本发明涉及一种发动机的排放控制方法，特别是涉及一种促进发动机微纳米级颗粒物团聚的排放控制方法。

汽车排出的颗粒物(Particulate Matter,PM)已成为大气环境污染物的主要来源之一。为了防治汽车污染物排放对城市环境的污染，环保部发布了《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第五阶段)》(GB18352.5-2013)国家标准，与国四标准相比，国五标准中的NOx排放限值严格了25％～28％、颗粒物质量排放限值严格了82％，除此之外，还增加了新指标柴油车排放颗粒物粒子数量(Particle Numbers,PN)的限值(6.0×1011个/km)。2016年5月，环保部发布《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》征求意见稿，进一步加严了污染物排放限值，汽油车PN排放也要求控制在6.0×1011个/km范围内。可以看出，对汽车污染物排放，特别是颗粒物质量和数量排放的要求日趋严格。

发动机颗粒按照粒径大小可分为粗态(1～10μm)、聚集态(100～300nm)和核态(粒径小于50nm)。国内外学者研究表明，颗粒质量排放峰值集中在聚集态和粗态，颗粒数量排放峰值集中在核态。同时降低发动机颗粒物质量和数量排放，对于满足更高排放法规的要求，具有重要的意义。

目前降低发动机颗粒物排放的方法，第一类是通过优化燃油喷射等方式，改善发动机缸内燃烧过程，减少颗粒物的生成，从而降低颗粒物排放；第二类是通过加装颗粒捕集器，捕集发动机排出的颗粒物，从而降低颗粒物排放。第一类优化燃烧过程的方法，主要减少的是粒径较大的粗态颗粒物排放，能够实现颗粒物质量排放的大幅下降。但是，优化燃烧过程的方法降低核态颗粒物(占颗粒物数量排放的90％以上)效果非常有限，特定工况下，甚至有核态颗粒物数量排放增加的现象。第二类加装颗粒捕集器的方法，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，无法实现对纳米级颗粒物的高效捕集。

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种促进发动机微纳米级颗粒物团聚的排放控制方法，解决发动机排气中微纳米级颗粒物的数量排放控制问题，以满足更为严格的排放标准要求。

本发明技术方案如下：一种促进发动机微纳米级颗粒物团聚的排放控制方法，包括以下步骤：

步骤1、由荷电装置对发动机排气中的颗粒物加载电荷形成带电排气；

步骤2、将带电排气分流形成第一带电排气、第二带电排气、第三带电排气和第四带电排气，对第一带电排气以第一电压等级进行静电吸附后经过超声波团聚形成第一预排气，对第二带电排气以第二电压等级进行静电吸附后经过超声波团聚形成第二预排气，对第三带电排气以第三电压等级进行静电吸附后经过降温形成第三预排气，对第四带电排气以第四电压等级进行静电吸附后经过降温形成第四预排气，所述第一电压等级<第二电压等级<第三电压等级<第四电压等级；

步骤3、当第一带电排气在进行静电吸附后电压下降第一预定幅度时，停止对第一带电排气进行静电吸附形成第五预排气，当第二带电排气在进行静电吸附后电压下降第一预定幅度时，停止对第二带电排气进行静电吸附形成第六预排气，当第三带电排气在进行静电吸附后电压下降第二预定幅度时，停止对第三带电排气进行静电吸附形成第七预排气，当第四带电排气在进行静电吸附后电压下降第二预定幅度时，停止对第四带电排气进行静电吸附形成第八预排气；

步骤4、使第五预排气和第七预排气进行碰撞混合后形成第一排气，使第六预排气和第八预排气进行碰撞混合后形成第二排气，使第一预排气和第二预排气进行碰撞混合后形成第三排气，使第一排气和第四预排气进行碰撞混合后形成第四排气，使第二排气和第三预排气进行碰撞混合后形成第五排气，使第三排气、第四排气和第五排气进行碰撞混合后形成最终排气经颗粒捕集器排放。

进一步的，所述步骤2中第一电压等级为5～100V，所述第二电压等级为100～1000V，所述第三电压等级为1000～5000V，所述第四电压等级为5000～10000V。

进一步的，所述步骤2中超声波团聚时超声波发射频率为10～50kHz。

进一步的，所述步骤2中降温为温度降低至100～200℃。

进一步的，所述步骤3中第一预定幅度为10％，第二预定幅度为5％。

本发明所提供的技术方案的优点在于：将发动机排气经过加载电荷然后利用静电吸附对特定不同粒径范围颗粒物进行超声团聚或降温处理，再将各排气进行碰撞混合使颗粒物进行进一步团聚促进颗粒捕集器的捕集，微纳米级颗粒物的数量排放下降明显。

