木薯乙醇-汽油混合燃料生命周期排放多目标优化研究

建立了木薯乙醇-汽油混合燃料生命周期排放单目标和多目标优化模型.以生命周期CO,NO_x,PM,HC,SO_x,CO₂排放为优化目标,对木薯乙醇-汽油混合燃料生命周期排放进行了单目标及多目标优化,并进行了灵敏度分析.结果表明:多目标优化后木薯乙醇-汽油混合燃料的混合比例为63%.与原始值相比,多目标优化后生命周期CO排放略有升高,NO_x升高15%,PM升高19%;生命周期HC、SO_x和CO₂分别降低8%、50%和21%.     

基于工况的城市机动车排放模型DCMEM的开发

基于我国5个城市实际道路车载测试数据,引入比功率（VSP）和发动机负荷（ES）作为反映机动车行驶状况的特征参数,建立轻型车基于VSP和ES的60个排放单元BIN的排放率数据库,开发了基于工况的城市机动车排放模型（DCMEM）,该模型能够计算城市或任一工况下轻型车不同车型的CO、NO_xp>和HC排放因子.DCMEM模型计算值与上路测试结果相比,CO与NO_xp>偏差<10%,HC<18%.     

郑州新郑国际机场本地化排放因子与排放清单

基于郑州新郑国际机场的飞行数据和国际民航组织发动机排放数据库,获得2019年飞机实际飞行时间,测算了全年所有机型飞机 主发动机的污染物排放因子,建立了包括飞机及地面特种车辆在内的机场精细化大气污染物排放清单.结果表明,新郑国际机场飞机运行时间对典型机型耗油量影响明显,月际变化趋势一致.典型机型的本地化污染物排放因子的差异,与各飞行阶段的耗油量和单位燃油污染排放量密切相关,其中,波音B738机型运行占比最大且排放因子较高.2019年新郑国际机场NO_x、CO、HC、SO₂和PM的总排放量分别为1207.7、921.2、123.7、268.3和36.2 t,主要来自飞机主发动机排放.研究期内,各类污染物排放均在11：00达到峰值.飞行阶段中,NO_x排放主要来自飞机在 起飞降落循环中的爬升阶段,占比达45.6%;CO和HC在地面滑行阶段的排放占比远高于其他运行阶段,分别占95.4%和93.9%;SO₂和PM在不同工作模式下的排放占比较为接近.各机型中,波音B738和空客A320两种机型在5类污染物排放量中贡献最大,波音B737机型排放CO较高.     

EGR率对农用单缸柴油机燃用生物柴油的NOx与PM排放特性影响分析

单缸柴油机作为小型农用机械不可或缺的动力源,在使用过程中会产生大量污染物.其中氮氧化合物（NO_x）和颗粒（PM）是气溶胶的主要组成部分,对大气环境造成了严重污染.为有效改善农用单缸柴油机NO_x和PM排放,本研究通过添加生物柴油对柴油进行改质以及采用机内EGR净化技术两种方案,测量了柴油机分别燃用柴油B0,生物柴油调合燃料B20、B50在不同EGR率下的NO_x和PM排放.结果表明,采用EGR技术能够明显改善柴油机的NO_x排放,但同时会引起碳烟排放的增加.通过在柴油中添加生物柴油能够在一定程度上降低碳烟排放,其中高负荷、大EGR率条件下的改善最为明显.在2000 r·min^-1、75%负荷,EGR率为30%时,燃用B50的碳烟排放与燃用B0相比降低了47.3%.总体上柴油中添加生物柴油与EGR技术共同作用能够有效降低柴油机高负荷工况时的颗粒排放总数量.     

DMDF电控单体泵柴油机结合简单后处理装置实现国V排放的研究

在一台原机为满足国Ⅲ排放法规的增压中冷电控单体泵四缸发动机上采用柴油/甲醇双燃料（DMDF）燃烧方式,结合废气再循环（EGR）技术及不同后处理装置进行台架试验.结果表明：加装DMDF系统并经过精细标定,在不添加任何后处理器的情况下,仅结合EGR,氮氧化物（NO_x）和颗粒物（PM）的排放即可满足国V规定法规,但总碳氢化合物（THC）和一氧化碳（CO）排放高于法规限值;增加采用氧化催化转化器（DOC）或DOC+颗粒氧化催化转化器（POC）简单的后处理装置可以使电控单体泵DMDF发动机排放全面满足国V排放标准要求.其中,仅采用DOC的方式,THC和CO十三点加权比排放与后处理之前相比的降幅可分别达98.0%和99.8%,且分别仅为国V限值的35.2%和2.4%,采用DOC+POC的方式,HC和CO十三点比排放较原机的降幅分别达99.2%和99.9%,且分别仅为国V限值的13.5%和1.2%.     

