毕业设计83040

1、重型柴油发动机用脂肪酸甲酯(FAME)加氢处理植物油(HVO)天然气制油(GTL)燃料的排放量和氧化催化转化器(DOC)+微粒氧化催化器(POC)后处理的排放量摘要本研究提出了关于可再生和合成柴油燃料排放测量结果。对三种发动机和五个城市公交车进行了研究。测量了两个发动机的柴油与氧化催化剂颗粒相结合的氧化催化剂的效率。所研究的柴油燃料是EN590, FAME, HVO and GTL. 在大多数案件所检测到的用HVO和GTL燃料比传统EN590柴油排放量减少。使用FAME，氮氧化物排放量比EN590较高，但其他排放量减少。替代性燃料被认为是有害人体健康的排放有积极作用。简介存在一个越来越大的压力

2、找到替代品交通化石燃料。动机已从能源安全到减少当地污染和最近的生物燃料与气候问题的重点，以减少温室气体的排放。但是，对第一代生物燃料关于全球气候变暖的好处也有疑虑。生物燃料的可持续发展从食用原料，或从生物多样性的原料冒险疑问。发动机和排放控制技术的频繁的应用在今天是前后矛盾的。在过去的几年不同的技术种类繁多，如共轨燃油喷射系统，复杂废气再循环系统，粒子车速检测设施，通过过滤器的流量，氧化催化剂，和已介绍的催化剂尿素。最新的技术使用新燃料替代品可能会增加燃油洁净度要求的问题，以及对组件耐久性将上升。新类型的生物燃料在今后的市场。其中选择产生所谓的第二代生物燃料是来自通过费托合成的。这种情况的燃料

3、被称为生物质转变为清洁合成燃料。另一种选择是通过植物油和动物脂肪加氢过程 (HVO)。这两个进程烷烃生产柴油，类似的GTL（气体至液体）燃料。这些完全不同的燃料，酯和烷烃柴油机，混合有无硫矿物的柴油将为发动机后处理设备建立一个具有挑战性的平台。本研究旨在产生信息，提高风险评估的可能性和选择不同混合的生物柴油的的好处，发动机和排气后处理装置的焦点关于废气排放及其对健康的影响。该研究集中在柴油燃料，但也是一个作为CNG汽车进行测量的参考。回顾 脂肪酸甲酯传统生物柴油 -传统上，生物柴油是指脂肪酸甲酯（FAME）的。纯植物油不适合高速柴油发动机，因此FAME酯是由酯交换甘油三酯和/或游离脂肪酸使用酒

4、精或氢氧化钾作为钠催化剂生产的。 过程的副产品是甘油1-2。由于关于FAME某些最终使用的问题目前最高浓度是有限的，例如：在欧洲EN590：2009标准的柴油燃料，达到7.0。FAME酯的点火性能是可以接受即一般大于50十六烷值。Fame包含几乎不含硫或芳烃。FAME润滑性是好的。此外还有一些关于FAME的缺点：比用柴油燃料粘度高，低温性能差。精馏酯范围狭窄，沸腾点比柴油高，这可能导致油品质量的恶化。较高的酯粘度可能影响喷射性能和冷启动性能。FAME生物柴油可能含有某些杂质，如甘油三酯，甘油，酒精和灰分。钠或钾可能存在取决于催化剂用于酯化反应过程。磷含量FAME取决于为使用化肥和植物

5、生长按下植物油过程2-3。FAME酯作为极性化合物溶解材料比柴油燃料更有效，而这可能会导致关于材料的问题。储存稳定性的酯是具有挑战性的。热含量酯低于传统柴油，从而油耗高容量和功率输出低，但这是一定程度上与高密度酯的补偿。酯的闪点高，但如果有任何酒精作为杂质，闪点降低迅速2-3。FAME生物柴油普遍降低的（一氧化碳）CO，（碳氢化物）HC和（粉尘）PM排放，但会增加氮氧化物的排放量4-6。使用FAME在氮氧化物排放量增加的原因即使在今天也没有弄清楚。密度的作用，高蒸馏区域，氧含量和双键被认为是原因4。FAME点火延迟比柴油短，如果是柴油的十六烷值低，但反过来也是FAME是比较高十六烷值柴油燃料。

