秦艷紅,胡 敏*,李夢(mèng)仁,王銀輝,彭劍飛,鄭 榮,鄭 競(jìng),王玉玨,吳宇聲,王 渝,顧芳婷,杜卓菲,帥石金

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缸內(nèi)直噴汽油機(jī)排放PM2.5的理化特征及影響因素

秦艷紅1,胡 敏1*,李夢(mèng)仁1,王銀輝2,彭劍飛1,鄭 榮2,鄭 競(jìng)1,王玉玨1,吳宇聲1,王 渝1,顧芳婷1,杜卓菲1,帥石金2

(1.北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,環(huán)境模擬與污染控制國(guó)家重點(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,北京 100871；2.清華大學(xué)汽車安全與節(jié)能國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100084)

通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)研究了發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷對(duì)缸內(nèi)直噴(GDI)汽油機(jī)排放PM2.5的排放水平、化學(xué)組成及顆粒物數(shù)濃度等的影響.結(jié)果表明:GDI汽油機(jī)排放PM2.5,OC,EC的排放因子分別為(49.8±28.2),(21.6±6.9),(11.4±10.8)mg/kg.低轉(zhuǎn)速時(shí),PM2.5排放量隨著負(fù)荷的增加先減少后增加,中、高轉(zhuǎn)速時(shí)隨著負(fù)荷的增加逐漸增加.碳質(zhì)氣溶膠是GDI汽油機(jī)排放的PM2.5的主要組成成分,有機(jī)物(OM)和元素碳(EC)分別占PM2.5的45.6%~70.6%和7.9%~42.7%.PM2.5數(shù)濃度呈核態(tài) (10nm

缸內(nèi)直噴汽油機(jī)；PM2.5；化學(xué)組成；排放特征；數(shù)譜分布

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,城市機(jī)動(dòng)車保有量迅速增加,機(jī)動(dòng)車尾氣已成為我國(guó)城市大氣顆粒物的重要來(lái)源[1-3].研究顯示機(jī)動(dòng)車排放的顆粒物含有機(jī)碳(OC)、元素碳(EC)、微量元素和無(wú)機(jī)離子等,其中有機(jī)碳主要由未燃和未完全燃燒的燃油、潤(rùn)滑油及其裂解產(chǎn)物及部分氧化產(chǎn)物形成的碳?xì)浠衔镌谂艢夤苤心Y(jié)、吸附到顆粒物上形成的[4-5],元素碳主要來(lái)源于燃料的不完全燃燒.機(jī)動(dòng)車排放的顆粒物中含有重金屬、致癌的PAHs和醛類等物質(zhì),這些物質(zhì)能夠嚴(yán)重的影響人體健康,包括呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)退行性疾病等[6-9];尾氣中的黑碳成分具有很強(qiáng)的光吸收能力,對(duì)大氣能見(jiàn)度和氣候效應(yīng)具有重要影響[10].