图1为本发明促进发动机微纳米级颗粒物团聚的排放控制方法的排气流程示意图。

图2为本发明各排气碰撞混合示意图。

图3为本发明与现有技术的排放颗粒物数量浓度粒径分布图。

下面结合实施例对本发明作进一步说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围内。

请结合图1及图2所示，实施例所涉及的促进发动机微纳米级颗粒物团聚的排放控制方法是这样的：

步骤1：颗粒加载电荷

发动机排气1通过颗粒物静电加载装置2，对排气中的颗粒物加载电荷形成带电排气3。此时，由于不同粒径颗粒物的质量不同，能够加载的电荷大小也不同。颗粒物的粒径越大，加载的电荷较多。

步骤2：将步骤1带电排气四分流后捕集特定粒径的颗粒，对小粒径颗粒进行降温冷凝，大粒径颗粒进行超声振荡。

对步骤1带电排气3进行分流，分流后的经过四条排气通路。

在第一排气通路上，由电场加载装置4a施加第一电压等级静电，第一电压等级电压范围为5～100V，对带电排气3中粒径在5～20nm左右的颗粒进行静电吸附，此时，流量控制阀5a控制排气流向加装“超声波换能器与超声波发生器”6a的管路，向管路中包含大粒径颗粒的排气的颗粒发射超声波，超声波的频率范围为10～50kHz，促进颗粒物的团聚作用，大粒径颗粒的粒径进一步增大，然后形成第一预排气A’。

在第二排气通路上，由电场加载装置4b施加第二电压等级静电，第二电压等级电压范围为100～1000V，对带电排气3中粒径在50～200nm左右的颗粒进行静电吸附，此时，流量控制阀5b控制排气流向加装“超声波换能器与超声波发生器”6b的管路，向管路中包含大粒径颗粒的排气发射超声波，超声波的频率范围为10～50kHz，促进颗粒物的团聚作用，大粒径颗粒的粒径进一步增大，然后形成第二预排气B’。

在第三排气通路上，由电场加载装置4c施加第三电压等级静电，第三电压等级电压范围为1000～5000V，对带电排气3中粒径在500～1000nm左右的颗粒进行静电吸附，此时，流量控制阀5c控制排气流向加装降温装置6c的管路，对包含小粒径颗粒的排气进行降温处理，将尾气温度降低到100～200℃，促进小粒径颗粒物的冷凝作用，小粒径颗粒的粒径有所增加，然后形成第三预排气C’。

在第四排气通路上，由电场加载装置4d施加第四电压等级静电，第四电压等级电压范围为5000～10000V，对带电排气3中粒径在2000～10000nm左右的颗粒进行静电吸附，此时，流量控制阀5d控制排气流向加装降温装置6d的管路，对包含小粒径颗粒的排气进行降温处理，将尾气温度降低到100～200℃，促进小粒径颗粒物的冷凝作用，小粒径颗粒的粒径有所增加，然后形成第四预排气D’。

步骤3：释放吸附到一定程度的颗粒物

在第一排气通路的实际电压第二电压等级静电电压相比，下降幅度达到10％时，在电场加载装置4a上加载反向电压，电压范围为5～100V，此时，流量控制阀5a控制排气形成颗粒粒径在5～20nm左右第五预排气A。

在第二排气通路的实际电压与第二电压等级静电电压相比，下降幅度达到10％时，在电场加载装置4b上加载反向电压，电压范围为100～1000V，此时，流量控制阀5b控制排气形成颗粒粒径在50～200nm左右第六预排气B。

在第三排气通路的实际电压与第三电压等级静电电压相比，下降幅度达到5％时，在电场加载装置4c上加载反向电压，电压范围为1000～5000V，此时，流量控制阀5c控制排气形成颗粒粒径在500～1000nm左右第七预排气C。

在第四排气通路的实际电压与第四电压等级静电电压相比，下降幅度达到5％时，在电场加载装置4a上加载反向电压，电压范围为5000～10000V，此时，流量控制阀5d控制排气形成颗粒粒径在2000～10000nm左右第八预排气D。

步骤4：进行颗粒物的碰撞

通过第一至第八预排气A-D和A’-D’，按照下面的方法进行碰撞，如图2所示：

将第五预排气A与第七预排气C以90°夹角进行碰撞混合，形成第一排气E；

将第六预排气B与第八预排气D以90°夹角进行碰撞混合，形成第二排气F；

将第一预排气A’与第二预排气B’以90°夹角进行碰撞混合，形成第三排气G；

将第一排气E与第四预排气D’以90°夹角进行碰撞混合，形成第四排气H；

将第二排气F与第三预排气C’以90°夹角进行碰撞混合，形成第五排气I；

将第三排气G、第四排气H和第五排气I进行碰撞混合，形成最终排气经颗粒捕集器排放。

以发动机某一工况为例，分别测量按现有技术直接采用颗粒捕集器捕集排放，以及采用上述实施例排放控制方法后，排气中颗粒物数量浓度的粒径分布数据，结果如图3所示。可以看出，与现有技术相比，采用本发明促进发动机微纳米级颗粒物团聚的排放控制方法，微纳米级颗粒物的数量排放下降明显。