6、据Graboski等。 2，使用FAME低烟尘排放的火焰温度可能对氮氧化物的排放有影响。此外，可能变化所造成的FAME的物理性质如喷雾行为，点火和喷射时间可能延迟对排放造成意想不到的效果。在FAME颗粒物排放减少被认为是是由于氧的存在4，7-9。减少烟尘颗粒物部分，但增加可溶性有机成分（SOF）。在某些情况下，使用FAME可导致比柴油更高的PM排放，例如在部分负荷或在低温下10-12。氧化催化剂去除SOF的效率，从而一个FAME的混合和氧化催化剂可能在PM的排放导致巨大的好处。FAME生物柴油颗粒数目分布的大小取决于发动机，再处理，负载和测量条件。一般来说，颗粒数在积累，“烟尘“模式，通常是F

7、AME生物柴油比传统柴油低。然而，核FAME模态粒子可能增加，特别是在寒冷的温度。 12-14用污染物致突变性菌株的诱变效应往往是测试降低比传统柴油燃料的FAME。这是认为是在由于多环芳烃含量的差异废气，因而只有轻微或没有受益时获得的FAME与柴油燃料相比，具有非常低的芳烃含量。 11，15通常情况下含氧燃料可能增加醛排放。 Krahl等。 16报道醛排放量增加使用FAME生物柴油，但使用FAME一些研究报告对醛排放减少（非常低十六烷值柴油作为燃料参考燃料e.g.17。烷烃基柴油-合成燃料供了一个可供选择的各种原料来转换成的液体燃料，如气化制合成气（一氧化碳和氢气），和费托工艺液化。GTL和C

8、TL在今天已经是商业生产。第一个的BTL厂正在弗莱堡兴建，德国的科林与壳牌，戴姆勒克莱斯勒公司和大众的合作。也包括其他BTL的项目的生产的进展。一种办法，生产出高品质的烷烃柴油合成燃料是通过类似加氢油脂(HVO)。Neste石油公司在芬兰开发了NExBTL进程的炼油厂20。NExBTL厂拥有17万吨/年，第二工厂将在2009年开始，800万吨/一个厂将建在新加坡和鹿特丹。还利用其他公司油脂加氢例如巴西Petrobras公司（H型生物），在葡萄牙Galp公司Energia公司，UOP公司和意大利埃尼公司在美国的动态及燃料 18，21。传统柴油燃料中包含各种烃，芳烃，napthens和烷烃，而在大

9、多数情况下，从低温的GTL费托工艺（低温菲舍尔托（LTFT）是天然气制油技术，最大化烷烃生产中间馏分油。高温费雪托产生的碳氢化合物的混合物ofvarious类型22）和HVO是十六烷值高，低硫，烷烃燃料芳烃含量。HVO和BTL的烷烃和氧自由基具有高十六烷值燃料和几乎无硫和芳烃。这些燃料的稳定性好，水溶性低。烷烃燃料的柴油与EN590相比密度较低, 这导致了与传统柴油相比略高的燃料体积消费量，甚至大量的燃料消耗和二氧化碳废气排放降低是由于较高的氢碳定量和更好的热值。使用HVO或BTL生物燃料作为一种高浓度混合组成部分，或者因此，需要没有投资的在燃料分配基础设施或现有车辆。然而，如的目前的欧洲EN

10、590：2009规格确定较低的密度限制，在欧洲这限制了烷烃成柴油燃料的混合比例。多达乙酸纤维3 0的酒精度-的烷烃混合燃料可与传统的夏季柴油，以满足EN590限制。烷烃合成燃料的好的燃料性能导致对尾气排放利益和良好的引擎性能23。关于HVO和GTL大幅度减少氮氧化物，粉尘，二氧化碳和HC排放量报告 24-25。26减少现代柴油发动机配备先进的柴油后处理系统使用GTL燃料排放废气的报告。一个显著的报告影响发动机输出PM，HC和CO排放量，但只有很少影响氮氧化物的排放。一个废气再循环配备导致汽车低PM，但GTL的轻微NOx不利条件，这是被认为是降低了低密度燃料废气再循环率。另外一辆车还原NOx的天