基于远程在线监控车载终端的柴油车NOx排放等级诊断研究

远程在线监控车载终端集成了远程通讯模块、卫星定位模块、发动机OBD信息解析模块,能够实时读取车辆排放相关运行信息,但无法直接判断车辆NO_x排放情况.为了快速、准确地评估车辆排放情况,诊断和监测NO_x高排放车,同时为了克服有些重型柴油车监测数据中缺失进气流量、燃油流量、车速等重要的实时信息,无法计算出车辆NO_x排放因子的问题.本文提出了由NO_x浓度分布特征驱动的高排放重型柴油车识别算法,通过远程在线监控车载终端设备获取车辆的发动机信息和SCR系统运行信息,运用NO_x浓度分布计算车辆每天NO_x排放浓度占比,通过系统聚类法对车辆NO_x排放浓度占比进行聚类,结果聚为优、良、中、差4类.利用车辆NO_x排放浓度区间分布及其聚类结果分别作为训练集的输入和输出,选择BP神经网络作为训练算法,训练获得的模型分类准确率为90%,利用训练好的模型判断在用柴油车NO_x排放等级,从而识别及监测NO_x高排放车辆.研究结果可为柴油车NO_x高排放诊断及监测提供依据,有助于监管部门能够快速识别NO_x高排放车辆.     

城市机动车排放因子隧道试验研究

选取典型城市隧道进行机动车排放因子测试,应用隧道试验原理,通过连续48h的现场采样监测,获得了隧道内机动车排放污染物NO_x.CO、SO₂、PM₁₀、VOC和HC浓度、交通参数(车型、车速、交通流量)和气象参数(如风速、风量、温度、湿度)等实测数据.通过质量平衡计算出隧道内机动车NO_x.CO、SO₂、PM₁₀和HC的平均排放因子分别为1.379、15.404、0.142、0.637、1.857g·(km·辆)^-1.并在此基础上应用多元回归方法计算出8大类机动车各种排放污染物的单车排放因子.结果反映目前中国城市机动车污染物排放水平及各污染物排放特征.     

北京市机动车污染分担率的研究

研究建立了以GIS为平台的北京市机动车排放清单,获得了北京市规划市区内分车型以及分区域的机动车排放分担率.在此基础上,采用修正的ISCST3模型模拟了1995年规划市区CO和NO_x浓度的时空分布情况,并分析了机动车排放对北京市大气浓度的贡献率.结果表明,1995年北京市规划市区CO和NO_x的年排放分担率分别达到了76.8%和40.2%;相应的年浓度分担率则分别为76.5%和68.4%,在城市中心区以及道路边2种污染物的浓度分担率则更高.因此,在北京市对机动车排放污染实施控制是有效削减CO和NO_x的主要途径.     

基于燃料生命周期的中国铁路排放趋势

铁路运输是现代运输的主要方式之一,在空气质量改善和"双碳"目标的双重约束下,厘清铁路运输CO₂和污染物排放趋势,对于交通领域的减污降碳工作具有重要意义.基于燃料生命周期法分析了中国火车2001~2018年的CO₂和污染物排放特征,在此基础上,结合情景分析评估了2019~2030年的铁路排放趋势.结果表明,随着铁路电气化进程的推进、内燃机车新车投入使用和燃油标准的不断升级,铁路运输燃料生命周期的CO₂和污染物排放整体分别呈上升和下降趋势,而其上游阶段的排放占比逐年升高.2018年铁路运输的CO₂、NO_x、CO、BC和SO_x排放总量分别为3780.29万t、11.98万t、3.94万t、0.20万t和3.08万t.情景分析表明,加快电力结构改善和降低单位运输能耗分别是降低铁路CO₂、SO_x和NO_x、BC、CO排放的最佳单一控制手段.积极应对铁路减污降碳工作的综合情景下,CO₂、NO_x、CO、BC和SO_x的减排率可分别达35%、37%、39%、32%和45%.电力结构改革和铁路电气化进程的停滞均会造成铁路运输排放总量的显著增加,铁路减污降碳工作仍需高度重视.     

