行驶档位与发动机运行工况对重型柴油货车NOx、CO2、CO排放的影响

使用便携式排放测试系统(PEMS)在一辆状态良好的重型柴油货车上进行实际道路排放试验,研究发动机转速、负荷、行驶档位、车速与排放的关系。结果表明:NO_x、CO_2排放速率随发动机转速、负荷的上升而增加。NO_x、CO_2、CO排放因子随档位升高呈先急后缓的降低趋势,随传动比减小呈较为线性的降低趋势;同一档位行驶时,NO_x、CO_2排放因子、排放速率均随车速的升高而增加。因此,对于此类重型柴油车辆,为降低排放,应尽量使用高档位在相应的中、低车速下行驶。     

轻型汽油车稳态工况下的尾气排放特征

选取不同排放标准的127辆轻型汽油客车和10辆轻型汽油货车为研究对象,利用便携式车载测试系统(portable emission measurement system, PEMS)结合台架稳态工况(acceleration simulation mode, ASM),探究了不同工况与车辆参数对轻型汽油车气态污染物二氧化碳(CO_2)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NO_x)、碳氢化合物(HC)和甲烷(CH_4)排放的影响.结果表明,轻型汽油车气态污染物在怠速工况下的排放率较低,仅为加速工况和匀速工况的22.9%和25.8%.污染物排放特征与工况密切相关,CO_2和NO_x在加速工况时的排放率小于匀速工况,而CO、HC和CH_4在加速工况时的排放率却大于匀速工况.在低速稳态下,轻型汽油客车和轻型汽油货车CO_2、CO、NO_x、HC和CH_4的排放因子分别为383.20、 2.98、 1.60、 0.14和0.03 g·km~(-1)和360.66、 2.64、 1.61、 0.005 5和0.002 7 g·km~(-1).排放标准的加严带来了明显减排效果,CO、NO_x、HC和CH_4的排放因子从国Ⅰ～国Ⅴ分别下降了87.5%、 97.3%、 97.9%和86.4%.车龄、行驶里程和基准质量与车辆污染物的排放存在非线性关系,发动机排量与机动车的尾气污染物的排放呈正相关.     

燃气发动机瞬态工况下NOx排放特征

NO_x排放控制是发展燃气汽车的核心问题.为获得增压中冷燃气发动机瞬态工况NO_x的排放特征,实验选取了6MK375N-50增压中冷燃气发动机,研究了不同转速、转矩、进气流量、进气温度及湿度对NO_x排放的影响.试验结果表明NO_x的排放随着转速的增加先升高后减缓,转速为1400 r·min-1时NO_x排放最高,转矩的增加也会使NO_x排放增加,随着进气流量的增加,NO_x排放量先增加后稳定,进气流量为180 kg·h~(-1)时NO_x排放最高,进气温度对NO_x排放也有直接影响,进气温度为31℃时NO_x排放最高,随着进气湿度的增加,NO_x排放水平降低,对试验结果的双因素方差分析得到,各影响因素对NO_x的排放影响均非常显著.对1400 r·min-1下各个工况对应NO_x进行拟合,变化规律符合公式y=a-b×ln(x+c).     

国五国六工况下轻型车排放特性研究

在全流稀释排放测试系统上,对一辆满足国五排放标准的汽油车,分别在WLTC和NEDC工况下进行了车辆常规污染物排放特性的研究,同时使用Silver scan tool对发动机性能进行了测试。结果表明,车辆在WLTC工况的前3个阶段与NEDC工况下发动机性能及排放特性都比较相近。在WLTC超高速工况下发动机转速、机油温度、进气量、负荷值、CO排放都明显上升。对比分析排放特性可知,WLTC工况下THC和NOx的最终测试结果要低于NEDC工况,但CO_2在2种工况下的结果相差不大。另外,由于CO在超高速工况下的排放量急剧增长,WLTC工况下CO排放结果远大于NEDC工况。因此,超高速工况应该成为今后国六标准中研究的重点。     

青岛市机动车排放清单与空间分布特征

以青岛市2000~2014年机动车保有量与活动水平数据为基础,综合考虑排放标准与燃油品质的动态变化,以及机动车在城市路、郊区路和高速路的行驶比例与行驶工况,基于COPERT模型和GIS技术建立了0.02°×0.02°高分辨率机动车排放清单.结果表明,青岛市机动车CO、VOCs与SO_2的排放置由2000年的168.68,33.57,5.27kt下降至2014年的155.14,17.51,2.44kt,NO_x、PM_(10)与CO_2的排放量则由23.88,1.22,2647.32kt上升至57.82,2.76,17736.06kt.其中,CO与VOCs排放主要贡献车型为轻型载客车和摩托车,NO_x与PM_(10)排放主要来自于重型载客车与重型载货车,而CO_2和SO_2排放主要来源于轻型载客车与重型载货车.机动车排放空间分布呈现出由城市中心向城市边缘的递减趋势,并沿高速路呈明显的带状分布.李沧区、市北区、市南区和城阳区机动车排放强度较高,平度市、莱西市与崂山区机动车排放强度较低.     