11、然气制油低氮氧化物有显着优化，但粉尘排放的表现不佳。凡与其他汽车低的天然气制油燃料低NOx和PM排放。舒伯特等人27，北等。28阿勒曼等。23报道费托柴油比传统柴油降低醛排放量。Krahl等。29 使用柴油与天然气制油燃料未发现显着性差异致突变性颗粒物。关于烷烃柴油燃料的研究已进行了主要是发动机和车辆使用出厂设置。然而，在发动机性能更多的利益，废气排放和燃料消耗可通过调整发动机参数到利用烷烃基燃料的性质30。柴油车尾气排放及其对健康影响柴油发动机排放的一个构成排放量元件的数量，这是有害的人体健康，例如氮氧化物，醛，颗粒物和多环芳烃。该柴油发动机的主要关注的是氮氧化物及颗粒物质的排放。可吸入颗粒

12、物指在所有排放形式的一个浓缩，液体或固相31。细颗粒直径较小超过2.5米提高城市环境关切广泛和严重的健康结果，例如缩短预期寿命的易感人群，如同时有慢性呼吸道疾病或老年人心血管疾病，哮喘患者不同年龄和小儿童32。微粒以柴油发动机的物质的排放法律上正在加强。小尺寸的微粒和化学的可溶性有机部分组成的粒子被认为是有损健康的影响。可溶性有机成分（SOF的）包括化合物，如多环芳香碳氢化合物（多环芳烃）及其衍生物。有后处理装置可降低颗粒物相关化合物的排放和颗粒，尤其是当结合生物柴油11。因此，后处理可被视为一个可能的治理方法，以减少有害特性微粒。实验燃料这项研究包括两个生物燃料：加氢蔬菜油（HVO）作为可再

13、生柴油和菜籽油甲基酯（RME的）的FAME。此外，两个化石燃料，Gasto-液体柴油（天然气制油）和传统的柴油被研究。生物燃料作为整齐和有限的研究作为一个30的常规柴油混合燃料。所研究的HVO是由Neste石油公司提供NExBTL和天然气制油是蚬壳公司提供。HVO，GTL和RME进行了比较，一无硫化石柴油，实现EN590：2004规范。几批的EN590采用，但是，所有的这些都是今年夏天高档柴油。所有燃料是“无硫“含有硫低于10毫克/公斤。RME的酯是唯一含有氧燃料。欧洲夏季高档柴油燃料是唯一燃料含有大量的芳烃（18个野生型）。然而，欧洲高档燃料的含量多环芳烃（低于2的WT -）相比限制欧盟指令

14、98/70/EC（添加11 wt-）值非常低。也就是说低含硫和芳烃含量EN590燃料，参考排放水平相当低。当燃料的物理性质进行甄别的烷烃燃料具有最低的密度和粘度而RME的具有最高的密度和粘度。十六烷值HVO和GTL燃料的数量为高，79和72而EN590和RME十六烷值是在51-55级。 （见表1）发动机和车辆发动机在本研究中使用的引擎是不同的重型技术和目标应用。在众多关系中，有着重要的差异，例如喷射系统，燃烧技术和排放量控制解决方案的形成和影响存在的排放量。三种重型柴油发动机在台架上进行了测试。其中两个是欧洲4号排放水平在道路上应用的发动机，一公共汽车和一辆卡车发动机。一台发动机被用于非公路用

15、代表了欧洲舞台3B的原型排放限值。表二载列的发动机的主要特征。与道路的发动机，使用DOC+ POC的后处理系统进行测量。车辆除了发动机测功机测试，五辆巴士在底盘测功机上进行了研究（见表3）。两辆巴士代表欧4排放水平和三辆巴士EEV排放量的技术。一个巴士是一计量天然气公共汽车。表2,测量发动机的主要特点康明斯ISBe4达1600客车发动机斯堪尼亚DT 12 11 420,Variant L01卡车发动机Sisudiesel74 CTA-4V (SCR)非路面发动机发布车型的年份气缸容积 升缸数燃油系统发动机型式最大功率，kw最大扭矩，牛顿米压缩比排放控制排放类型催化剂测试20064.54缸共轨，

16、博世HPCR直喷，涡轮增压中间冷却118 kW / 2500 min-1600 Nm / 1500 min-117,3:1晶闸管欧4DOC+POC200511.76缸HPI的斯堪尼亚直喷，涡轮增压中间冷却310 kW / 1900 min-12100 Nm / 1100-1350 min-117；1废气再循环欧4DOC+POC20087.46缸共轨直喷，涡轮增压中间冷却175 kW / 2200 min-11070 Nm / 1500 min-117,5:1可控硅，博世硝2.0第3A阶段测量数据进行无晶闸管系统Table 3,实测巴士主要特征巴士A巴士B巴士C巴士D巴士E发布车型的年份公里气缸

