基于功基窗口法的LNG-电混合动力公交车道路排放研究

研究了LNG-电混合动力公交车城市道路行驶排放性能。以一辆LNG-电混合动力公交车为研究对象,在典型公交线路上开展实际道路车载排放测试,通过PEMS(Portable Emissions Measurement System)和CAN总线实时采集排气污染物排放浓度、行驶速度、发动机转速和扭矩等数据。结果表明,公交车发动机运行工况主要分布在中低转速和负荷区,不同于ETC循环工况主要分布在中高转速和负荷区。计算发现公交车城市道路运行NO_x质量排放率远高于CO与HC,CO质量排放速率约为NO_x的1/100,HC质量排放速率约为NO_x的1/9。采用基于ETC循环功的功基窗口法计算发动机排气污染物比排放值,发现发动机平均输出功率偏低,测试样本功基窗口持续时间为ETC循环时长的1.4倍。测算结果表明,在全部有效功基窗口中,CO和HC比排放低于排放限值(征求意见稿),而NO_x比排放高于排放限值。研究表明,功基窗口法能有效分析LNG-电混合动力公交车排放,分析车载测试数据,得出的比排放数值能够反映车辆实际道路行驶排放水平。     

配置SCR的柴油货车道路运行NOx排放分析

为了研究重型柴油货车在不同道路运行工况下的NO_x排放特性,以一辆配置选择催化还原(Selective CatalyticReduction,SCR)净化系统的国V排放标准的重型柴油货车为研究对象,开展实际道路运行车载排放测试,通过车载排放测试系统实时采集车辆行驶速度、NO_x排放体积分数与排气温度等数据,分析车速、排气温度、路况等对NO_x排放的影响。结果表明,车速低于40 km/h,NO_x排放随车速增大稍有增加; 40～70 km/h,随车速增大NO_x排放降低;高于70 km/h,随车速增大NO_x排放显著降低。车速与排气温度呈线性正相关,排气温度高于150℃,SCR才能显示出对NO_x的净化效果。市区工况车速低,排温低于150℃,SCR不能有效工作;市郊、高速工况下排温高于150℃,SCR催化效率提高,车速增大,排温升高,NO_x排放降低,因此NO_x排放市郊工况低于市区工况,高速工况低于市郊工况。配置SCR的重型柴油货车NO_x高排放区主要集中在中低车速、加速区间内。     

驾驶激烈程度与载荷对柴油车RDE影响研究

为探究车辆行驶动力学与排放的关系,开展驾驶激烈程度与载荷对轻型柴油车实际行驶中产生的NOx及颗粒物数量(Particle Number,PN)排放影响试验研究,参考国VI排放标准RDE试验规范,设计不同的驾驶操作模式与载荷试验方案,采集车速、NOx、PN和CO2排放浓度等数据,分析车辆运行工况特性、行程动力学特性、NOx与PN排放特性.结果 表明,激烈驾驶使得高速工况vapos-[95]超过上限值,温和驾驶使得市区工况RPA低于下限值.NOx、 PN高排放区主要出现在中高车速、中高VSP区间.驾驶激烈程度增大或载荷升高,使NOx与PN排放明显增加,同时,NOx、PN高排放区向低速、低VSP区间扩展,分布更宽广.试验的国V车辆NOx排放CF高于国VI的RDE限值,PN排放CF明显低于国VI的RDE限值.     

限行对LPG公交车工况影响与减排效果

以大型LPG公交车为对象,研究广州市限行措施对车辆运行工况及排放的影响。采用车载排放测试实时测试亚运限行前后公交试验车辆道路运行工况与排放,进行数据统计分析。结果表明,限行措施使公交车辆平均车速提升了37.9%,怠速运行时间占比下降了6.28%,低于20 km/h的低速运行时间占比下降了15.5%,20~40km/h的中速运行时间占比增加了11.1%。限行使公交车辆平均加速度增大,平均比功率VSP变大。CO、HC和NOx的平均排放速率随车速、比功率VSP增大呈先增大后降低的趋势,随加速度增大而增大。限行使公交车辆负荷率增大,排气中CO、HC和NOx的平均排放速率较未限行时有所提高。相同运行里程下,限行使公交车辆运行时间减少27.5%。综合结果,限行使公交车辆尾气中CO、NOx和HC的排放量分别降低了21.71%、10.36%和11.95%,使平均排放因子降低。限行使道路拥堵情况得到改善,有效提高了公交车辆行驶速度,减少了尾气排放。     

基于VDI2198循环的内燃叉车实际作业排放特性

为了分析实际作业的叉车排放特征,基于VDI2198循环,采用车载排放测试系统(PEMS)对某基本型配备非道路国Ⅲ柴油发动机叉车进行前进、后退、货物举升、货物下降4种作业工况下的实车道路排放测试。结果表明,各排放物的排放速率在前进、货物举升和货物下降工况下处于较高水平,在后退工况下处于较低水平。CO_2、NO_x基于时间的排放因子在前进工况下最高,其原因是在前进工况下发动机处于合理转速工作区,进气充足,燃料燃烧较为充分,达到了高温富氧条件;CO、PN基于时间的排放因子在货物举升工况下最高,其原因是举升工况下发动机转速过高,进气不足、喷油量增加导致大量燃料不完全燃烧。后退工况下较低的CO_2基于时间排放因子,使得各污染物基于CO_2当量排放因子在后退工况下较高。与美国NONROAD模型中同类叉车排放水平对比,试验叉车的CO排放水平远低于Tier4A之前的排放水平,远高于Tier4排放水平;NO_x的排放水平低于Tier4A之前的排放水平,稍高于Tier4的排放水平。适度超载对排放影响较小,冷起动对排放影响较大。坡度增加对排放影响显著,坡度从0(平地)增至10%,CO、NO_x、PN、CO_2基于里程的排放因子分别增加了54%、19%、100%、27%;坡度从10%增加至15%,CO、NO_x、PN、CO_2基于里程的排放因子分别增加了41%、50%、51%、56%。     