中国商品能源消耗导致的氮氧化物排放量

能源消耗导致的NO_x排放是影响环境空气质量及区域酸沉降的重要因素.根据全国及各省区商品能源消耗与不同经济部门、不同燃料类型NO_x排放因子,估算了90年代中国NO_x排放量,详细给出了1997年分省、分地区、分行业及分燃料排放清单,并绘出了NO_x平均排放强度分布图.结果表明,中国NO_x排放量由1990年8.4Mt快速增长到1996年的12.0Mt.但与1996年NO_x排放峰值相比,1997和1998年中国NO_x排放量分别下降了约0.34Mt和0.82Mt.中国NO_x排放的燃料、行业及地区分布极不平衡:大约3/4的NO_x排放源自煤的燃烧;行业分布上,NOx则主要来自于工业(39.56%)、电力(36.74%)和交通运输(11.22%);各省区NO_x排放差别很大,河北、江苏、辽宁、山东、广东、山西、黑龙江、湖北和河南9省超过0.5Mt,而青海、宁夏和海南3省区小于0.1Mt.NO_x平均排放强度最大的地区(＞10t·(km²·a)^-1)包括上海、天津和北京市.总体来说,中国NO_x排和污染主要集中在人口密集、经济相对发达的东中部和东南部地区,尤其是北京、上海、天津等大城市.     

天然气-汽油双燃料车实际道路排放特性研究

为研究使用天然气对轻型汽车排放的影响,利用便携式排放测试系统（PEMS）,对25辆压缩天然气-汽油双燃料出租车在实际道路上分别使用汽油和天然气时的CO2、CO、NOx和THC排放进行了对比测试.研究结果表明：实际道路上,原装车使用天然气相比汽油时,CO2、CO的排放平均分别降低22%和24%,NOx和THC的排放平均分...     

掺甲醇汽油对国III汽油机排放性能影响

在一台整车试验满足国III排放法规要求的多点电喷汽油机上,采用甲醇掺入汽油的混合燃料（甲醇的体积分数分别为0%、15%和50%）进行台架试验,使用傅里叶变换红外光谱分析仪（FTIR）在线检测了常规车用三效催化转化器前后的常规和非常规排放.研究结果表明：怠速工况下,掺醇燃料对NOx排放基本没有影响,但CO和HC随掺醇比增加而普遍降低,非常规排放中乙醛排放有所降低,甲醇和甲醛则随掺醇比的增加有较大幅度升高,热怠速时经催化后掺醇燃料对各种排放均无影响,可被控制在极低的水平;其它工况下,随掺醇比增加,CO和HC减少,NOx在高掺醇比下低速低负荷和高速高负荷时有较为明显的改善,非常规排放甲醛和甲醇排放随掺醇比增大而急剧增加,乙醛排放则随之减少.经三效催化转化器作用,无论常规排放NOx、CO和HC,还是非常规排放甲醛、甲醇和乙醛基本上能够实现零排放.     

WLTC循环下汽油车氨排放影响因素分析

为研究WLTC（worldwide light-duty test cycle,全球轻型汽车驾驶循环）循环下常规污染物和行驶工况对汽油车NH₃排放的影响,选定一辆满足国Ⅴ排放标准、配备TWC（three way catalyst,三元催化器）尾气后处理装置的轻型汽油车,测定其在WLTC循环下CO₂、CO、NO_x和NH₃的摩尔排放量.结果表明:CO、NO_x与NH₃排放的线性相关系数分别为0.626和0.321.NH₃高排放的出现除了伴有CO的高排放外,还需车辆具有高速和持续的正向加速度.用配备TWC尾气后处理装置前、后NO_x排放量的差值表示NO_x的转化量发现,NO_x的高转化量并不一定对应NH₃的高排放量,在循环后期大量产生的NO_x会抑制NH₃的排放.由于VSP（vehicle specific power,比功率）能综合反映行驶工况,研究行驶工况对NH₃排放的影响时主要分析VSP与NH₃之间的关系,通过VSP聚类方法将VSP划分为不同区间,得出当VSP Bin（vehicle specific power bin,比功率区间）大于0时,基于CO₂的NH₃排放基本呈随VSP Bin增大而增加的规律,并且基于CO₂的NH₃排放量最大值对应的VSP Bin为持续正向加速工况.研究显示,常规污染物中CO和NO_x对NH₃的排放会产生不同程度的影响,加速度作为行驶工况的表征参数之一会直接或通过影响CO和NO_x的排放间接影响NH₃的生成.      

