论文部分内容阅读
本文以全气缸取样系统为基础,结合先进的仪器分析方法,研究了在柴油燃烧过程中气相/颗粒相多环芳香烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs）的分布特性。实验采用聚氨酯泡沫/树脂（PUF/XAD-2/PUF）吸附柱和玻璃纤维滤膜分别收集柴油燃烧过程中气相和颗粒相PAHs。由于柴油燃烧过程生成的PAHs在单一工作循环中位于超痕量水平,因此在气相色谱-质谱联用仪（Gas Chromatography - Mass Spectrometric, GC-MS）上选择了程序升温大体积进样方法（Programmed Temperature Vaporization, PTV）,并使用试验设计对PTV的进样参数进行优化,结果表明该方法能完全满足超痕量PAHs的分析要求。在此分析方法的基础上,使用CO2模拟废气再循环（EGR）,进一步研究了EGR对柴油燃烧过程中气相/颗粒相PAHs分布特性的影响。研究结果表明:1、使用PUF/XAD-2/PUF吸附柱及玻璃纤维滤膜对气相/颗粒相PAHs采样,回收率范围分别是71.83%～98.64%和86.41%～118.35%。采用2水平全因子设计和中心复合设计法优化PTV进样条件,分别对进样量为50μL和25μL两个条件下PTV参数进行优化,最终采取PTV进样量为25μL的分析方法,因子优化结果的综合合意性为0.83。PTV大体积进样与分流/不分流进样方式相比,既简化样品分析步骤,又不影响分离效果,25μL进样量时检出限提高3.8～59.2倍。2、柴油机在在整个燃烧过程中,总PAHs（滤膜+吸附柱上PAHs）的质量在有EGR的工况下随着燃烧的进行先增大后减小,无EGR的工况下先降低再升高,最后再降低。各工况燃烧结束时,总PAHs的质量在EGR率为19.5%时最低。3、在整个燃烧过程中,气相PAHs质量占总PAHs质量的95.15%以上,萘在气相PAHs中含量最多,占97.7%以上,其中燃烧初期和中期最易生成PAHs。燃烧进行时,低环数的萘、苊烯、苊、芴和菲的生成量较多;燃烧结束时,颗粒相PAHs中3环组分占33.5%～49.3%,其中以荧蒽和菲的含量最多,气相PAHs中含量最多的是萘,占99%以上。4、柴油机燃烧过程中,PAHs在气相的比例随着PAHs分子量的增加而降低。挥发性最强的PAHs主要存在于气相中,4环以上PAHs多吸附在颗粒上,而部分中间的3环和4环PAHs则在两相中均衡分布。燃烧结束时,各种PAHs在气相中的比例随EGR率的增加而降低。