17、容积升缸数发动机型式最大功率，kw最大扭矩，牛顿米排放控制排放类型2006149007.26共轨2131200SCR欧420051550008.95单元喷嘴1691050EGR + DOC欧420081000008.875单元喷嘴169 kW / 1800 min-11050 Nm / 1100-1500min-1EGR + DOCEEV2007123007.86单元喷嘴2131100SCRT TWC(=CRT+SCR)EEV200820600011.906计量比180 kW / 2200 min-1880 Nm / 1000-1200min-1TWCEEV后处理装置柴油氧化催化剂（DOC）的

18、，粒子的氧化催化剂（POC的®），废气再循环，排放量SCR和边缘干净®控制技术的代表了在发动机和车辆进行测试.选择性催化还原（SCR）是一种系统减少废气中氮氧化物的排放量的后处理。系统是基于注入例如在尿素或氨废气在其与氮氧化物反应。该注射剂位于上游的催化剂。里面的催化剂化学反应发生，其结果是减少氮氧化物排放。边缘干净®后处理系统是一种晶闸管组合不断再生技术（阴极射线管®）。CRT的技术已经发展和颗粒排放量减少。阴极射线管系统包括无源滤波器和氧化催化剂。氧化生成二氧化氮的催化剂这是用于再生粒子过滤器。DOC+POC的催化剂组合是后处理系统中使用了这项研究唯

19、一的非OEM。粒子氧化催化剂（POC的®）Ecocat Oy公司开发的一所谓流通式过滤器。POC是一个专门柴油氧化催化剂，利用基板与能力捕捉固体颗粒33-34。POC的用于DOC。这种氧化催化剂在POC生产的二氧化氮氧化收集烟尘。催化涂料也用在POC的基材，以使连续煤烟再生。康明斯发动机原本配备晶闸管系统。在这些测量晶闸管系统删除以DOC+POC的系统工具。当发动机测量而DOC+POC的催化剂的排气系统背压是用阀门调节来达到正如催化剂同样的背压。一个DOC+POC的系统用斯堪尼亚发动机进行了研究。测试矩阵表4给出了试验研究矩阵。矩阵包括四个引擎和五个巴士测量周期。RME RME30

20、HVO HVO30 GTL EN590引擎发动机，公交车用催化剂W / O型用催化剂用催化剂W / O型用催化剂发动机，卡车（斯堪尼亚）用催化剂W / O型用催化剂用催化剂W / O型用催化剂发动机，非道路（SisuDiesel）车辆巴士A巴士B巴士C巴士D巴士E循环计算的数量ESCESC稳态稳态BrauncshweigBrauncshweig稳态稳态NRTCISO8178BrauncshweigBrauncshweigBrauncshweigBrauncshweigBrauncshweig6 6 86 6 84负载 4负载4负载 4负载4 13 145 4 9 8 3 103负载 3负载3负

21、载 3负载 4 4 3 3 3 5 3 5 4 4 4 2 625测量试验方法发动机和车辆排放测试实验室的VTT是构建和配备按照有效的标准。实验室已鉴定几个发动机车辆试验方法。该实验室配备有发动机和车辆测功机，废气分析仪，尾气和颗粒气体稀释系统适当的采样和数据采集系统控制和监视测试运行。排放量的测量和分析所涵盖的CO，HC，氮氧化物,PM调节排放量以及非常规排放i.a.二氧化碳，一氧化氮，二氧化氮，氨气，二氧化硫和醛。此外，采用Ames试验分析可溶性有机分数颗粒物质多环芳香烃化合物和筛选致突变活性。测试设备斯堪尼亚发动机和Sisudiesel采用全流量CVS系统和分析仪设置符合要求的指令199

22、9/96/EC的排气测量排放测定了一瞬态测功机在道路上的重型汽车发动机。康明斯发动机在稳态试验台的电涡流测功机上测试，基于计算机的控制系统是用于运行和控制测试引擎。调节气体排放量测量与分析系统，对符合要求的指令1999/96/EC。微型稀释隧道是用于颗粒物（PM）测量。重型汽车底盘在采用全流量CVS系统和分析仪的测功机上进行了测试设置符合要求的指令1999/96/EC的废气排放测量的道路上重型发动机。每个试验台有收集系统的直径70毫米Pallflex TX40HI20WW的标准微粒过滤器和大容量采集系统Pallflex T60A20Ø一四二毫米30微米过滤器或Fluoropore F