汽油车技术发展对尾气排放影响研究进展

近年来,汽油车尾气排放已成为城市大气污染的主要来源之一.为减少油耗、温室气体和大气污染物的排放,汽油直喷技术(GDI)、醇类燃料替代以及混合动力系统等新兴技术被应用到汽车产品中,该研究对GDI发动机汽车、醇类燃料车和混合动力车的颗粒物(PM)、氮氧化物(NO_x)、总碳氢化合物(THC)的排放研究进行梳理和总结,综合评估先进动力技术和醇类燃料的环境影响.结果表明:GDI汽油车的PM排放因子为进气道喷射(PFI)汽油车的1.2~5倍,加装汽油颗粒物捕集器(GPF)后GDI汽油车的PM排放大幅下降,同时具备催化能力的GPF可减少NO_x和THC排放.与汽油车相比,乙醇燃料车PM排放量减少了35%~56%,尾气THC排放减少了10%~44%,但挥发性有机物(VOCs)蒸发排放增加了20%~41%,其主要来自于日呼吸损失.各类型车辆的NO_x排放差异较小,比较结果存在一定的不确定性.混合动力车相比传统内燃机汽车污染物减排优势明显,可积极推广其在公共交通和私家车队中的应用.建议今后研究应着重关注以下几个方面:①GDI和混合动力车在实际条件下排放污染物的环境影响;②醇类燃料车VOCs蒸发排放控制技术及相关法规标准的完善;③新兴技术汽油车排放污染物的生成机理及其影响因素.      

Real-world fuel efficiency and exhaust emissions of light-duty diesel vehicles and their correlation with road conditions

The real-world fuel efficiency and exhaust emission profiles of CO, HC and NO_x for light-duty diesel vehicles were investigated. Using a portable emissions measurement system, 16 diesel taxies were tested on different roads in Macao and the data were normalized with the vehicle specific power bin method. The 11 Toyota Corolla diesel taxies have very good fuel economy of (5.9 ± 0.6) L/100 km, while other five diesel taxies showed relatively high values at (8.5 ± 1.7) L/100 km due to the variation in transmission systems and emission control strategies. Compared to similar Corolla gasoline models, the diesel cars confirmed an advantage of ca. 20% higher fuel efficiency. HC and CO emissions of all the 16 taxies are quite low, with the average at (0.05 ± 0.02) g/km and (0.38 ± 0.15) g/km, respectively. The average NO_x emission factor of the 11 Corolla taxies is (0.56 ± 0.17) g/km, about three times higher than their gasoline counterparts. Two of the three Hyundai Sonata taxies, configured with exhaust gas recirculation (EGR) + diesel oxidation catalyst (DOC) emission control strategies, indicated significantly higher NO₂ emissions and NO₂/NO_x ratios than other diesel taxies and consequently trigger a concern of possibly adverse impacts on ozone pollution in urban areas with this technology combination. A clear and similar pattern for fuel consumption and for each of the three gaseous pollutant emissions with various road conditions was identified. To save energy and mitigate CO₂ emissions as well as other gaseous pollutant emissions in urban area, traffic planning also needs improvement.     

High NO2/NOx emissions downstream of the catalytic diesel particulate filter: An influencing factor study

Diesel vehicles are responsible for most of the traffic-related nitrogen oxide (NO_x) emissions, including nitric oxide (NO) and nitrogen dioxide (NO₂). The use of after-treatment devices increases the risk of high NO₂/NO_x emissions from diesel engines. In order to investigate the factors influencing NO₂/NO_x emissions, an emission experiment was carried out on a high pressure common-rail, turbocharged diesel engine with a catalytic diesel particulate filter (CDPF). NO₂ was measured by a non-dispersive ultraviolet analyzer with raw exhaust sampling. The experimental results show that the NO₂/NO_x ratios downstream of the CDPF range around 20%–83%, which are significantly higher than those upstream of the CDPF. The exhaust temperature is a decisive factor influencing the NO₂/NO_x emissions. The maximum NO₂/NO_x emission appears at the exhaust temperature of 350°C. The space velocity, engine-out PM/NO_x ratio (mass based) and CO conversion ratio are secondary factors. At a constant exhaust temperature, the NO₂/NO_x emissions decreased with increasing space velocity and engine-out PM/NO_x ratio. When the CO conversion ratios range from 80% to 90%, the NO₂/NO_x emissions remain at a high level.     