基于随机森林的开封市重型柴油车NOx排放总量估算模型

近年来,在相关法律文件的推动下,监控平台技术得到发展与应用,有助于准确、实时获取海量实车行驶和排放数据,为建立机动车排放清单提供了重要数据基础.基于此背景,本文依托河南开封重型柴油车远程监控平台排放大数据,考虑了中观尺度上的活动因子分布特征及活动因子的影响权重,利用随机森林回归模型对重型柴油车污染物排放量预测方法进行研究.结果表明：①开封市重型柴油车行驶工况呈Ω型分布,而且随着发动机排量的增大,工况范围有逐渐缩小的趋势,且重型柴油车有20%的时间行驶在怠速区域和至少40%的时间行驶在中低转速区域.②在样本车中,在活动因子影响程度占比排序方面,有超过80%的柴油车将车速排在首位,其次分别是SCR床温、废气流量、发动机转速、燃料流量.③NO_x排放总量估算模型计算的6种典型排量下的重型柴油车NO_x排放总量与实际排放总量相比,误差不超过25%,能够满足实际需求.     

柴油/甲醇二元燃料发动机的非常规排放特性研究

在一台电控单体泵增压中冷柴油机上,利用FTIR研究柴油/甲醇二元燃料发动机不同甲醇替代率下的非常规排放特性.结果表明,柴油/甲醇二元燃料燃烧模式下的非常规排放物甲醛、未燃甲醇、1,3-丁二烯及N_2O的比排放与纯柴油模式相比均有不同程度的增加,且均随着甲醇替代率的增加而增加;甲醛、未燃甲醇及N_2O的比排放随着负荷的增加逐渐降低;随着转速的增加,未燃甲醇的比排放趋势相差不大,排放量也无明显差别;CO_2的比排放随着甲醇替代率的增加而下降.     

基于台架测试的我国船用柴油机废气排放因子

基于燃油消耗和基于船舶活动两种方法准确测算我国水路运输行业的废气排放量,对我国生产的分别满足国际海事组织(International Maritime Organization,IMO)NO_xTierⅠ、TierⅡ标准的76台和113台船用柴油机母型机排放测试报告进行了统计分析,研究确定了二冲程主机、四冲程主机和四冲程副机NO_x、CO、HC和CO_2基于燃油的排放因子和基于做功的排放因子.结果表明,不同类型柴油机NO_x、CO、HC和CO_2基于燃油的排放因子分别为30.67~76.55、3.01~6.13、1.25~2.24和3 141.15~3 165.63 kg·t~(-1);不同类型柴油机NO_x、CO、HC和CO_2基于做功的排放因子分别为6.83~13.64、0.61~1.35、0.21~0.50和534.04~745.18 g·(k W·h)~(-1).不同类型柴油机基于做功的排放因子与柴油机负荷密切相关,并可用幂函数或二次多项式来表达其关系;另外,通过对国外机构采用的排放因子进行简单的修正难以真实反映我国船用柴油机排放技术水平.相关研究结果为我国船舶排放清单的测算提供了具有适用性的基础数据.     

CO2含量对污泥燃烧Fuel-N析出特性的影响

在模拟水泥分解炉气氛条件下,考察了CO_2浓度对污泥燃料N(Fuel-N)析出特性的影响,结果表明污泥Fuel-N的析出形式主要为NH_3、HCN及NO_x.在研究的CO_2浓度范围(体积分数0～35%)内,CO_2浓度的升高将消耗更多的含氮位点和H自由基,导致NH_3的析出受到抑制;而CO_2能直接氧化HCN或—CN官能团,导致HCN的析出随着CO_2浓度的升高逐渐降低.NO_x的析出量随CO_2含量的升高先减小后升高,在25%时达到最小值.NO_x的生成和还原反应是同步发生的,在燃烧温度和O_2含量一定的情况下,NO_x的析出主要受NO_x还原反应的影响,研究表明燃烧过程中同时存在NO_x的气相均相还原反应和气固异相还原反应.当CO_2浓度从0上升至25%时,CO_2分子与污泥焦反应生成的CO相对增加,在污泥焦表面的催化作用下,NO_x被CO还原的量增多,此时污泥焦对NO_x的气固异相还原占据主导地位;继续增加CO_2浓度至35%时,还原性气体HCN生成幅度下降较大,此时HCN、NH_3对NO_x的气气均相还原占据主导地位,导致NO_x的析出逐渐升高.     