缸內(nèi)直噴汽油機(jī)(GDI)將燃油直接噴入燃燒室,具有噴油時(shí)刻控制靈活、燃油經(jīng)濟(jì)性高、CO2排放低等優(yōu)點(diǎn),因此,GDI汽油機(jī)正受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注,成為乘用車滿足2020年油耗法規(guī)的主導(dǎo)技術(shù)之一.但由于燃油缸內(nèi)直接噴射,油氣混合時(shí)間縮短,油束容易碰壁,造成油氣混合不均、局部過(guò)濃,從而造成GDI汽油機(jī)尾氣顆粒物排放水平高,其中GDI汽油車排放的顆粒物數(shù)濃度高于進(jìn)氣道噴射汽油車和加裝了顆粒物過(guò)濾器的柴油車[11-16],因此GDI汽油機(jī)排放顆粒物的環(huán)境影響同樣引起國(guó)內(nèi)外的高度關(guān)注.GDI汽油機(jī)排放顆粒物水平、化學(xué)組成、排放特征等受多種因素的影響.隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的增加,噴油量增加,顆粒物數(shù)濃度排放量增加[17-18].不同的缸內(nèi)混合氣形成方式(氣流引導(dǎo)、壁面引導(dǎo)、噴霧引導(dǎo))也會(huì)影響顆粒物的化學(xué)組成,壁面引導(dǎo)汽油機(jī)排放顆粒物的化學(xué)組成與柴油機(jī)類似,元素碳約占總顆粒物質(zhì)量的72%[19];噴霧引導(dǎo)汽油機(jī)排放顆粒物依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài),顆粒物排放主要由低揮發(fā)性物質(zhì)組成,元素碳含量小于30%[20].空燃比、點(diǎn)火時(shí)刻、噴油時(shí)刻、燃油理化特性(例如芳烴含量、蒸汽壓、揮發(fā)性、氧含量等)等同樣會(huì)影響顆粒物的排放[21-23].國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)GDI汽油機(jī)排放的研究集中在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)模式(如轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、過(guò)量空氣系數(shù)、點(diǎn)火時(shí)刻、噴油時(shí)刻等)及處理技術(shù)(如廢氣再循環(huán)技術(shù)等)對(duì)顆粒物數(shù)濃度和質(zhì)量濃度排放的影響[24-28],但對(duì)排放顆粒物全化學(xué)組成、排放水平及環(huán)境影響研究較少.本研究采集了GDI汽油機(jī)排放顆粒物樣品,對(duì)顆粒物濃度水平、化學(xué)組成、數(shù)譜分布等方面進(jìn)行研究,探討轉(zhuǎn)速和負(fù)荷等因素對(duì)GDI汽油機(jī)顆粒物排放的影響,為制定我國(guó)機(jī)動(dòng)車排放標(biāo)準(zhǔn)提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持.

1 研究方法

1.1 樣品采集

本研究基于已量產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)自主品牌GDI汽油機(jī)進(jìn)行臺(tái)架實(shí)驗(yàn),該發(fā)動(dòng)機(jī)符合國(guó)IV排放標(biāo)準(zhǔn),其發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)條件如表1所示.

表1 GDI汽油機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)及實(shí)驗(yàn)條件Table 1 Specifications and experiment conditions for GDI engine

發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架、采樣和分析系統(tǒng)如圖1所示,采樣時(shí),調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)采樣工況,穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后,打開(kāi)采樣管路,GDI汽油機(jī)排放的尾氣經(jīng)200 ℃伴熱取樣管進(jìn)入稀釋通道稀釋,稀釋氣為經(jīng)過(guò)去水、去油、過(guò)濾顆粒物的壓縮空氣.尾氣經(jīng)過(guò)稀釋之后利用TH-16A大氣顆粒物智能采樣儀(武漢天虹公司)采集PM2.5樣品,根據(jù)需要對(duì)采樣器進(jìn)行改裝,采集3個(gè)通道樣品,分別為1張Teflon膜(Whatman Inc, USA, 47mm)和2張石英纖維濾膜(Whatman Inc, USA,47mm),采樣時(shí)間20~30min.

為了保證實(shí)驗(yàn)的可靠性,每個(gè)工況進(jìn)行3次重復(fù)性實(shí)驗(yàn).石英纖維濾膜采樣前經(jīng)過(guò)550℃高溫灼燒5.5h,以去除有機(jī)物,采樣后的濾膜放置在潔凈的Petri Dish中,其中石英纖維濾膜放在經(jīng)550℃高溫灼燒5.5h的鋁箔包好的膜盒中,放入密封袋置于冰箱冷凍避光保存.

1.2 樣品分析

1.2.1 顆粒物質(zhì)量濃度分析 采樣前后將Teflon膜放置在恒溫恒濕(溫度(20±1)℃,RH(40± 5)%)超凈室平衡24h后,利用十萬(wàn)分之一天平(AX105DR型,瑞士Mettler Toledo)進(jìn)行稱量,根據(jù)每張膜采樣前后的質(zhì)量差除以采樣體積計(jì)算質(zhì)量濃度.

1.2.2 顆粒物化學(xué)組成分析 將已稱量的Teflon膜用10mL去離子水(Milli-Q Gradient純水機(jī),18.2MΩ?cm)室溫下超聲提取30min,提取液經(jīng)0.45μm PTFE濾膜(Gelman Sciences)過(guò)濾.陽(yáng)離子分析采用Dionex ICS-2500型離子色譜儀,陰離子采用Dionex ICS-2000型離子色譜儀,其中Na+,NH4+,K+,Mg2+,Ca2+,Cl-,NO3-,丁二酸,SO42-和乙二酸的提取液監(jiān)測(cè)限依次為0.002, 0.007, 0.004, 0.004, 0.006, 0.0006, 0.002, 0.005, 0.003, 0.004mg/L.具體方法和質(zhì)量控制詳見(jiàn)文獻(xiàn)[29].

