GDI车辆颗粒物排放中重芳烃结构的影响机制及低碳燃料升级策略研究

为应对GDI（汽油直喷）车辆颗粒物排放的严苛限值挑战，研究人员通过PONA分析和GC-MS联用技术解析G1/G2汽油中C9 -C11 芳烃结构，发现降低C10 重芳烃含量可使WLTC/RDE工况下PN排放平均减少65.3%和46.6%，为China-Ⅵ标准燃料升级提供关键依据。

　　

随着中国机动车保有量突破4.17亿辆，汽油车颗粒物排放成为城市空气污染的重要来源。汽油直喷（GDI）技术虽提升燃油经济性，却因混合气不均匀和湿壁效应导致颗粒物（PN）排放激增。尽管中国-Ⅵ标准对汽油芳烃含量提出严苛要求，但重芳烃结构与PN排放的关联机制尚不明确。这一问题在真实驾驶排放（RDE）测试中尤为突出，传统实验室循环（WLTC）难以完全反映实际路况。

北京市生态环境局等机构的研究团队采用创新性技术手段，结合PONA（烷烃-烯烃-环烷烃-芳烃）分析和气相色谱-质谱全扫描/选择离子监测模式（GC-MS full scan/SIM），首次精确解析汽油中C₉
-C₁₁
重芳烃的分子结构。研究选取符合中国-Ⅴ/Ⅵ标准的4辆GDI车辆（含GPF与非GPF车型），对比测试两种不同T₉₀
（190.3°C vs 167.2°C）和芳烃含量（31.5% vs 21.4%）的汽油在WLTC和RDE工况下的排放表现。

详细结构分析
通过PONA-GCMS联用技术发现，G2汽油中C₁₀
重芳烃含量降低69.5%，轻芳烃比例上升。甲基萘等稠环结构减少显著，证实T₉₀
与芳烃限值收紧可有效控制高沸点组分。

排放性能验证
在WLTC测试中，G2汽油使PN排放平均降低65.3%，其中低速/高速段改善明显；RDE工况下46.6%的减排主要发生在急加减速阶段。GPF车型仍表现出额外20%的减排潜力，揭示后处理与燃料优化的协同效应。

机理探讨
稠环芳烃的减少直接削弱了湿壁效应形成的碳核基础，同时C₁₀
组分的降低减轻了局部混合气过浓现象。这种双重作用使燃烧室积碳和预燃倾向得到显著抑制。

该研究首次建立重芳烃碳数分布与PN排放的定量关系，证明控制C₁₀
组分比单纯限制总芳烃更关键。成果为DB11 238-2021标准中T₉₀
指标的设定提供直接实验证据，推动中国低碳燃料从"成分控制"向"结构优化"升级。论文发表于《Fuel》彰显其在能源与环境交叉领域的重要价值。