城市公交车在实际道路上的C O2排放特征

应用车载式尾气排放测试设备对北京国Ⅲ、国Ⅳ排放标准的柴油公交车和国Ⅲ排放标准压缩天然气公交车在实际道路上的尾气CO2排放特征进行了实测研究,测试时间为30 787 s,行驶里程达到168.58 km,共获得30 787组有效数据,测试数据能够反映车辆在实际道路上的排放特征。3种类型车辆测试期间在实际道路上的CO2排放因子分别为(1.10±0.24)g/m、(0.99±0.23)g/m和(1.02±0.21)g/m。车辆的排放状况与车辆的行驶工况有密切关系,车速较低,加速度越大,CO2排放速率和排放因子越大,车辆在匀速且车速较快时排放速率和排放因子较低。     

传动比对汽车实际行驶排放试验动力学特性与排放的影响

为研究传动比对轻型车CO₂、CO、PN、NO_x排放以及动力学参数的影响,选择4辆7挡干式双离合变速器轻型车作为试验车辆在相同道路上进行实际行驶排放(real driving emission,RDE)试验,依据传动比对数据进行划分. 结果表明:①随着传动比、相对正加速度(relative positive acceleration,RPA)的升高,CO₂、CO、NO_x排放因子以及未装汽油机颗粒捕集器(gasoline particulate filter,GPF)车辆的PN排放因子均呈增加趋势. 其中,CO₂、CO、PN (未装GPF)的排放因子与传动比的相关系数平均值分别为0.963、0.933、0.949,与RPA的相关系数平均值分别为0.971、0.955、0.975,均呈显著正线性相关;NO_x排放因子与传动比、RPA的相关系数平均值分别为0.567、0.543,相关性均较弱. ②以传动比作为变量的轻型车排放因子分析方法表明,随着传动比的升高,单位里程中发动机的工作循环与排放次数均增加,CO₂与污染物排放因子呈增加趋势,这解释了CO₂、CO、PN (未装GPF)、NO_x的排放因子均与传动比呈正线性相关的原因. ③RPA与传动比的相关系数平均值为0.953,二者呈显著正线性相关. v·a_pos_[95](车速与大于0.1 m/s2正加速度乘积的第95个百分位)与传动比的相关系数平均值为?0.487,呈负线性相关,且相关性较弱. 增加低速挡使用时间,RPA呈升高趋势,v·a_pos_[95]呈降低趋势,可远离行程无效判定界限,从而提高RDE试验动力学检验通过几率. 研究显示,传动比、RPA与CO₂、CO、PN (未装GPF)的排放因子均呈显著相关,借助调节传动比对碳和污染物排放进行控制,为减少汽车实际行驶排放提供了新的途径.      

长三角城市群机动车污染物排放清单建立及特征研究

为研究长三角城市群机动车污染物排放特征,本研究应用COPERTⅣ模型估算1999—2017年长三角城市群机动车污染物CO、NMVOC、NO_x、PM_(2.5)、PM_(10)、CO_2、CH_4、N_2O、NH_3和SO_2排放因子,建立排放清单,并对其排放特征展开分析,结果表明:1999—2017年不同污染物时间变化趋势存在差异,污染物CO、NMVOC、NO_x、PM_(2.5)、PM_(10)和CH_4排放量呈现先增长后下降的趋势,但开始下降的年份不同,CO_2和NH_3排放量增长趋势显著,2017年相对于1999年分别增加621%和3925%,N_2O和SO_2排放量总体呈上升趋势并在特定年份下降明显;污染物排放空间分布与路网分布基本一致,沿海地区的排放强度要明显大于内陆地区,特别是长江下游、杭州湾和太湖附近的城市最为明显;轻型客车为污染物CO、NMVOC、CO_2、CH_4、N_2O和NH_3的主要贡献车型,重型货车和重型客车为污染物NO_x、PM_(2.5)、PM_(10)和SO_2主要贡献车型;长三角城市群各城市机动车污染物排放量的差别主要与各城市机动车保有量有关,上海市各污染物贡献率下降幅度明显,机动车污染物主要贡献城市除了省会城市和直辖市之外,其余城市的污染物排放也不容忽视.     