23、SLW过滤器。测试重型车辆的循环对于重型车辆有没有测量官方标准或条例。试验共进行了使用德国不伦瑞克测试周期，这是国际认可的方法对城市公交车驾驶模拟条件（图1）。发动机的循环试验康明斯发动机，测试均采用欧洲稳态循环（ESC）在欧洲的立法描述了。ESC包括由13个试验周期稳态加载以及最终的结果是平均计算权数因素（图2）。用斯堪尼亚发动机的德国不伦瑞克测试周期为模拟在发动机测功机上的测量。对于发动机扭矩和仿真速度曲线，通过Braunscheig测试周期记录用斯堪尼亚欧洲4排放量的重型车底盘测功机的水平。所记录的值被转移到发动机的功率计。斯堪尼亚卡车的发动机的测量发动机测功机输出功率相比斯堪尼亚的巴士

24、发动机底盘测功机上的测量较高。因此，所录制的循环功率曲线是如此比例通过测试该周期之间的比例的平均功率该引擎最大功率是相同用测量巴士和测量发动机。Sisudiesel发动机进行了非道路瞬态周期（NRTC）测试，这是一个移动的非道路发动机的测试循环，将用于发动机排放在美国和欧洲联盟认证/类型批准。另外，试验共进行了使用ISO8178 C1的测试循环，其中包括了八个稳态测试模式，这是目前引擎用于认证/批准型非道路移动的测试（图3）。非常规排放用于瞬态发动机和车辆试验醛收集从CVS的稀释后排气用气二硝基苯肼（二硝基苯肼）黑匣子。用乙腈/水混合物进行提取二硝基苯肼衍生工具。用醛类物质高效液相色谱技术共有

25、11个进行了分析。主要集中在甲醛和乙醛。其他醛分析了丙烯醛，丙醛，巴豆醛，丙烯醛，丁醛，苯甲醛，戊醛，间甲基苯甲醛和己醛。如上所述在康明斯发动机测量醛样品采自微小稀释隧道用同样的方法。特别需要分析大量粒子的质量。因此，高容量的采样系统是用于平行的标准粒子采样系统。在10年前用高容量采样系统的开发的VTT测量低排放的发动机/车辆的申请。该系统是当今为足够质量的颗粒对于像微核试验特别有用的分析收集从最多最新的发动机和车辆排放量38。使用标准和高容量的收集系统在相关的微粒排放量结果的大多数测量中（PM）情况下（图4）好。不同平均指数4的结果相互在最13的EEV总线D，压缩天然气公交车例外，这表明几乎

26、没有相关性可能是由于微粒排放量很低。可溶性有机成分（SOF）测定称重微粒样品前后二氯甲烷索氏萃取（提取多环芳烃分析）。该SOF的结果偏差论大众取决于微粒过滤器问题文件。一般情况下偏差低于10。利用废气毛细管电泳对硫酸盐粒子进行了分析。样品的制备是依法IP的方法进行的（水/异丙醇提取）。用硫酸进行了分析从未经处理的微粒过滤器，以避免因硫酸盐人员伤亡。在图表中显示的是硫酸盐中没有化合水。在硫酸盐里的结合水数额取决于腔重的湿度。样品是时重50的相对湿度，从而对“结合水“量预计在1.3 ×硫酸盐。一套的多环芳烃（PAHs）是分析了可溶性有机成分（SOF的样本）用二氯甲烷收集过滤器得到了索氏提

27、取颗粒。对于致突变性分析，溶剂交换到二甲亚砜（DMSO）。一个多环芳香烃Ames实验示例的分析包括许多过滤器多环芳香烃分析是利用GC/ SIM卡- MS的执行高效液相色谱纯化后的提取物。EPA61063多环芳香烃的混合物从Supelco和多环芳烃混合物来自Ehrensdorf被用来检查校准标准。有关于优先多环芳烃若干名单。在本文中，在欧洲和美国EPA的定义七个多环芳香烃化合物之和的报道。这个数目七多环芳烃包括下列化合物：  苯并（a）蒽  苯并（二）荧蒽  苯并（k）-荧  屈/苯并  苯并（a