利用美國(guó)Sunset EC/OC分析儀分析石英纖維濾膜上采集的有機(jī)碳(OC)和元素碳(EC),分析方法為熱光透射法(NIOSH5040方法),儀器原理、分析方法和質(zhì)量控制詳見(jiàn)文獻(xiàn)[30].儀器的精密度是±5%,最低檢出限是0.2μg/m2.

1.2.3 顆粒物數(shù)譜分布 應(yīng)用DMS500型快速顆粒物分析儀(英國(guó)Cambustion公司)和AVL CPC489(奧地利AVL List GmbH公司),DMS500 型快速顆粒物分析儀用來(lái)測(cè)量顆粒物粒徑分布,該儀器有22級(jí)測(cè)量單元,能夠?qū)?~1000nm范圍內(nèi)的顆粒物進(jìn)行測(cè)量.AVL CPC489測(cè)量顆粒物數(shù)量前會(huì)加熱去除可揮發(fā)物質(zhì)[18].

2 結(jié)果與討論

2.1 GDI汽油機(jī)PM2.5的濃度水平

圖2給出了GDI汽油機(jī)分別在25%,50%, 75%負(fù)荷和1600,2000,3000r/min轉(zhuǎn)速下PM2.5的排放因子(催化劑后,以單位燃油排放量表示),其中除3000r/min、75%負(fù)荷外,其余工況采用化學(xué)計(jì)量比均質(zhì)混合氣組織燃燒.GDI汽油機(jī)排放PM2.5在9個(gè)實(shí)驗(yàn)工況下的平均濃度水平為(49.8±28.2)mg/kg,在轉(zhuǎn)速3000r/min、25%負(fù)荷時(shí)PM2.5的排放水平最低,PM2.5的排放因子為(22.0±3.4)mg/kg;轉(zhuǎn)速3000r/min、75%負(fù)荷時(shí)排放水平最高,排放因子為(109.9±16.9)mg/kg.

發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)(轉(zhuǎn)速1600r/min),隨著負(fù)荷的增加,PM2.5的排放量先減少后增加,這是由于當(dāng)負(fù)荷從低到高增加時(shí),氣缸內(nèi)燃燒溫度升高,對(duì)PM2.5氧化能力增強(qiáng),PM2.5排放量降低;隨著負(fù)荷的進(jìn)一步增加,缸內(nèi)噴油量逐漸增多,缸內(nèi)局部燃油混合不均勻增強(qiáng),燃油燃燒不充分起主導(dǎo)作用,因此PM2.5排放量增加.轉(zhuǎn)速為2000, 3000r/min時(shí),隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的增加,PM2.5排放量增加,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)采用混合氣加濃方式時(shí),PM2.5的排放量急劇增加.這主要是由于轉(zhuǎn)速升高時(shí),缸內(nèi)噴油量增加量造成的PM2.5增加比溫度升高造成的PM2.5減少的幅度顯著,從而在中、高轉(zhuǎn)速時(shí)局部燃油燃燒不充分起主導(dǎo)作用,PM2.5排放量隨負(fù)荷增加逐漸增加.

2.2 與已有排放因子研究的對(duì)比

圖4將本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果與已有隧道實(shí)驗(yàn)、汽油車源采樣等研究獲得的排放因子進(jìn)行對(duì)比,文獻(xiàn)中源排放結(jié)果選用中值進(jìn)行比較,對(duì)比發(fā)現(xiàn),不同研究得到的排放因子差異較大,除了車型差異(車的生產(chǎn)時(shí)間、發(fā)動(dòng)機(jī)噴油方式、冷/熱啟動(dòng)等),還與研究方法(研究者使用的采樣方法、分析方法)有關(guān).