DOC/CCRT老化对柴油公交车气态物排放特性的影响

基于重型底盘测功机,研究新鲜及老化氧化型催化器(DOC)、氧化型催化器耦合催化型颗粒捕集器(DOC+CDPF,CCRT)对在用国Ⅲ柴油公交车进行中国典型城市公交车循环CCBC时一氧化碳(CO)、总碳氢化合物(THC)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO_2)和氮氧化物(NO_x)、二氧化碳(CO_2)等气态物排放特性的影响.结果表明:采用新鲜及老化DOC/CCRT,均可以降低CO、THC、NO排放,增加NO_2排放,NO_x及CO_2排放基本不变;在怠速、加速、减速及匀速这4种工况下,新鲜DOC比老化DOC对CO、THC氧化效率好,新鲜CCRT比老化CCRT对THC氧化效率好,但老化CCRT对CO氧化效率更好,新鲜DOC/CCRT比老化DOC/CCRT对NO减少幅度高,对NO_2增加幅度高,但对NO_x排放总量基本无影响.     

一次航班飞行全过程大气污染物排放特征

飞机发动机以航空煤油为燃料,在运行过程中会排放多种大气污染物,对空气质量和人体健康存在较大影响.选择A320作为典型机型,提取了一次真实航班飞行过程中的机载飞行数据,基于BM2及BM2-FOA耦合模型,获得了其在飞行全过程中每一时刻CO、UHC、NO_x及PM_(2.5)的排放指数,并计算了CO、UHC、NO_x、SO_2、CO_2及PM_(2.5)的精确排放量.结果表明,飞行过程中CO和UHC排放指数与推力变化趋势相反,数值范围分别为0.67~595.34 g·kg~(-1)和0.05~0.43 g·kg~(-1).NO_x排放指数与燃油流量变化趋势一致,数值范围是0.96~114.25 g·kg~(-1).PM_(2.5)排放指数全过程变化较小,约为0.25~0.36 g·kg~(-1).飞行全过程中,CO_2排放总量最大,约为2.0×10~4kg.同时,NO_x的排放量约为213.4 kg,SO_2也排放了24.5 kg.CO、PM_(2.5)和UHC的排放量分别为7.5、2.2和0.5 kg.将本次精确计算结果与使用ICAO基准模型对LTO起降阶段的估算结果进行对比后发现,基准模型LTO飞行时间较真实时间偏长37%.基准模型估算LTO阶段CO、UHC污染物排放量偏高,NO_x偏低,且偏差较大;而SO_2、CO_2和PM_(2.5)的排放量估算结果偏差相对较小.与机动车相比,A320飞机的一次LTO起飞着陆飞行,NO_x排放量约等于一辆小客车行驶8.6×10~4km,或相当于1274辆小客车1 d的排放量.     

DOC+CDPF对重型柴油车排放特性的影响

基于重型转毂试验平台对比研究国Ⅲ重型柴油车加装催化型连续再生颗粒捕集器(DOC+CDPF)前后的气态物及颗粒物排放性能,结果表明从市区循环、公路循环到高速循环,原车的CO、THC、CO_2及颗粒质量(PM)排放因子依次减小,NO_x及颗粒数量(PN)排放因子依次增大,颗粒数量浓度随粒径呈双峰分布并且以聚集态颗粒排放为主;加装DOC+CDPF后,各污染物排放因子均有所下降,且下降趋势从市区循环、公路循环到高速循环依次增大,从整个C-WTVC循环来看,CO排放因子下降70.36%,THC排放因子下降72.73%,CO_2排放因子下降17.00%,NO_x排放因子下降7.76%,PM、PN排放因子分别下降93.77%和98.91%,颗粒数量浓度随粒径仍呈双峰分布,但排放以核模态颗粒为主,并且聚集态峰值对应粒径减小.     

北京市农业机械排放因子与排放清单

利用车载排放测试技术对典型的联合收割机、拖拉机、农用运输车和农田建设机械实际工况下的尾气进行测试,建立了实际工况下农业机械的排放因子和2017年北京市农用机械排放清单.结果表明,不同的工作状态对农业机械尾气排放有较大的影响,怠速和行走时CO、NO_x、HC和PM排放趋于平稳;而切地和翻地模式下的波动较为明显.根据各类机械的分类和排放标准对排放因子进行细化,建立了较为完整的实际工况下的排放因子.根据农业机械排放因子和燃油消耗量计算出2017年北京市CO、NO_x、HC和PM的排放量分别是2 566.60、 1 239.29、 563.08和538.32 t.拖拉机、运输机械和联合收割机的污染物总量占CO、NO_x、HC和PM这4种污染物总量的98%、 95%、 95%和98%.因此,农用拖拉机、运输机械和联合收割机在农业机械污染减排中应作为重点控制对象.     

