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.     

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。     

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。     

电喷汽油机燃用乙醇/汽油混合燃料排放及催化转化特性研究

研究多点电喷汽油机燃用不同掺混比的乙醇/汽油混合燃料时的排放及催化器的转化性能.结果表明,在汽油机参数未做任何调整的情况下,与汽油机相比,乙醇/汽油混合燃料汽油机催化器之前的CO排放降低,降幅接近15%;HC排放在大负荷时略有升高;NOx排放基本相同;乙醇对排放物催化转换效率的影响与电喷汽油机的转速、负荷和空燃比控制策略有关.用气相色谱分析仪测录的未燃乙醇排放在大负荷时略有升高,甲醇排放量变化不大,乙醛排放量随乙醇含量增大而增大,经三效催化转化器后,可以被控制在接近零排放的水平.在怠速工况,随乙醇含量增加,CO、HC和NOx的排放与汽油机相比略有降低.     

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.     

北京铁路机车尾气排放清单的建立

排放清单是空气质量模拟和环境管理的基础.介绍了铁路运输尾气排放清单建立方法.基于美国环保局(USEPA)的排放因子,根据我国和美国排放标准的比较以及国内测试数据,确定了我国铁路机车尾气排放因子,并以北京为例,基于GIS铁路线路分布、内燃机车功率、运行车次和运行路线计算了铁路运输大气污染物NO_x、CO、HC和PM_(10)排放量,建立了排放清单.结果表明,基准年2007年北京铁路运输尾气排放量NO_x、CO、HC和PM_(10)分别为7 232 t、728 t、316 t和181 t,与2002年机动车排放量相比,4种污染物火车机车排放量分别占4.90%、0.08%、0.24%和1.12%.     

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。     

PHEV公交车RDE车载测试评价分析

研究了PHEV公交车的排放特性及车载排放评价的适应性。以一辆LNG-电PHEV公交车为研究对象,按重型车RDE车载测试标准要求沿市区、市郊公交线路行驶,实时采集车辆排放及发动机运行工况等数据,按功基窗口法进行数据处理。结果表明,公交车实际行驶工况较ETC循环工况分布广泛很多,并主要分布在中低转速低扭矩区。即使将有效功基窗口要求的发动机平均功率百分比下限从20%降至15%,车载测试所获得的数据依然无法满足有效功基窗口数量占比大于50%的RDE测试有效性要求。随窗口平均功率百分比降低,NO_x平均比排放值升高,THC下降,CO几乎没有变化。先市区后市郊测试顺序下CO比排放值为0.64 g/(k W·h),为限值的10.7%;NO_x平均比排放值为14.15 g/(k W·h),为限值的3.5倍。研究了车辆行驶路况顺序对窗口数量和排气污染物比排放的影响,相比以先市郊后市区的行驶顺序,先市区后市郊可获得到更多的窗口数量,NO_x平均比排放值升高14.84%,THC降低20.98%,CO降低15.63%。     

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。     

基于燃油消耗的北京农用机械排放清单建立

农业机械作为重要的非道路移动源之一,排放的尾气是氮氧化物(NOx)和可吸入颗粒物(PM10)的主要来源之一.介绍了基于燃油消耗量的排放清单建立方法,排放因子为单位质量燃料消耗的污染物排放量,活动水平为燃料消耗量.根据NON-ROAD模型,农用柴油机械CO、THC、NOx和PM10排放因子分别为37.71 g·kg-1、9.38 g·kg-1、51.58 g·kg-1和8.23 g·kg-1,汽油机械CO、THC、NOx和PM10排放因子分别为405.25 g·kg-1、236.05 g·kg-1、3.88 g·kg-1和5.01 g·kg-1.根据燃料消耗量估算了北京2007年农用机械尾气排放量,HC、CO、NOx和PM10排放量分别为1 643.6 t、4 615.4 t、4 296.2 t和701.6 t.与道路机动车排放量相比,农用机械排放分别占1.26%、0.50%、2.91%和4.33%.基于GIS的北京农用耕地分布,建立了农机污染物排放的空间分布.根据不同月份的燃油消耗量分析时间分布,1-2月份排放较低,3-4月份排放较高.     

