[发明专利]一种降低汽油机微米级颗粒物单环芳香烃物质含量的方法

说明书

本发明公开了一种降低汽油机微米级颗粒物单环芳香烃物质含量的方法，步骤一、通过缸内实时压力P随曲轴转角的变化曲线及缸内实时温度T随曲轴转角的变化曲线对汽油机缸内燃烧状态判断，在不同的燃烧阶段进行干预，目的主要是减少燃烧过程中形成的单环芳香烃；步骤二、判断排气过程中粒径小于2.5μm的微米级颗粒浓度进行静电吸附处理、高温氧化及颗粒捕集器捕集过滤，对微米级颗粒物中单环芳香烃进行控制；步骤三、对排气采用等离子体处理、OH自由基加热处理及活性碳吸附。通过本发明方法对发动机排气的微米级颗粒物中的单环芳香烃含量，有明显的降低效果。

技术领域

本发明涉及一种降低车辆颗粒物排放的方法，特别是涉及一种降低汽油机微米级颗粒物单环芳香烃物质含量的方法。

背景技术

目前针对汽油机颗粒物，从燃烧控制和排气后处理两个方面，分别提出了如均质充量压燃(HCCI)和颗粒捕集器(GPF)等降低颗粒物排放的方法。新型燃烧方式(如HCCI)通过优化燃烧过程的方法，能够避开颗粒物大量生成的温度和当量比区域，实现颗粒物排放的大幅下降。但是，一方面，新型燃烧方式存在工况范围狭窄的问题，另一方面，燃烧优化控制对于微纳米级颗粒物排放的降低效果有限。汽油机颗粒捕集器(GPF)对颗粒物排放的捕集效率能够达到90％左右，可以有效地降低颗粒物排放。但是，颗粒捕集器在使用过程中存在一些问题，如捕集颗粒达到一定量时，排气背压升高，捕集效率下降、捕集器需要再生等。此外，对微纳米级颗粒物的捕集效率取决于捕集器的捕集原理、结构、材料等因素，无法实现对微纳米级颗粒物的高效捕集。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种降低汽油机微米级颗粒物单环芳香烃物质含量的方法，降低燃烧不容易控制、以及后处理装置不容易捕集的微米级颗粒物中的单环芳香烃含量，从而降低可吸入的微米级颗粒物对人体的危害。

本发明技术方案如下：一种降低汽油机微米级颗粒物单环芳香烃物质含量的方法，包括以下步骤：

步骤一、通过缸内实时压力P随曲轴转角的变化曲线及缸内实时温度T随曲轴转角的变化曲线判断汽油机缸内燃烧状态，燃烧处于明显燃烧期时且缸内温度超过第一温度阈值时，喷入醇类含氧燃料；燃烧处于补燃期时且缸内氧浓度低于第一氧浓度阈值时喷入含氧燃料乙醇、正丁醇或碳酸二甲酯；燃烧处于补燃期、缸内温度T的升高出现拐点后缸内温度不低于第一温度阈值时喷入含氧燃料乙醇或正丁醇；

步骤二、判断步骤一得到的排气中粒径小于2.5μm的微米级颗粒浓度，当微米级颗粒浓度超过第一颗粒浓度阈值时，对排气进行静电吸附处理，否则由第一颗粒捕集器捕集、第二颗粒捕集器和第三颗粒捕集器依次捕集过滤；对静电吸附处理后的排气再判断颗粒的分形维数，当分形维数超过第一阈值时，对排气喷入雾化后的甲醇和二甲醚含氧混合燃料再进行高温氧化，否则直接进行高温氧化，然后由第二颗粒捕集器和第三颗粒捕集器依次捕集过滤；

步骤三、对步骤二排气采用等离子体处理、OH自由基加热处理及活性碳吸附。

进一步地，所述缸内实时压力P随曲轴转角的变化曲线脱离汽油机不燃烧情况下的缸压曲线时为明显燃烧期，所述燃烧处于明显燃烧期后缸内实时压力P的升高出现拐点时为补燃期。

进一步地，所述缸内氧浓度不高于第一氧浓度阈值且高于第二氧浓度阈值时，喷入含氧燃料乙醇或正丁醇，所述缸内氧浓度不高于第二氧浓度阈值时，喷入含氧燃料碳酸二甲酯，所述第一氧浓度阈值大于所述第二氧浓度阈值。

进一步地，所述步骤三包括根据发动机排气中的气态芳香烃浓度，当气态芳香烃浓度大于第一芳香烃浓度阈值时，对排气进行等离子体处理；当气态芳香烃浓不大于第一芳香烃浓度阈值但大于第二芳香烃浓度阈值时，对排气进行OH自由基加热处理；当气态芳香烃浓不大于第二芳香烃浓度阈值时，对排气进行活性碳吸附；对排气进行处理后当气态芳香烃浓度大于第三芳香烃浓度阈值时重新进行步骤二，所述第一芳香烃浓度阈值大于第二芳香烃浓度阈值，所述第二芳香烃浓度阈值大于第三芳香烃浓度阈值。