燃烧室沉积物对点燃式发动机不同工况下排放的影响

第三代汽油清净剂在保持发动机喷嘴、进气阀清洁的同时,增加了燃烧室沉积物(CCD),这将增加部分污染物的排放. 通过M111发动机台架试验,测量了试验过程中CO,碳氢化合物(HC)和NO_x的排放,考察了燃烧室沉积物对不同工况下污染物排放的影响. 结果表明:燃烧室沉积物对NO_x的生成有明显的促进作用,也可能会增加CO排放;燃烧室沉积物对HC排放的影响较为复杂,一方面会增加高速工况下HC的排放,但其少量存在时可降低发动机在低速低负荷工况下的HC排放.      

重型柴油车车载排放实测与加载影响研究

采用车载排放测试仪,对2辆重型柴油卡车在空载和加载条件下进行实际道路车载排放测试.通过分析获得了油耗与排放速率的速度-加速度及其工况点的分布,发现高油耗与高排放工况点主要集中在高速加速区域,加载时油耗与排放高值随工况点分布更广;车辆在(30±2.5)km·h^-1等速及加速行驶时受加载影响最大,此时加载油耗与排放约是空载的1.6～3.2倍左右;由实测结果发现,卡车Ⅰ和卡车Ⅱ加载时油耗及CO、HC、NO_x排放因子分别是空载的1.6倍、3.5倍、1.1倍、1.5倍以及1.2倍、1.0倍、0.9倍和1.5倍,加载对油耗与NO_x排放影响最为明显,对HC影响最小,CO影响取决于车辆保养水平;卡车Ⅱ较卡车Ⅰ车型更大,发动机功率更高,相同荷载时受加载影响较小,说明重型车在发动机负荷可承受的范围内合理装载,有助于避免油耗与排放恶化,提高燃油经济性和排放水平.     

基于PEMS试验的混合动力轿车与传统汽油轿车的排放对比研究

利用车载测试系统(PEMS),对混合动力轿车及传统汽油轿车进行城市典型道路工况下的排放测试试验,对比分析试验车辆速度和比功率区间下的排放特性。试验结果表明,混合动力轿车CO、HC和NOx排放速率及其排放因子呈现相似的变化规律,车速低于20 km/h时,发动机处于关闭状态尾气排放为零;低于50 km/h时,发动机排气温度过低,三元催化器不工作,排放速率及排放因子随车速的升高而显著增大;车速达到50~55 km/h后,三元催化器开始工作,污染物浓度急剧下降;传统车与混动动力车的3种污染物的排放速率随VSP的变化规律相似;混合动力轿车CO、HC和NOx的平均排放因子相比传统汽油轿车有明显的优势,分别为传统汽油车的23.3%、2.92%和66.9%。     

可变喷嘴涡轮增压器(VNT)对高原地区车用柴油机性能与排放的影响研究

目的系统研究可变喷嘴涡轮增压器(VNT)对运行在高原地区的车用柴油机动力性、经济性以及排放性能的影响关系,为高原地区电控柴油机与VNT的匹配控制以及降低其污染物排放提供一定的理论指导。方法在海拔高度约为1960 m的高原地区,选取柴油机的典型运行工况,即低速1400 r/min全负荷、2200 r/min全负荷(最大转矩工况)以及4000 r/min全负荷(额定功率工况),通过试验研究VNT对柴油机性能与排放的影响。结果在低速工况,随着VNT喷嘴环开度的增大,动力性降低,经济性恶化;在最大转矩与额定功率工况,均存在一个最佳的VNT喷嘴环开度使得转矩最大,同时油耗最低。随着VNT喷嘴环开度的增大,进气流量、空燃比、中冷前压力、中冷前温度以及涡前压力均降低,而涡前温度升高。在三个典型运行工况下,随着VNT喷嘴环开度的增大,氮氧化物(NO_x)比排放逐渐降低,而烟度、一氧化碳(CO)以及碳氢(HC)比排放逐渐升高,VNT对HC排放的影响较小。结论在高原地区,通过减小VNT喷嘴环开度可以降低涡前温度,进而降低柴油机的热负荷,提高其可靠性,合理调节VNT喷嘴环开度可以获得较为满意的NO_x比排放与烟度排放。