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原文传递掺醇燃料发动机尾气中甲醛检测方法及其排放特性的研究

论文题名：	掺醇燃料发动机尾气中甲醛检测方法及其排放特性的研究
关键词：	汽车发动机;掺醇燃料发动机;甲醛排放;甲醛检测;排放特性
摘要：	随着石油资源的日益减少，甲醇作为汽车的代用燃料，在我国有着广泛的应用前景。但是，甲醇燃料存在的问题是甲醛排放，甲醛是甲醇不完全燃烧的产物，对人体健康和大气环境存在危害。那么，准确检测发动机掺烧甲醇时尾气中的甲醛含量，研究甲醛的生成机理，对控制甲醛排放、推广甲醇燃料、缓解能源危机有很重要的意义。由于甲醇的十六烷值低，在压燃式发动机上应用困难，针对此问题，本课题组提出了柴油/甲醇组合燃烧理论（diesel/methanol compound combustion，DMCC），对甲醇以压燃方式工作提供了可行的应用途径。为了大力推广DMCC燃烧模式，需要全面了解该燃烧模式的排放情况，HC、CO、NOx等常规排放物的检测已经做了大量研究，目前需要对甲醛等非常规排放物进行检测。本研究就是基于上述基础开展的，根据掺烧甲醇燃料时发动机尾气HC多，成分复杂等特点，对甲醛检测方法进行了建立。该检测方法采用2，4-二硝基苯肼的酸性饱和溶液作为吸收液，吸收尾气中的醛类化合物，然后用二硫化碳萃取，利用气相色谱仪进行分析。该方法具有高度特异性，经过在发动机尾气检测中大量试用研究，确定该方法适合检测发动机掺烧甲醇燃料时的甲醛排放。该检测方法使用SP3420气相色谱仪，FID检测器，固定相1.5％OV-101/CW.D（80～100目）、2m×6mm的玻璃填充柱。气相色谱条件：柱温180℃，汽化室温度270℃，检测器温度270℃；载气流速（N2）为30mL/min，氢气30mL/min，空气300mL/min；进样量：5μL。该法采用外标法定量，在12.5～250μg/mL的范围内呈现良好的线性关系；方法的检测限为0.45μg/mL，最低检出浓度为0.6mg/m3；样品平行测定标准偏差在4.8％以内，在已知浓度的样品中加入甲醛标准溶液，甲醛回收率为97.2％～99.2％。该方法适合检测掺醇燃料发动机尾气中的甲醛浓度。利用该检测方法分别对压燃式和点燃式发动机燃用掺甲醇燃料时尾气中的甲醛排放进行检测。对DMCC尾气中的甲醛进行检测，检测结果表明： ①与原机相比，DMCC燃烧模式甲醛排放显著增加，当甲醇掺烧比为25％时，甲醛排放在60×10-4以内，大约是原机的10倍，随着甲醇掺烧比的增加，甲醛排放逐渐增加； ②当发动机转速相同，甲醇掺烧比相同时，低负荷时甲醛排放最高，中负荷时甲醛排放最低，随着负荷的增加，甲醛排放又逐渐升高； ③氧化催化转化器对甲醛的净化效果不明显，甚至可以使甲醛排放增加，其转化效果与排气温度密切相关，当温度较低和较高时，可以使甲醛减少，当温度为300℃～410℃时，催化后甲醛排放反而增加； ④本研究采用两种甲醇喷射方式进行对比：连续喷射和顺序喷射。检测结果表明，采用顺序喷射方式后，甲醛排放比连续喷射降低5.0～32.5％，在低负荷下甲醛排放降低幅度较大。此外，本研究还在点燃式发动机上进行了实验，实验使用了M0、M10、M20、M30四种油料，对四种燃料的甲醛排放进行检测，结果表明：与M0相比，汽油-甲醇燃料甲醛排放增加2～3倍，在M30大负荷和全负荷时，甲醛排放剧增，几乎达到M0的7倍，但是经过催化处理后，甲醛接近零排放，对大气环境不造成危害。在点燃式发动机上，三效催化转化器对甲醛排放有良好的净化效果。
作者：	彭红梅
专业：	动力机械及工程
导师：	姚春德
授予学位：	博士
授予学位单位：	天津大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文