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汽油车冷起动挥发性有机物排放及生成机理的研究
| 论文题名： | 汽油车冷起动挥发性有机物排放及生成机理的研究 |
| 关键词： | 汽油机;冷起动;尾气排放;挥发性有机物;数值模拟 |
| 摘要： | 挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，VOCs)是汽油车主要有害排放物之一，对人体健康和大气环境危害很大，而冷起动阶段汽油车VOCs排放恶劣。本文在国内外学者研究基础上，开发了一种汽车尾气采集系统，采集并检测了汽车尾气中VOCs，包括多环芳香烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs)、羰基化合物(Carbonyl Compounds)、细粒子(nano-particulate)等，重点研究了其在冷起动阶段各工况的排放特性；同时，利用KIVA-3V软件，对冷起动工况下碳氢化合物(HC)生成机理及排放规律进行了模拟研究。论文主要研究工作和结果如下： 1.基于常规的汽车尾气检测平台，开发了汽车尾气采集系统，该系统在按国Ⅲ方法检测尾气常规排放的同时，可瞬时完成所需工况点的尾气采集，且能够连续采集多个工况点，便于对VOCs排放结果的分析、对比。根据汽油机尾气排放特点，针对不同组分的化学特性，设计了合理的尾气采集方案。 2.建立了汽油机VOCs主要有害排放物的前处理和检测方法，其中被检测PAHs的回收率大于90％，相对标准偏差均低于15％；醛酮类物质的平均回收率在96.07～99.99％，各衍生物的相对标准偏差为0.193～0.409％，具有较高的测试准确度，满足对于极低含量物质的检测。 3.汽油车起动工况下的VOCs排放量非常大，可达到10000ppm：按美国国家环保局(EPA)TO14、TO15标准，汽油车排放VOCs各组分中，芳香烃分担率很高，达50％左右，其中以甲苯、二甲苯、三甲苯等所占比例较大：尾气中含有多环芳香烃，气态且环数较少的PAHs排放较高，如萘、苊、菲、芴等二环或三环组分，占PAHs的98％左右；尾气中含大量细粒子，冷起动工况下直径小于1μm的粒子数量浓度可达到4.35x107个/cm3。 4.利用KIVA-3V软件，构建了一个新的异辛烷氧化反应的骨架机理和新的液滴碰撞模型(MIC)，并将其添加到KIVA-3V软件的动力学反应模块中，模拟了不同缸内温度下HC的生成情况，研究了点火提前角、进气温度、点火能量等因素对冷起动HC生成和排放的影响。模拟计算结果显示，适当减小冷起动时的点火提前角，增加后燃，能迅速的提高缸内温度，可减少冷起动HC排放；提高进气温度和加大点火能量也是降低冷起动下HC排放的可用措施。 |
| 作者： | 张铁臣 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 宋崇林 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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