重型柴油车实际道路排放与行驶工况的相关性研究

采用SEMTECH-D车载排放测试仪测量了东风柴油卡车在城市实际道路工况以及等速和加速工况下的油耗及污染物排放状况.测试结果显示,测试卡车实际道路综合百公里油耗为17.8 L,NOx、CO和HC排放因子分别为3.96、8.86和2.15g·km-1.其中主干道路况相对较差,油耗与排放因子较高,是所有测试道路平均水平的1.3～1.8倍左右.研究结果表明,重型车油耗及污染物排放与各行驶工况下的速度、加速度均密切相关,车辆在高速加速行驶状态下易产生高排放.车辆在30～50 km·h-1速度区间内等速行驶时,油耗与排放因子最为经济且环境友好.车辆在加速行驶时,油耗与NOx、CO排放因子可达到城市实际道路平均水平的2.0、2.2、1.4倍,急加速时达到2.8、2.1、14倍.应用比功率概念可准确描述车辆在各运行工况下的排放水平,但在重型车上缺乏实验依据,有待进一步研究.     

轻型柴油车实际道路瞬时排放模拟研究

系统介绍了CMEM模型及其计算原理.以轻型柴油车为研究对象,给出了模型的主要输入参数,并计算了车辆在实际道路上的瞬时排放结果,并根据实测数据对模拟结果进行了验证.测试车辆的CO、THC、NOx和CO2排放因子为0.81、0.61、2.09和193 g·km-1,相同线路模拟所得的排放因子分别为0.75、0.47、2.47和212 g·km-1,相关系数分别达到0.69、0.69、0.75和0.72.通过模拟发现,轻型柴油车在实际道路微观区域内的排放水平随交通条件和行驶状态波动明显,采用CMEM模型能够较好地反映该车排放随行驶工况的瞬时变化趋势.应用CMEM模拟发现,改善典型交叉口区域的交通条件后,轻型柴油车在模拟区域内的CO、THC、NOx和CO2排放量分别削减了50%、47%、45%和44%,排放改善效果显著.从研究结果来看,利用微观尺度模型来分析混合车流在一些典型交通区域的瞬时排放变化是必要的,也是可行的,对于评价道路交通规划的环境效果具有一定的指导意义.     

基于功基窗口法的国六重型柴油车实际道路排放研究

利用便携式排放测试系统(PEMS)对6辆典型国六重型柴油车开展了实际道路排放试验,并利用功基窗口法分析了重型车实际道路CO、NOx和PN排放特性,结果表明:实际行驶过程中重型柴油车排放后处理装置能有效控制CO和PN排放,但NOx排放存在显著不确定性.现行重型国六排放标准规定的功基窗口法在排放评估过程中最高可剔除46.6...     

重型机动车实际排放特性与影响因素的实测研究

利用美国Sensors公司生产的SEMTECHD车载排放测试仪在上海随机选择了7辆重型柴油车开展实际道路的排放测试,该实验累积测试道路长度为186km,共取得29090个逐秒的有效工况点数据,其中城市主干道12979个,次干道12368个,快速干道3743个.给出了车辆在不同道路上的工况点分布,分析了速度、加速度对燃油消耗、尾气排放的影响.测试结果表明,在选定的城市道路上,车流的平均怠速工况比为17%,加速工况比23.6%,等速工况比为31.0%,减速工况比为28.5%.被测车辆的CO、THC、NOx平均排放因子分别为(4.41±2.46)g·km-1、(1.77±1.17)g·km-1和(6.96±1.93)g·km-1,车辆排放状况因车速、加速度等因素而不同.测试结果基本反映了目前上海道路的交通状况和柴油卡车的排放现状,同时也说明过低的车速和频繁加减速是加重机动车污染的重要原因.     

应用车载测试系统研究轻型机动车在实际道路上的排放特征

采用一套车载排放测试系统,对深圳市7辆具有代表性的轻型车辆进了实际道路排放测试.根据测试结果,分析了机动车运行工况对排放的影响,比较了基于油耗和行驶里程的排放因子,并计算了各测试车辆的平均排放因子.结果表明,深圳市轻型机动车加速和减速运行模式共占整个运行时间的66.7%和行驶里程的80.3%,对各种污染物的贡献率达74.6%～79.2%.并且加速模式下的排放水平明显高于其他运行模式;基于油耗的排放因子受车速的影响较小,可以避免因机动车运行工况不同所带来的排放差异,从宏观尺度更为合理地预测机动车污染物排放量;车辆技术水平对排放影响很大,化油器车的C0、HC和NOx排放因子分别是欧Ⅲ车的19.9～20.5、5.6～26.1和1.8～2.0倍;我国在进行轻型车排放测试时使用ECE EUDC工况,不能反映我国城市实际道路行驶工况下的机动车排放水平.     