本研究測(cè)得的顆粒物排放因子介于國(guó)外隧道實(shí)驗(yàn)和進(jìn)氣道汽油車排放因子之間,高于國(guó)外GDI汽油車排放因子,低于換算的國(guó)V排放因子限值(國(guó)V排放因子限值為4.5mg/km).GDI汽油車排放顆粒物質(zhì)量可能容易達(dá)到我國(guó)目前的顆粒物排放標(biāo)準(zhǔn),但是GDI汽油車排放顆粒物的具體數(shù)值需要在底盤測(cè)功機(jī)上運(yùn)行規(guī)定的工況循環(huán),因此未來(lái)需要針對(duì)GDI汽油車在運(yùn)行工況循環(huán)方面開(kāi)展更多的研究.

本研究測(cè)得的GDI汽油機(jī)的OC排放因子高于May等[34]GDI汽油車測(cè)得的結(jié)果,EC排放因子低于May等GDI汽油車測(cè)得的結(jié)果,這首先可能是由于采樣設(shè)備和研究方法不同,本次研究是利用發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架進(jìn)行實(shí)驗(yàn),與整車實(shí)驗(yàn)的結(jié)果有一定差距;另外在ECOC的分析方法上May等使用的是美國(guó)沙漠研究所(DRI,Desert research institute)的碳分析儀器,采用的是應(yīng)用TOR (thermal-optical reflectance)方法的IMPROVE-A升溫程序,本研究使用的是Sunset的碳分析儀,使用的是應(yīng)用TOT(thermal-optical transmittance)方法的NIOSH5040升溫程序,一般TOT方法測(cè)得的EC含量比TOR測(cè)得的EC含量低[35].

2.3 GDI汽油機(jī)PM2.5的化學(xué)組成

圖5表示GDI汽油機(jī)排放PM2.5的化學(xué)組成,其中有機(jī)物(OM)利用公式OM=1.2×OC進(jìn)行計(jì)算.研究結(jié)果表明,碳質(zhì)氣溶膠是GDI汽油車排放PM2.5中最主要的成分,與國(guó)內(nèi)王剛等[36]和何立強(qiáng)等[37]的關(guān)于機(jī)動(dòng)車化學(xué)組成的研究結(jié)果比較一致,其中在不同的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下,OM和EC分別占到PM2.5的45.6%~70.6%和7.9%~42.7%.除碳質(zhì)氣溶膠外,SO42-,NO3-,NH4+分別占PM2.5的2.9%~6.5%、2.9%~5.8%、1.1%~4.3%,SO42-和NO3-的含量接近.金屬含量占到PM2.5的0.4%~ 6.6%,主要金屬為鈣、鈉、錳、鋅等.

與其他轉(zhuǎn)速相比,轉(zhuǎn)速在3000r/min時(shí),顆粒物的化學(xué)組成變化最大,負(fù)荷25%時(shí)OC占顆粒物的比例最大,EC占顆粒物的比例最小,負(fù)荷75%時(shí)OC占顆粒物的比例最小,EC占顆粒物的比例最大.這可能由于高轉(zhuǎn)速、低負(fù)荷時(shí),高轉(zhuǎn)速使得氣缸內(nèi)湍流運(yùn)動(dòng)增強(qiáng),燃油和空氣混合更加均勻,燃油能夠較充分燃燒,產(chǎn)生EC少,未燃和未完全燃燒的燃油、潤(rùn)滑油及其裂解產(chǎn)物和部分氧化產(chǎn)物形成的OC貢獻(xiàn)量增加.在高轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷時(shí),為保證高功率的輸出,汽油噴射系統(tǒng)增大燃油噴射量,發(fā)動(dòng)機(jī)采取混合氣加濃的方式,空燃比減少(空燃比為12.5),燃燒向缺氧方向發(fā)展,不完全燃燒產(chǎn)生的EC的貢獻(xiàn)量增大.