28、）芘  茚并（1,2,3- CD）的芘  7,12-二甲（一）蒽艾姆斯试验用鼠伤寒沙门氏菌菌种被用来评价提取的致突变性微粒样本。应变（的TA98）用于无代谢活化（- S9的）。计算结果krev/车辆检验和krev/千瓦时的发动机测试公里，这代表了排放致突变活性基础。低压电器冲击测量粒子数尺寸分布。在这些测量一个10升/分钟低压撞击是使用所谓的过滤阶段。与此设置最低点是削减约8nm。本样本是从原材料废气此后两个阶段稀释。稀释空气是用烘干机过滤和吸附干燥。一种多孔管采用稀释剂为主要稀释和喷射器作为辅助型稀释剂稀释。总稀释比例（博士）设置为40（12.5和初级

29、医生二级博士3.2）。真正的稀释定量测定通过二氧化碳。已用于计算测量的稀释比例。结果用于测量发动机和车辆的平均排放结果和标准偏差载于附录1。受管制的排放量，二氧化碳和燃料消耗一般来说，降低HVO和GTL所有受管制排放：PM，氮氧化物，一氧化碳和碳氢化合物。这些变化相比EN590与DOC+ POC的结果中HC和CO排放量与1至78时不列入比较。压缩天然气公共汽车较柴油车已经较高的CO和HC排放量但显然在EEV排放限值。在异常斯堪尼亚卡车发动机用HVO和GTL燃料相比于EN590燃料的氮氧化物排放降低约3-28。用斯堪尼亚发动机氮氧化物排放量高于烷烃燃料3-7。用烷烃燃料关于氮氧化物排放量的最高的

30、减少量被视为公交D，它有SCRT后处理系统。用这趟车上的燃料的消费尿素提高12至16，而烷烃说明部分原因较其他车辆和发动机较好的减少氮氧化物排放量。对于RME，比EN590高在氮氧化物排放量分别为6至14。（图5）对于斯堪尼亚发动机用HVO和GTL燃料排放的氮氧化物探索增加了一些解释：在密度角色/废气再循环，发动机的影响对NOx/PM权衡曲线参数，低负荷试验循环和燃料的密度效应和燃油粘度喷射系统。再加上斯堪尼亚卡车发动机比测斯堪尼亚巴士引擎代表不同的技术。对于轻型汽车，Clark等。19报告与GTL的氮氧化物排放量较高比传统的柴油燃料，他们认为原因是较低的密度低的燃料废气再循环率。其中解释已研

31、究了Aatola等可能与氮氧化物/PM权衡曲线。 30。如果发动机无意中与参数变化的新燃料，例如由于密度低，这可能导致有利条件低颗粒/高氮氧化物排放量是例斯堪尼亚发动机。不同燃料的PM减少较EN590变化一般17至51（图6）。用Scania卡车发动机配备了催化剂，RMEPM排放量减少23，但在测试无催化剂增加了38。PM与RME趋向是“湿润“，包括高比例的可溶性有机分数（SOF）由于高沸点RME化合物，和低负荷周期可能加强这种现象粒子的质量，增加无排放后处理。用整洁的RME中SOF的占有率是74，与其他燃料的不超过37。图7给出了巴士NOx和PM的绝对值。没有立法限制在底盘测试了重型车辆的排

32、气排放测功机。限制值设定发动机测试可以被转换成约有代表性的车辆检测限值。转换系数率小于1.8可用于两轴以上的城市公交车不伦瑞克周期（约1.8公里，完成每千瓦时）36。在下面的图中，转换的限制值基于瞬态测功机ETC引擎测试。唯一的车辆符合“限值“的Braunschweigs试验周期的PM和NOx，是CNG总线。巴士D明显属于限制的EEVvehiclesPM但氮氧化物排放量过高。与巴士A，B和C的用EN590燃料氮氧化物和PM的排放远高于4欧元的限制。随着前面提到的，不伦瑞克测试周期比较较低的平均负荷测试认证周期和后处理系统可能无法正常工作在不伦瑞克周期尽可能有效地对发动机的试验循环。平均废气斯堪