轻型汽车实际行驶工况的排放研究

分别采用GPS和HEX CAN系统,记录了实际道路汽车行驶的瞬时速度和其他相关行驶参数,通过对两组数据进行工况解析,得到了城市汽车实际行驶工况.结果表明,我国的城市道路实际行驶工况与ECE EUDC标准工况相比,平均速度较低,怠速比例较高,加减速比例差别不大,但加减速较小,变化频繁,匀速比例较低.在整车排放试验台架上按得到的实际行驶工况进行排放试验,与ECE EUDC工况的排放试验结果进行对比.分析发现,冷启动时,实际行驶工况与ECE EUDC工况相比,CO排放高35.1%,HC高13.4%,NOx高23.1%; 热启动时,实际行驶工况与ECE EUDC工况相比,CO排放高21.4%,HC高26.3%,NOx高13.1%.研究表明,不论是在冷启动还是热启动状态,实际工况排放状况均与认证工况有一定的差别.因此,采用ECE EUDC工况不能代表不同城市实际车辆的污染排放状况.     

城市间运输货车行驶工况构建与应用

为研究城市间运输货车行驶工况特性与典型工况构建方法。运用车载数据采集系统采集了在珠三角区域城市间运输的货运车辆行驶车速等瞬态数据。基于13个工况特征参数解析工况特性,运用运动学片段理论将工况速度数据分成284个工况片,基于主成分分析和聚类分析法将工况片分成5类,选出12片代表工况片,按工况片平均速度从小到大的顺序排列,再将工况时长等比例压缩至1 800 s后最终构建出典型行驶工况。构建工况与实测样本的各项特征参数符合度大于80%,结果表明提出的典型工况构建方法可行,构建工况符合城市间货运车辆实际运行特性。构建工况的最大车速为80 km/h,主要分布在60~80 km/h,C-WTVC工况在0~90 km/h较均匀分布,平均车速为41.0 km/h,较构建工况低15.8%。基于构建工况进行重型货车排放性能仿真测算,得出CO_(2e)排放因子为764.81 g/km,较C-WTVC工况测算值低10.97%,表明运行工况不同导致碳排放测算值有较大差异。     

重型货运车辆碳排放特性研究

以重型货运车辆为研究对象,研究车辆碳排放与车速、装载率、货运周转量等的关系。选取20辆重型货运车,通过油耗测试装置与GPS装置等采集了货运车辆连续6个月的油耗、行驶里程、平均速度、货运周转量等数据,根据碳平衡原理计算出车辆的CO2e排放因子,得出了车速与装载率分布规律。结果表明,重型货运车辆行驶速度主要分布在50~70 km/h范围内,其行驶时间占比达67.2%;0.4~0.8之间的装载率占比达到75.25%;单车月度货运周转量主要分布范围在10×104~40×104t·km;CO2e排放因子主要分布在1 000~1200 g/km,其平均值为1 120 g/km,而平均吨千米CO2e排放因子为52g/(t·km)。本研究得出了装载率与吨千米CO2e排放因子的拟合关系式,发现车速提高时CO2e排放因子降低,装载率自0.2提高到1.0时吨千米CO2e排放因子降低70%以上,货运周转量提高时吨千米CO2e排放减少。     

市政污泥掺烧对生活垃圾焚烧设施烟气中污染物排放的影响

与生活垃圾协同焚烧是污泥处置中最有前景的处置方式,但其对焚烧烟气污染物排放的影响尚未明确。利用生活垃圾焚烧炉开展生活垃圾协同处置市政污泥的试验,研究掺烧5%、10%和15%的市政污泥时焚烧烟气中酸性气体、烟尘、重金属和二噁英等的排放特征。结果表明:与单独焚烧生活垃圾的对照组相比,在各掺烧比例下,烟气中SO_2、HCl、NO_x及烟尘有一定程度的增加,但均未超过GB18485—2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》限值;Cu、Hg排放质量浓度明显下降,Cr、Cd波动下降,Pb在高掺烧比时仍远低于限值,Ni增长幅度小于15%;二噁英总量升高,但仍符合标准限值。因此,在掺烧比例不超过15%的情况下,焚烧烟气中污染物排放仍在安全可控范围。     

PODE掺混比对电控共轨柴油机排放特性的影响

为了降低柴油机排放、提高热效率,将体积分数为10%、20%、30%和70%的聚甲氧基二甲醚(PODE)掺混于柴油中制得PODE/柴油混合燃料,标记为P10、P20、P30和P70,在一台四缸增压中冷电控共轨柴油机上开展了PODE掺混比对混合燃料燃油经济性与排放特性的试验,并采用热重分析仪研究了混合燃料的蒸发性能。结果表明:随PODE掺混比增加混合燃料的初始失重温度、终止失重温度和峰值失重温度均向低温区域偏移,峰值失重率增大;随PODE掺混比增加,柴油机的排气温度降低,有效热效率显著提升,混合燃料的HC、CO和烟度排放逐渐降低,而NOx排放有所增加;在ESC试验循环下P30的HC、CO和PM排放量较柴油分别降低了25%、16%和51%,均低于国V排放限值,且CO2排放量也明显减小。