佛山禅城区机动车尾气排放特征及分布

通过对禅城区不同道路类型交通流进行调查分析,运用COPERT模式计算出2008年佛山地区机动车排放因子,分析出禅城区机动车尾气排放的主要来源及主要特征,得到了禅城区机动车尾气排放总量及排放分担率.根据佛山市辖区区间出行车辆较多的特点,采用源强估算总量的方法计算区内机动车污染排放.结果表明,禅城区2008年CO、NOx、VOC、PM的排放量分别为72 356.86 t、7 288.38 t、9 991.68 t和366.80 t.不同车型对不同污染物的排放贡献率差别明显,尤以摩托车的CO、VOC排放贡献较高,分别占机动车排放污染物总量的85%和77%.道路局部污染最严重的道路类型为国道,整体污染最为严重的为主干路.区内机动车劣化严重,占机动车总量37%的国0车的CO、NOx、VOC、PM排放分担率分别占机动车排放总量的68%、45%、58%、63%.不同车型、不同排放标准的排放因子存在较大差别,轻型车的CO、VOC较高而重型车的NOx、PM排放因子较高.     

轿车斜角碰撞后排左侧乘员损伤仿真研究

为降低后排左侧乘员在轿车60°斜角碰撞刚性壁障时的损伤程度,利用Presys建立有限元轿车、刚性障碍壁和假人整体模型,经Ls-Dyna求解计算后用Presys有限元软件分析30、40、50 km/h车速下的后排左侧乘员损伤情况。结果表明:随着碰撞车速的增高后排左侧假人头部加速度和颈部受力增大;碰撞车速为40 km/h时假人头部Y轴加速度比其他2种碰撞车速大;假人胸部加速度及加速度增幅随着碰撞车速的增加而增大。     

缸内直喷参数对复合均质压燃发动机排放特性的影响

为了提高内燃机的热效率、降低排放,在一台由柴油机改造的均质压燃发动机上开展了正丁醇/正庚烷复合均质压燃试验。分别研究了缸内直喷时刻、直喷压力、直喷量及进气温度对发动机排放的影响,并对复合均质压燃模式下发动机的运行范围进行了对比分析。结果表明:随缸内直喷时刻推迟,CO和HC的排放先增加后减小再增加;随缸内直喷压力升高,CO的排放先升高后降低,HC的排放略有升高趋势;随总体混合气逐渐变浓CO的排放总体上有所降低,HC呈现先增后减的趋势;随进气温度不断升高HC与CO的排放均呈明显的下降趋势;NOx的排放总体处于较低水平。存在最优的直喷参数值,即φin=340°CA,pinject=6 MPa,λt=1.15,使得排放与热效率相对平衡且均获得优化。在复合均质压燃燃烧模式下,发动机运行范围得到了较为明显的拓展。     

预混燃烧室的NOx与CO排放性能研究

建立了一套预混燃烧装置,进行了不同过量空气系数a、预混段长径比L/D、燃气平均速度v和旋流器旋流数Sn下的燃烧试验,研究了不同燃料-空气预混条件对燃烧尾气中污染物NOx与CO体积分数的影响。结果表明:当过量空气系数a1.1时,NOx与CO体积分数均呈下降趋势;预混长径比L/D在4~8时,增长预混长度可以减少污染物NOx的排放;减小燃气平均速度可以降低NOx体积分数,但CO体积分数略有增加;强旋流(Sn1.56)可以增强预混,降低NOx体积分数,但强旋流下CO体积分数增加迅速。     

基于前车速度预测的信号交叉口汽车生态驾驶控制策略

为降低车辆通过信号交叉口的油耗和排放,研究车路协同环境下基于前车速度预测的信号交叉口汽车生态驾驶控制策略.通过转鼓试验修正目标车辆的VT-CPFM油耗模型和VSP排放模型,构建RBF神经网络模型对前车速度轨迹进行预测.以油耗为目标函数,排放为约束,创建基于动态规划的目标车辆速度优化算法,在MATLAB仿真得到目标车辆通过信号交叉口的优化速度诱导轨迹及油耗排放.仿真结果表明:加速优化诱导策略使得油耗、NOx、CO、THC分别降低了 27.3％、27.7％、32.9％、32.1％,减速优化诱导策略使得油耗、NOx、CO、THC分别降低了 25.1％、26.3％、32.6％、23.1％.在转鼓试验台进行实车试验,依据仿真计算得到的优化速度诱导轨迹测试目标车辆的油耗和排放.试验结果表明:加速优化诱导策略使得油耗、NOx、CO、THC分别降低了 21.4％、20.7％、22.4％、20.4％,减速优化诱导策略使得油耗、NOx、CO、THC分别降低了 20.1％、23.4％、30.9％、22.6％.     