2.4 GDI汽油機(jī)PM2.5顆粒物數(shù)譜分布

由圖6所示,在實(shí)驗(yàn)工況下,GDI汽油機(jī)排放的顆粒物數(shù)濃度呈含核態(tài)顆粒物(10nm

顆粒物總數(shù)濃度排放因子平均值為(6.4±4.3)×1012個(gè)/km,比歐VI排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的點(diǎn)燃式汽油車排放因子(6×1011個(gè)/km)高1個(gè)數(shù)量級(jí),比2000r/min 25%,50%,75%(排放因子分別為5.2× 1010,4.7×1010,5.2×1010個(gè)/km)下市面上常用的滿足國(guó)IV標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)氣道噴射汽油機(jī)高了2個(gè)數(shù)量級(jí).GDI汽油機(jī)顆粒物質(zhì)量濃度達(dá)到了國(guó)V的限值,但是其數(shù)濃度卻高于歐VI排放標(biāo)準(zhǔn).高濃度的細(xì)顆粒物能夠深入人體內(nèi)部,對(duì)人體健康具有重要影響,同時(shí)其重力沉降作用小,存在時(shí)間長(zhǎng),大氣物理過(guò)程和化學(xué)轉(zhuǎn)化活躍,在我國(guó)高氧化性的大氣氛圍下[39],一旦長(zhǎng)大到可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi),將對(duì)我國(guó)的大氣灰霾產(chǎn)生重要影響.面對(duì)我國(guó)灰霾事件頻發(fā),機(jī)動(dòng)車尾氣是我國(guó)城市大氣顆粒物重要來(lái)源的現(xiàn)狀,亟需改進(jìn)現(xiàn)有GDI發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣處理技術(shù),降低顆粒物排放.

目前我國(guó)《輕型車汽車污染物排放限值及測(cè)量方法(中國(guó)第五階段)》僅對(duì)汽油車顆粒物的質(zhì)量濃度進(jìn)行限制(國(guó)V顆粒物排放因子限值為4.5mg/km),并未限制顆粒物的數(shù)濃度,面對(duì)GDI汽油機(jī)排放超高顆粒物數(shù)濃度和汽油車保有量逐步上升的現(xiàn)狀,未來(lái)制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)亟需加入顆粒物數(shù)濃度的限值并嚴(yán)格執(zhí)行,從而促使汽車廠家采取相應(yīng)措施降低顆粒物排放,緩解我國(guó)大氣灰霾問(wèn)題.

表2 GDI汽油機(jī)排放顆粒物數(shù)譜分布的模態(tài)擬合Table 2 Fitting message of particle number concentration from GDI engine

注:顆粒物數(shù)濃度單位:個(gè)/km,假設(shè)百公里油耗量為10L/100km;GMD(Geometric Mean Diameter):幾何中值粒徑;GSD(Geometric Standard Deviation of Diameter):幾何粒徑標(biāo)準(zhǔn)偏差;CMD(Count Median Diameter):數(shù)濃度中值粒徑.

由圖6和表2所示,在轉(zhuǎn)速1600r/min、25%負(fù)荷時(shí)核態(tài)顆粒數(shù)濃度高于積聚態(tài)顆粒數(shù)濃度,這與Craskow等[40-41]得到的GDI汽油機(jī)在低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷時(shí)有較多核態(tài)顆粒生成的結(jié)果相一致.其他工況下核態(tài)顆粒物數(shù)濃度低于積聚態(tài)顆粒物數(shù)濃度.

低轉(zhuǎn)速1600r/min時(shí),隨著負(fù)荷的增加,核態(tài)顆粒物呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢(shì),該研究結(jié)果與潘鎖柱[24],Maricq等[42]研究基本一致,積聚態(tài)顆粒物隨著負(fù)荷的增加逐漸增加;中等轉(zhuǎn)速2000r/min時(shí),中、低負(fù)荷時(shí)核態(tài)顆粒物排放水平接近,高負(fù)荷時(shí)排放量迅速增加,積聚態(tài)顆粒物隨著負(fù)荷的增加逐漸增加;高等轉(zhuǎn)速3000r/ min時(shí),隨著負(fù)荷的增加,核態(tài)和積聚態(tài)顆粒物數(shù)濃度逐漸增加.

研究表明,在各轉(zhuǎn)速下,隨著負(fù)荷增加,顆粒物數(shù)濃度中值粒徑和幾何中值粒徑都表現(xiàn)為先增加后減少的趨勢(shì);核態(tài)數(shù)濃度中值粒徑隨著負(fù)荷的增加而增加;積聚態(tài)數(shù)濃度中值粒徑在1600r/min時(shí)隨著負(fù)荷的增加,粒徑逐漸減小; 2000和3000r/min時(shí)隨著負(fù)荷的增加積聚態(tài)的數(shù)濃度中值粒徑呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì).