重型柴油车污染物排放因子测量的影响因素

为了调查我国重型柴油车排放污染物的基本水平,确定CO、HC、NO_x和颗粒物等污染物的排放因子,利用满足国Ⅲ排放标准的重型柴油车,分别采用PEMS(portable emission measurement system,车载排放测试系统,由便携式SEMTECH-DS型气态污染物排放测量设备和DMM颗粒物排放测量设备组成)及满足法规排放测量要求的重型车整车底盘测功机方法,研究了不同负载(0%、50%、100%及120%)和2种测试工况对重型车排放因子测量的影响. 结果表明:过载(120%负载)下NO_x和颗粒物等排放因子均比零负载下高出近90%;在平均车速较低、怠速时间长的VECC工况下,气态污染物、颗粒物的排放因子比平均车速高、怠速时间短的C-WTVC工况高出30%左右;PEMS系统和重型车底盘测功机系统所测气态污染物排放因子的相关性较好,但DMM颗粒物排放测试设备与重型车整车底盘测功机所测的颗粒物排放因子相差可达50%左右.      

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.     

国Ⅳ天然气公交车实际道路颗粒物排放特性

采用车载排放测试系统对国Ⅳ天然气公交车进行了实际道路排放测试,研究其颗粒物排放特征及粒径分布随车速、加速度及比功率的变化规律.结果表明,天然气公交车的颗粒物数量和质量排放率随车速的增加均逐渐升高,而排放因子均逐渐减小;怠速、低速、中速和高速工况下颗粒数量浓度均呈多峰对数分布,核态颗粒数在总颗粒数中占大多数比例.随加速度的增大,颗粒物排放率逐渐升高;快加速工况颗粒物排放率明显高于匀速和慢减速工况,而后二者之间相差不大.颗粒物的高排放集中在高车辆比功率(VSP)区间内,并随VSP绝对值的增大逐渐升高.     

内河船舶柴油机的实际排放特征

利用由SEMTECH-DS和ELPI组成的PEMS(车载排放测试系统),对京杭运河江苏段具有代表性的12艘内河船舶进行实际排放测试,分析不同工况下CO、HC、NO_x和PM的排放. 结果表明:巡航工况下CO、HC和PM排放速率分别为0.093、0.019、0.018g/s,低于进、出港工况;而NO_x排放速率为0.347g/s,分别为出港和进港工况的1.66和2.90倍;不同工况外排NO占NO_x比例不同,其中巡航工况中外排NO所占比例最大(达到96.7%),而出港和进港工况则分别为93.6%和93.1%. 随着负荷增加,船舶 CO、HC、NO和PM的排放浓度增大,高负荷下CO、HC、NO_x、PM的排放浓度比低负荷分别增高89.23%、29.51%、44.72%和229.49%. 由颗粒物的粒径分布可知,3种工况下颗粒物数浓度的粒径分布呈双峰分布,分别对应核模态和积聚模态,粒径<120nm的颗粒物数浓度占总浓度的99.84%以上,PM_2.5数浓度占PM₁₀比例均超过99.9%.      

基于DOC+CDPF后处理技术的公交车实际道路颗粒物排放特性

利用车载排放测试系统,对柴油公交车安装氧化催化转化器(DOC)+催化型颗粒捕集器(CDPF)前后的实际道路工况颗粒物排放特性进行了研究。安装DOC+CDPF前后,稳态工况下,颗粒物数量排放(PN)、质量排放(PM)分别在车速为25,30 km/h降幅最大;瞬态工况下,随着加速度的增加,PN、PM排放率降幅逐渐增大;颗粒粒径分布规律不同,安装前呈单峰或双峰分布,而安装后呈三峰分布,粒径124.1 nm左右降幅最大。     

基于远程数据的重型柴油车实际道路碳排放测算准确度

利用车载排放测试系统(PEMS),对3辆加装有车载诊断系统(OBD)远程监控设备的重型柴油车进行实际道路排放测试,以获取车辆实际道路基于电子控制器单元(ECU)的OBD远程油耗数据,分析碳排放结果的准确性及其影响因素.研究发现,基于碳平衡法获取的ECU油耗换算CO₂与车载排放测量系统(PEMS)直接测量的CO₂排放结果存在差异,二者偏差平均为2.06%.对影响ECU碳排放计算的关键因素(ECU油耗量和ECU行驶距离)的准确性进行了分析,发现ECU油耗的偏差均在3%以内,而ECU测量距离的平均偏差为2.41%.ECU油耗和行驶距离的准确度会受到车速、加速度和整个行程动态的影响.当车辆低速行驶时,其准确度较低.     

