二、结果及分析

二、结果及分析

1.质谱图分析

由于图谱中主要测试的物质相同,所以下面以F783K实验车燃烧93号汽油,在低怠速工况下采集的尾气进行检测分析为例。图16-19~图16-21为运用SIFT-MS and Profile 3质谱分析仪,分别以H3O+、NO+、O2+作为初始离子,在汽车静止条件下,发动机分别在低怠速和高怠速工况下工作10min后,对尾气取样分析后得到的质谱图。

由图16-20可以看出,在以H3O+为初始离子的谱图中,谱峰19、37、55和73为初始离子及其水蒸气反应所产生的初始水合团簇离子。在整个质谱图中,很明显存在3个序列均匀分布的质谱峰,而且每相邻谱峰之间相差14,它们分别是m/z为:43、57、71、85和69、83和79、93它们分别是烯烃(CnH2n),炔烃和二烯烃(Cn H2n-2)和芳香烃(CnH2n-6)。此外,谱峰为18、36、54;31、51、69;47、65、83;45、63、81;59、77。两相邻谱峰之间相差18,它们分别为氨(NH3),甲醛(HCHO),甲醇(CH3OH),乙醇(C2H5OH),乙醛(CH3CHO),丙酮(CH3COCH3),丙醛(CH3CH2CHO)或两者混合物。

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图16-19 F783K实验车93号汽油低怠速工况质谱图(H30+)

由图16-21可以看出,在以NO+为初始离子的谱图中,同样在此图中也存在着3个序列均匀分布的质谱峰,它们分别是43、57、71、85和69、83和79、93可知它们对应的物质分别是烷烃(CnH2n+2),烯烃(CnH2n)和芳香烃(CnH2n-6)。谱峰48、66为初始水合团簇离子,此外,谱峰为55的被认为是丙烯醛(CH2CHCHO),但是在相同的样品流量下,图16-19得到的丙酮的信号强度远大于图16-20,这说明图16-19代表的59和77代表的是丙酮和丙醛的和。

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图16-20 F783K实验车93号汽油低怠速工况质谱图(02+)

由于O2+的电离势较大,它与绝大部分有机物发生电离反应。一般情况下不能得到关于样品成分的一些有价值的信息,但是它可以电离NOx分子,因此可以用来分析NOx的含量。在图16-21中可以清楚的看到m/z为30的NO的谱峰。

综上,四种燃料尾气中共同有的物质有水蒸气、二氧化碳、甲醛、乙醛、丙烯醛、甲醇、乙醇、丙酮、氨、异戊二烯、苯、甲苯、乙醚、丁烯、乙烯、H2 S、DMS(二甲硫,二硫醚)、MePhenol(间乙基苯酚)、戊酸、环己酮、1,4-苯醌、2-苯基乙醇、NO、NO2、丙酸、正丙醇、乙酸乙酯。4种燃料尾气不同的物质的不同之处如表16-13所示。

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图16-21 F783K实验车93号汽油低怠速工况质谱图(N0+)

表16-13 各种燃料尾气中不同成分对比

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注:符号“√”代表含有该种物质。

表16-14为检测尾气时,所检测出的所有物质的汇总表。

表16-14 各种燃料尾气中成分汇总

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(续)

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2.实验数据分析

利用SIFT-MS质谱仪对两辆试验车辆燃用不同燃料时的甲醇排放进行测试的数据见图16-22和表16-15。

表16-15 甲醇排放试验数据

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由实验数据可知:从车型角度来说,F037K实验车甲醇的排放量整体少于F783K实验车的排放量;从工况角度来说,各个燃料在低怠速工况时的甲醇排放量略少于在高怠速工况时的甲醇排放量;从燃料角度来说,使用93号汽油、M15、M25及M85,尾气中检测出的甲醇含量依次增大,而且M15尾气中的甲醇含量与93号汽油尾气中检测出的甲醇含量相差不大,M25和M85尾气中的甲醇含量相差不大。但是,M25与M15相比尾气中的甲醇含量明显增大,大约提高1.5×10-6

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图16-22 甲醇排放数据