[發明專利]一種降低汽油機納米級顆粒物多環芳香烴物質含量的方法

在審

• 申請號: 202010964448.0
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112065550A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 李銘迪;趙洋;許廣舉;胡焰彬;馮是全;李廣華
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院;蘇州東菱振動試驗儀器有限公司
• 主分類號: F01N9/00
• 分類號: F01N9/00;F01N3/01;F01N3/02;F01N3/022;F01N3/08;F01N3/18;F01N13/00;F02D41/00;F02D41/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張俊范

本發明公開了一種降低汽油機納米級顆粒物多環芳香烴物質含量的方法，步驟一、通過缸內實時壓力曲線及缸內實時溫度曲線判斷汽油機缸內燃燒狀態，在不同時期噴入醇類含氧燃料、噴入含氧燃料二甲醚或碳酸二甲酯或通入氧離子；步驟二、對排氣采用等離子體處理、OH自由基加熱處理及活性碳吸附；步驟三、判斷排氣過程中粒徑小于100nm的納米級顆粒濃度，進行靜電吸附處理、高溫氧化、返回步驟二以及由顆粒捕集器捕集過濾的方式對納米級顆粒物中多環芳香烴進行控制。通過本發明方法對發動機排氣的納米級顆粒物中的多環芳香烴含量，有明顯的降低效果。

技術領域

本發明涉及一種降低車輛顆粒物排放的方法，特別是涉及一種降低汽油機納米級顆粒物多環芳香烴物質含量的方法。

背景技術

目前針對汽油機顆粒物，從燃燒控制和排氣后處理兩個方面，分別提出了如均質充量壓燃(HCCI)和顆粒捕集器(GPF)等降低顆粒物排放的方法。新型燃燒方式(如HCCI)通過優化燃燒過程的方法，能夠避開顆粒物大量生成的溫度和當量比區域，實現顆粒物排放的大幅下降。但是，一方面，新型燃燒方式存在工況范圍狹窄的問題，另一方面，燃燒優化控制對于納米級顆粒物排放的降低效果有限。汽油機顆粒捕集器(GPF)對顆粒物排放的捕集效率能夠達到90％左右，可以有效地降低顆粒物排放。但是，顆粒捕集器在使用過程中存在一些問題，如捕集顆粒達到一定量時，排氣背壓升高，捕集效率下降、捕集器需要再生等。此外，對納米級顆粒物的捕集效率取決于捕集器的捕集原理、結構、材料等因素，無法實現對納米級顆粒物的高效捕集。

發明內容

針對上述現有技術的缺陷，本發明提供了一種降低汽油機納米級顆粒物多環芳香烴物質含量的方法，降低燃燒不容易控制、以及后處理裝置不容易捕集的納米級顆粒物中的多環芳香烴含量，從而降低可吸入的納米級顆粒物對人體的危害。

本發明技術方案如下：一種降低汽油機納米級顆粒物多環芳香烴物質含量的方法，包括以下步驟：

步驟一、通過缸內實時壓力P隨曲軸轉角的變化曲線及缸內實時溫度T隨曲軸轉角的變化曲線判斷汽油機缸內燃燒狀態，燃燒處于明顯燃燒期時且缸內溫度超過第一溫度閾值時，噴入醇類含氧燃料；燃燒處于補燃期時且缸內氧濃度不高于第一氧濃度閾值時噴入含氧燃料二甲醚或碳酸二甲酯；燃燒處于補燃期、缸內溫度曲線出現拐點且缸內溫度不低于第二溫度閾值時通入氧離子；

步驟二、對排氣采用等離子體處理、OH自由基加熱處理及活性碳吸附；

步驟三、判斷步驟二得到的排氣中粒徑小于100nm的納米級顆粒濃度，當納米級顆粒濃度超過第一顆粒濃度閾值時，對排氣進行靜電吸附處理，否則由第一顆粒捕集器捕集、第二顆粒捕集器捕集和第三顆粒捕集器依次捕集過濾；對靜電吸附處理后的排氣再判斷顆粒的分形維數，當分形維數超過第一閾值時，對排氣噴入霧化后的甲醇和二甲醚含氧混合燃料再進行高溫氧化，否則直接進行高溫氧化；對高溫氧化后排氣檢測氣態芳香烴濃度，如果氣態芳香烴濃度超過第一濃度閾值則使排氣返回步驟二進行處理，否則由第三顆粒捕集器捕集過濾。

進一步地，所述缸內實時壓力P隨曲軸轉角的變化曲線脫離汽油機不燃燒情況下的缸壓曲線時為明顯燃燒期，所述燃燒處于明顯燃燒期后缸內實時壓力P的升高出現拐點時為補燃期。

進一步地，所述缸內氧濃度不高于第一氧濃度閾值且高于第二氧濃度閾值時，噴入含氧燃料二甲醚，所述缸內氧濃度不高于第二氧濃度閾值時，噴入含氧燃料碳酸二甲酯，所述第一氧濃度閾值大于所述第二氧濃度閾值。

進一步地，所述步驟二包括根據發動機排氣中的氣態芳香烴濃度，當氣態芳香烴濃度大于第一芳香烴濃度閾值時，對排氣進行等離子體處理；當氣態芳香烴濃不大于第一芳香烴濃度閾值但大于第二芳香烴濃度閾值時，對排氣進行OH自由基加熱處理；當氣態芳香烴濃不大于第二芳香烴濃度閾值時，對排氣進行活性碳吸附；對排氣進行處理后當氣態芳香烴濃度大于第三芳香烴濃度閾值時重新進行步驟二，所述第一芳香烴濃度閾值大于第二芳香烴濃度閾值，所述第二芳香烴濃度閾值大于第三芳香烴濃度閾值。