广州市实施I/M简易瞬态工况检测方法的环境效果分析

采用简易瞬态工况法对在用车进行检测,能够更为有效地筛选高排放车辆.2007—2009年广州市轻型汽油车的简易瞬态工况法的初检数据表明,国Ⅰ排放标准实施以前(简称"国Ⅰ前")车辆和国Ⅰ及以后排放标准车辆排放超限值比例分别为20.1%和17.6%.简易瞬态工况法复检数据得到的国Ⅰ前和国Ⅰ及以后车辆经维护后能够达标的比例分别为76.0%和64.7%,且经过有效维护后超标车辆的平均排放水平有较大比例的削减.同时,采用修正的MOBILE5模型对广州市轻型汽油车排放进行模拟.结果发现,广州市2009年轻型汽油车的CO、HC和NO_x排放量分别为24.4×10⁴、3.8×10⁴和1.8×10⁴ t.如果考虑I/M制度实施及实际执行率,复检不达标车辆在全部淘汰情景下,2009年广州市轻型汽油车排放的CO、HC和NO_x分别能削减4.20×10⁴、0.58×10⁴和0.15×10⁴ t,占全部轻型汽油车的削减比例分别为17.2%、15.3%和8.2%;而在全部置换为国Ⅳ新车情景下,3种污染物分别能削减4.12×10⁴、0.57×10⁴和0.14×10⁴ t,削减比例分别为16.9%、15.0%和8.0%.国Ⅰ前及国Ⅰ车辆对CO和HC削减量的贡献达到90%左右,对NO_x削减量的贡献也在85%左右.     

The influence of ambient temperature on tailpipe emissions from 1985 to 1987 model year light-duty gasoline motor vehicles—II

Tailpipe emissions from gasoline fieled motor vehicles are sensitive to a number of factors including driving schedule (speed vs time), ambient temperature and fuel composition. The sensitivity of hydrocarbon (HC), aldehyde, CO, and oxides of nitrogen (NO_x) emissions to these variables was examined with 11 recent technology (1985–1987 model year) four- six- and eight-cylinder gasoline fueled motor vehicles. In excess of 200 individual HCs and 12 aldehydes were included in the detailed organic emission characterizations. Two fuels and driving schedules were used. Hydrocarbon and CO emissions increased significantly and NO_x emissions, in general, increased slightly as ambient temperature decreased. Formaldehyde also increased only slightly at test temperature decreased. Paraffin and aromatic emission fractions were dependent on fuel composition with olefin fraction being less fuel sensitive. When the low temperature cold start was preceded by a 5 min engine idle, CO and HC emissions were lowered, and NO_x emissions essentially unchanged.     

Optimization of gasoline hydrocarbon compositions for reducing exhaust emissions

Effects of hydrocarbon compositions on raw exhaust emissions and combustion processes were studied on an engine test bench. The optimization of gasoline hydrocarbon composition was discussed. As olefins content increased from 10.0% to 25.0% in volume, the combustion duration was shortened by about 2 degree crank angle ( CA), and the engine-out THC emission was reduced by about 15%. On the other hand, as aromatics content changed from 35.0% to 45.0%, the engine-out NOx emissions increased by 4%. An increment in olefins content resulted in a slight increase in engine-out CO emission, while the aromatics content had little e ect on engine-out total hydrocarbon (THC) and CO emissions. Over the new European driving cycle (NEDC), the THC, NOx and CO emissions of fuel with 25.0% olefins and 35.0% aromatics were about 45%, 21% and 19% lower than those of fuel with 10.0% olefins and 40.0% aromatics, respectively. The optimized gasoline compositions for new engines and new vehicles have low aromatics and high olefins contents.