国六重型柴油车挥发性有机物排放特性

选取5辆典型国六重型柴油车,进行基于C-WTVC的挥发性有机物(VOCs)排放测试,分析了包括7种苯系物以及14种醛酮类物质的比排放量.结果表明,甲苯、苯、苯乙烯是国六重型柴油车苯系物排放的主体物质,占总量的60％～86％;而甲醛、乙醛、苯甲醛是醛酮污染物的主要物质,占总量的72％～87％.在同时包含市区、市郊和高速综...     

柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)减少重载柴油机烟度排放的试验研究

在一台满足国三排放法规要求的重载车用增压中冷电控单体泵柴油机上,将其改造成柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)发动机并进行台架试验.利用电控单元控制向进气歧管喷射的甲醇量及其喷射时刻,原柴油机供油系统保持不变.试验主要研究在稳定工况时,不同的负荷以及不同的甲醇对柴油的比例情况下,经催化转化后发动机干炭烟烟度(415烟度)和不透光烟度(439烟度)排放的情况.试验结果表明,在燃用现有市售的燃油条件下,与原机相比,相同工况下采用DMCC的干炭烟烟度和不透光烟度都有大幅度的减少.干炭烟的最大降幅达95%,平均降幅达到50%以上.在柴油喷射量不变的情况下,增加甲醇喷射量,干炭烟烟度会持续减小,而不透光烟度呈先减少后增加的趋势.同负荷时的甲醇对柴油替代率为44.88%到56.73%时,不透光烟度存在最低点,并且发动机的烟度排放存在最优值.在同一工况下,随着柴油对甲醇的比例增加,发动机的干炭烟烟度和不透光烟度排放都逐渐增加.     

Ultrafine particle emission characteristics of diesel engine by on-board and test bench measurement

This study investigated the emission characteristics of ultrafine particles based on test bench and on-board measurements. The bench test results showed the ultrafine particle number concentration of the diesel engine to be in the range of (0.56-8.35) × 10⁸ cm^-3. The on-board measurement results illustrated that the ultrafine particles were strongly correlated with changes in real-world driving cycles. The particle number concentration was down to 2.0 × 10⁶ cm^-3 and 2.7 × 10⁷ cm^-3 under decelerating and idling operations and as high as 5.0 × 10⁸ cm^-3 under accelerating operation. It was also indicated that the particle number measured by the two methods increased with the growth of engine load at each engine speed in both cases. The particle number presented a "U" shaped distribution with changing speed at high engine load conditions, which implies that the particle number will reach its lowest level at medium engine speeds. The particle sizes of both measurements showed single mode distributions. The peak of particle size was located at about 50-80 nm in the accumulation mode particle range. Nucleation mode particles will significantly increase at low engine load operations like idling and decelerating caused by the high concentration of unburned organic compounds.     

重型车低负荷运行特征及NOx排放特性

利用远程监控数据分析了北京国六重型柴油城市用车在低负荷运行特征和排放特征,并选取了一台满足国六排放标准的6L柴油机,结合发动机在环方法在发动机台架上开展了国六法规循环(WHTC)和加州低负荷循环(LLC)的排放试验,对比分析了低负荷循环下的氮氧化物(NO_x)排放特性。结果表明:国六城市柴油车的低负荷运行时间长,并且低负荷运行阶段NO_x排放占比高。加州构建的LLC循环能够能反映长时间运行在低负荷以及长时间怠速造成排温降低导致NO_x转化效率降低的实际情况。LLC循环下的NO_x排放很高,主要原因是由于排温较低所致。中国也应该根据商用车实际行驶特征,开发低负荷工况来控制低负荷条件下的NO_x排放。但由于车辆载荷对NO_x转化效率和NO_x排放有较大影响,因此开发低负荷工况时,需要考虑载荷设置。     

机动车排放污染的速度-加速度耦合影响分析

利用OBS-2200车载测试系统,分别在高峰期、平峰期和低峰期的天津市典型路段进行了车载测试,并获得了碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)等车辆排放的污染物的逐秒数据.结果显示在这3个时段内,车辆的加速度大都集中在-1.5~1.5m/s2,速度大都集中在0~70km/h,并且HC、CO和NOx的最高排放率为0.0673、0.706和0.0178g/s,都集中在高速(速度(v)>30km/h, 加速度(a)>0.5m/s2)工况范围内.通过拟合发现,HC、CO和NOx的排放率与比功率(Vehicle Specific Power,简称VSP)之间的拟合决定系数分别为0.71、0.86和0.85,相关性较高,说明VSP可以作为评价车辆排放率的一个重要参考性指标.     

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.