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。     

上海港船舶大气污染物排放清单研究

建立可靠的船舶排放清单不仅是大气环境科学领域对船舶排放影响进行定量研究的重要基础,也是管理部门制定污染减排措施和政策的重要依据.以常规大气污染物和温室气体为研究对象,采用由下而上的动力法对进出上海港船舶排放进行了研究.通过对上海港船舶进出签证数、船舶种类、吨位分布、运行工况、排放因子和燃油校正因子等多要素开展调查和分析,获得了上海港外港和内河9种船种和4种运行工况条件下大气污染物和温室气体排放总量,并结合船舶自动识别系统(AIS)确定了1 km×1 km网格精度的大气污染物和温室气体的排放空间分布.结果表明:2010年,上海港船舶排放PM100.46万t,PM2.5 0.37万t,柴油颗粒物(DPM)0.44万t,NOx5.73万t,SOx3.54万t,CO 0.49万t,碳氧化合物(HC)0.21万t;排放温室气体CO2 288.55万t,N2O 0.01万t,Cn4 0.004万t.与全市排放清单总量相比,上海港船舶排放对SO2、NOx和PM2.5的排放影响最为显著,分担率分别达到12.0％、9.0％和5.3％.其中,以远洋船为首要来源,其排放量对全市排放清单的分担率分别为12.0％、8.4％和5.1％.     

高海拔矿山掘进工作面尾气运移规律数值模拟

为了综合描述高海拔矿井掘进工程中内燃机尾气污染的影响范围和扩散规律,为高原矿井掘进工程施工过程中的通风方案设计提供需风量等关键数据,在对高原作业条件下内燃机械的工况与排放规律进行测定分析的基础上,采用Fluent软件对工作面的尾气运移规律进行了数值模拟,得出了掘进工作面需风量与内燃机工作功率之间的量化关系。结果表明:高海拔矿山掘进工作面的主要污染源为内燃机燃烧不充分所造成的CO排放,且其排放量在内燃机额定工况范围内随转速增大而增加;通过数值模拟过程可以得出巷道中风筒出口需风量与内燃机功率呈正相关性,因而高海拔地区矿山的掘进工程中,可以通过增大压入式通风量的方法解决巷道内尾气污染问题。     

营运车辆昼夜运行速度特征及其风险

为客观评价营运车辆运行风险性,分析营运车辆昼夜运行速度特征,以速度参数作为行车风险评价指标,运用标准离差-熵权法构建营运车辆昼夜运行风险评价模型。以昆石高速公路营运车辆运行风险评价为实例验证模型的有效性。研究结果表明:昼夜运行速度均服从正偏态分布;营运车辆夜间平均车速高于日间,且昼夜超速比多为5%以下;日间加速度值大于夜间,夜间减速度值及急动度值大于日间。     

雾霾时车辆尾气排放对驾驶员能见度的影响

针对北京道路车辆尾气排放对雾霾时驾驶员道路能见度的影响问题,建立了雾霾时车辆尾气排放与驾驶员道路能见度关系模型。该模型以车辆为单元建立车辆尾气排放元胞,考虑了车辆尾气排放后的污染物物理和化学变化,并以车道中的尾气排放位置截面及截面单元、交叉口处的尾气排放位置区间为模型单元。为验证该模型,于2016年10月-2017年2月和2017年10月-2018年2月,在北京地区部分路网检测了驾驶员道路能见度等数据,并统计了各时段驾驶员道路能见度的分布情况。对建立的关系模型进行仿真,结果表明,该关系模型的仿真结果与实际检测数据的误差占比平均值小于4. 98%,验证了该关系模型用于描述北京市道路车辆尾气排放对雾霾时驾驶员道路能见度影响的有效性。