烃在大气中的复杂性和变化性，需要采用多种采样和分析方法来获取准确的数据。

石油炼制中多环芳烃的排放和消减特征研究

石油炼制中多环芳烃的排放和消减特征研究摘要：近年来，我国对油气资源的需求不断增加，石油炼制有了很大进展。

本文以典型炼油废水为研究对象，通过采样监测，结合炼油工艺特点分析了多环芳烃的产排和消减特征。

关键词：炼油废水；多环芳烃；排放特征；消减特征引言近年来，我国遭受严重的空气污染，尤其是采暖季期间出现的大范围雾霾天气更是影响了居民的生活质量。

长期以来，我国北方农村地区家庭的冬季取暖大部分以煤炭为主，由于受居民经济状况、生活习惯等因素的影响，这些地区多以高挥发性劣质烟煤，低效重污染的炉具为主，清洁煤和环保炉具的使用率较低，由于上述炉具与燃料的不完全燃烧排放的颗粒物及其中吸附的有毒多环芳烃物质对人体健康、大气环境均造成严重危害，据相关统计，民用燃煤（即提供农村居民生活所需的供暖、炊事功能的燃烧用煤）排放的颗粒物占到了燃煤排放总量的44%，多环芳烃占到了我国多环芳烃排放总量的19.6%。

1实验部分1.1样品采集本研究分别于2017年3、6、9、12月，采集某炼油厂正常工况下主要生产装置废水排放出口和污水处理场各处理单元出口的水样，总计7套装置、23个采样点，每个采样点每个季节采样1个，共92个样品，每个样品采样量为1L。

1.2样品前处理将收集有PM10的所有玻璃纤维滤膜剪成小块状，装入广口瓶中，向其中加入15ml二氯甲烷后放入超声波清洗器中超声2次，每次30min。

提取液一并转移到梨形瓶中，放入旋转蒸发仪上进行33℃水浴旋蒸，待旋蒸到5ml以下时，向梨形瓶中加入5－10ml的正己烷，待旋蒸到1ml左右时将旋蒸浓缩液转移到硅胶层析柱中进行净化，净化时要确保硅胶层析柱密实无气泡。

净化后的浓缩液转移至K-D浓缩瓶（鸡心瓶）后，放入氮吹仪中氮吹浓缩到1ml以下，用正己烷定容到1ml。

转移到样品瓶中，放入冰箱中－4℃冷藏保存。

1.3测定条件根据实验室建立的高效液相色谱测定炼化废水中16种多环芳烃（PAHs）的方法．利用AgilentEclipseXDB－C18色谱分离柱，以已腈和水为流动相，采用梯度淋洗和变化波长的紫外、荧光程序可测定炼化废水中恒量的16种PAHs。