33、尼亚发动机温度在与涡轮增压器是约260（在不伦瑞克周期）正如康明斯发动机在的ESC测试周期相应的温度约350摄氏度然而，不伦瑞克循环模拟现实生活中的驾驶条件因此给出了相应的信息。图8显示不同发动机的PM和NOx值。康明斯发动机达到了欧4粒子限制ESC的测试周期值（0.02克/千瓦时）。用康明斯发动机NOx的数值是由于可控硅系统高没有使用。用SisuDiesel发动机，排放值接近于即将推出的欧洲阶段3B的限额， 2011.01进展有效的功率等级130-560千瓦。用斯堪尼亚发动机NOx的结果在康明斯与SisuDiesel之间和可于PM结果同级SisuDiesel引擎。图中显示非常明确指出高效地每

34、台发动机和测试周期相结合烷烃燃料微粒排放减少。二氧化碳的尾气排放量减少从2至6烷烃燃料，还有由于更好的氢碳比大量的燃料消耗降低，从而相比EN590在MJ上有较高的热值/公斤随着。这些烷烃基燃料的密度较低相比传统的柴油，燃料体积消费量为4-6以上，分别为。随着 RME大众为基础的燃料消耗和体积以及作为尾气二氧化碳排放量要高于EN590。虽然RME的密度高容积燃油消耗增加大约10EN590燃料相比，由于热值低。（图9和10）的发动机参数优化它有可能影响到与替代燃料消耗燃料30。 用康明斯斯堪尼亚发动机对DOC+ POC的催化剂进行了研究。用DOC+ POC的HC和CO排放量减少超过90。氮氧化物，

35、总排放量没有被催化剂显着影响。共有氮氧化物主要是一氧化氮和通常包含较轻微程度的二氧化氮。然而，氧化生成二氧化氮的催化剂使二氧化氮到NO的比例大幅上升。用康明斯发动机该催化剂具有不同的降低颗粒物排放燃料的28-33。该斯堪尼亚发动机的相应值分别为57-77。EN590用各种燃料催化剂PM在测量结果进行了比较于无催化剂的测量的PM削减33-75（图11）。DOC+ POC的催化剂对二氧化碳的排放量无明显影响或燃料消耗。非常规排放甲醛甲醛显然是在所有车辆和发动机应用中的主要醛类物质。因此它是在这里唯一醛类化合物。第二种主要醛类化合物是乙醛。其他醛类的量之和比form-或乙醛量大致等同于同一水平上乙醛

36、量。在大多数情况下，燃料之间的差异经过各种醛类物质独立分析后遵循相同的趋势。 随着引擎，在大多数情况下，烷烃燃料降低甲醛释放量，而在巴士中燃料之间随甲醛释放量的变化无显着差异。CNG巴士的甲醛释放量与柴油巴士的在同一水平。在巴士C和D，形成强大的二氧化氮阻碍了醛分析。当DOC+ POC的催化剂在斯堪尼亚与康明斯发动机使用同样的现象也出现了。在康明斯发动机中，GTL显示甲醛释放量减少15。在斯堪尼亚发动机中，醛排放量相对较高。HVO和GTL的甲醛释放量与斯堪尼亚发动机中EN590相比减少了17至18。当RME与EN590相比时康明斯发动机的甲醛排放减少了22，而在斯堪尼亚时增加了11。 （图12

37、）多环芳香烃的分析和Ames试验即使在一般的EN590燃料多环芳香烃和Ames排放量低可能是由于这种燃料芳烃含量非常低。在巴士中，重点多环芳烃在相关粒子的排放量分别在HVO和GTL上与EN590燃料的相比，总的趋势是有利于。康明斯发动机，重点多环芳烃相关颗粒物和半挥发性分数与EN590燃料在GTL和RME上分别是最低与最高的。在斯堪尼亚发动机，多环芳香烃排放量普遍较高。当HVO和GTL与EN590比较时，重点多环芳烃排放获得明显的好处，而相反的现象在RME中被发现。随着SisuDiesel发动机，HVO的多环芳香烃排放比EN590低。 （图13）压缩天然气公共汽车的多环芳香烃排放量基本为零。用

38、应变TA98- S9的Ames试验结果显示，只有轻微微粒的致突变性来自巴士 SOF。用柴油C和DHVO看起来略有减少致突变活性。随着废气再循环巴士B一个样本显示燃料的HVO致突变性高，这可能是由于污染，因为并联样本并未出现明显的致突变性。使用CNG巴士样本致突变性较低。随着斯堪尼亚发动机，HVO，GTL和RME艾姆斯响应比EN590具有较低的致突变性（图14）。随着斯堪尼亚，康明斯发动机使用每个燃料的DOC+ POC的催化剂明显减少多环芳香烃排放。随着斯堪尼亚发动机的样品收集了催化剂没有表现出任何HVO和RME致突变性。轻微致突变性观察EN590。 （图15）颗粒物的构成由巴士的微粒中的可溶性