3 結(jié)論

3.1 實(shí)驗(yàn)用GDI汽油機(jī)排放PM2.5的平均濃度水平為(49.8±28.1)mg/kg,本研究測(cè)得的顆粒物排放因子介于隧道實(shí)驗(yàn)和進(jìn)氣道汽油車排放因子之間,高于國(guó)外GDI汽油車排放因子,低于換算的國(guó)V排放因子.發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速時(shí)顆粒物的排放量隨著負(fù)荷的增加先減少后增加,中、高轉(zhuǎn)速時(shí)隨著負(fù)荷的增加顆粒物排放量逐漸增加.

3.2 碳質(zhì)氣溶膠是GDI汽油機(jī)排放PM2.5中最主要的組成成分.尾氣顆粒物中離子和金屬含量低.在不同的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速下PM2.5的化學(xué)組成有較大差異,OM占PM2.5的45.6%~70.6%,EC占PM2.5的7.9%~42.7%,在高轉(zhuǎn)速高負(fù)荷時(shí)EC排放量超過(guò)OC排放量,可見(jiàn)GDI汽油車排放高濃度的EC,由此產(chǎn)生的大氣能見(jiàn)度、空氣質(zhì)量和氣候變化等問(wèn)題值得關(guān)注.

3.3 GDI汽油機(jī)顆粒物數(shù)濃度呈雙峰分布,峰值粒徑范圍分別在10~20nm和50~80nm之間.不同轉(zhuǎn)速下積聚態(tài)顆粒物數(shù)濃度隨著負(fù)荷的增加而增加,核態(tài)顆粒物數(shù)濃度在不同轉(zhuǎn)速下隨著負(fù)荷增加增長(zhǎng)趨勢(shì)不同.隨著負(fù)荷的增加,GDI汽油機(jī)中顆粒物平均中值粒徑呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì),其顆粒物濃度排放量比進(jìn)氣道噴射汽油機(jī)顆粒物排放量高2個(gè)數(shù)量級(jí).

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致謝：感謝胡偉在采樣技術(shù)上的指導(dǎo);感謝郭松老師和張文彬在論文寫作方面的指導(dǎo),感謝清華大學(xué)汽車安全與節(jié)能國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)付海超和商軼等同學(xué)在提供采樣設(shè)備和實(shí)驗(yàn)方面的支持和指導(dǎo).

* 責(zé)任作者, 教授, minhu@pku.edu.cn

Physical and chemical characteristics of PM2.5emissions from gasoline direct injection engine and its influence factors

QIN Yan-hong1, HU Min1*, LI Meng-ren1, WANG Yin-hui2, PENG Jian-fei1, ZHENG Rong2, ZHENG Jing1, WANG Yu-jue1, WU Yu-sheng1, WANG Yu1, GU Fang-ting1, DU Zhuo-fei1, SHUAI Shi-jin2

(1.State Key Joint Laboratory of Environmental Simulation and Pollution Control,College of Environmental Sciences and Engineering, Peking University, Beijing 100871, China；2.State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy, Tsinghua University, Beijing 100084, China)., 2016,36(5)：1332~1339

This paper investigated the effect of engine speed and load on the emission factors, characteristics of chemical composition and size distribution of the PM2.5from a GDI engine. Results demonstrated that the emission factors of PM2.5, OC and EC were(49.8±28.2), (21.6±6.9), (11.4±10.8)mg/kg. At low engine speed, with the increase of engine load, PM2.5firstly decreased and then gradually increased. While it showed an increasing trend with the increase of load in media and high engine speed. The major components of PM2.5produced from GDI engine were organic matters and element carbons, respectively, accounting for 45.6%~70.6% and 7.9%~42.7%. Particles from GDI engine were bimodal distribution including nucleation mode (10nm

gasoline direct injection engine；PM2.5；chemical composition；emission characterization；size distribution

X513

A

1000-6923(2016)05-1332-08

秦艷紅(1990-),女,山東日照人,北京大學(xué)碩士研究生,主要從事大氣氣溶膠化學(xué)組成及有機(jī)物測(cè)量方面的研究工作.

2015-10-15

國(guó)家自然科學(xué)基金(91544214);國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(2013CB228503,2013CB228502);中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(XDB05010500)