39、低份额有机部分，即5-13。斯堪尼亚发动机显示令人惊讶的高份额的SOF颗粒物，74用RME和从22至37其他无催化剂燃料的测试。随着斯堪尼亚发动机的催化剂特别是有效地去除RME和SOF。在测量中SOF用催化剂的份额为20的（EN590），12（HVO）和6（RME）。（图16）燃料硫含量低于10毫克/公斤，因此，相关的硫酸盐粒子排放非常低。硝酸盐排放量低。该硝酸盐排放量最高的观察应用高二氧化氮的排放量。“其他“，如图16部分包括油烟，水和其他材料不属于SOF或阴离子。粒度分布对于柴油巴士，发射的粒子数为公里大约同级在用HVO和EN590，或在某些情况下略有降低HVO。巴士D与粒子陷阱和CNG巴

40、士装备相比其他巴士表现出非常粒子数低排放水平。烷烃燃料有效降低数类粒子的大小大于80纳米，但小颗粒的数量并不一定减少。在用康明斯与斯堪尼亚发动机测试中被认为RME有成核的趋势。在积累“烟尘“模式，RME显示最低数目的粒子，这是按照微粒康明斯发动机质量的结果。DOC+POC的催化剂有效地去除颗粒大小使用DOC+POC时被视为所有类别和无核化倾向（图17-19）。结论对于实测巴士和发动机排放的监测一般的柴油燃料烷烃相比于欧洲柴油燃料呈下降趋势。在大多数情况下RME减少排放量除氮氧化物的所有其他排放物。其中最显着的是对于颗粒物质的排放的削减能达到17%至51%，除非有一台发动机颗粒物排放RME的增加

41、。在同一时间的NOx与烷烃燃料排放量减少约3%至28%，但与RME的增加6-14。最高氮氧化物减少造成的增加而被部分尿素注射用一辆车。随着一台发动机的NOx与烷烃燃料排放量增加了3%至7%相比EN590，但在同一时间PM排放量下降幅度比其他引擎。无明确的理由或解释被发现的。随着燃料的甲醛和烷烃优先多环芳烃排放，以及对致突变活性在大多数情况下微粒SOF的下降。对于RME的取得了一些矛盾的结果。随着康明斯发动机，RME的了有益的作用甲醛和多环芳烃的排放量，但与斯堪尼亚发动机的效果稍到相反的方向。与DOC+ POC的催化剂PM，HC和CO排放显着下降。还优先多环芳烃和降低，致突变反应的催化剂。随着预

42、计催化剂不影响氮氧化物总排放量，但它的份额大幅增加二氧化氮氮氧化物的排放量。结果清楚地表明，发动机和后续处理技术是重要的参数时，如何评估替代燃料废气影响排放量。尽管在某些情况下的差异，总体印象是，从排放的角度来看，有利于以取代传统的柴油燃料烷烃。RME显示出了一些优点，但主要的缺点是氮氧化物排放量增加。烷烃燃料和RME体积增加发动机油耗标准设置。在DOC+ POC的催化剂催化下能够显着的减排。甚至在加入DOC+ POC催化剂的实验中，排放水平接近于0。烷烃、RME燃料与EN590燃料相比在许多的情况下都有一定的优势。这项研究并不包括或生命周期的可持续性问题评估所研究的燃料。致谢作者要感谢的参与

43、者 项目：库奥皮奥大学，技术大学 坦佩雷，卫生福利研究所。下列组织承认对金融 支持和合作：Ecocat Oy公司，Preseco有限公司 AGCO SISU POWER系列（原SisuDiesel Oy公司），Neste石油公司，赫尔辛基都市区理事会（YTV的），赫尔辛基市交通（hkl）晶和芬兰资助科技与创新（特克斯）代理。壳牌承认提供的天然气制油，天然气制油柴油。最后，作者要感谢工作人员的VTT的实验室的工作人员。参考文献1. Ma, F., Hanna, M. (1999) Biodiesel production: areview. Biosource Technology 70, 1-

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