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.      

基于实际道路测试的轻型汽油车甲烷排放因子模型构建与评估

针对目前机动车温室气体甲烷(CH₄)排放因子缺乏的问题,利用便携式尾气测量系统(Portable Emission Measurement System,PEMS)对13辆轻型汽油车开展实际道路车载测试,获得汽油车CH₄排放因子及排放特征.结果表明,轻型汽油车CH₄排放因子随着国标加严而下降,国6轻型汽油车CH₄排放因子相较于国1车辆下降了约94.5%.基于CH₄逐秒排放特征分析发现,在实际行驶工况下CH₄排放变动剧烈,排放峰值通常出现在高速或高加速工况.同时,研究发现CH₄排放因子与燃烧效率(MCE)、机动车比功率(VSP)呈现显著相关性,通过CH₄与MCE、VSP的关系构建了轻型汽油车不同标准下的基于MCE及基于VSP的排放因子模型.以一辆国4汽油车实测值对模型进行验证与评估,该车CH₄排放因子的实测值为(3.9±0.6) mg·km^-1,基于MCE、VSP的模型模...     

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。     

轻型汽油车尾气PM2.5的排放特征

为研究轻型汽油车尾气PM_2.5的排放特征,利用整车测试台架和颗粒物稀释采样系统,对12辆轻型汽油车尾气的PM_2.5进行了采集,并进一步分析了PM_2.5排放因子及其碳质组分——OC(有机碳)和EC(元素碳)的排放特征;在此基础上,参考文献研究结果,计算了我国轻型汽油车分阶段PM_2.5排放因子,结合活动水平数据估算轻型汽油车PM_2.5排放量.结果表明:测试的国Ⅰ前~国Ⅳ轻型汽油车PM_2.5平均排放因子分别为(73.2±3.8)(50.5±45.4)(34.7±18.4)(22.6±10.3)和(1.0±0.2)mg/km,随排放阶段升级而显著降低.OC是轻型汽油车尾气PM_2.5中的主要碳质组分,在TC(总碳)中所占比例超过90%. 2012年我国轻型汽油车PM_2.5排放量为21 828.7 t,占机动车颗粒物排放总量的3.5%,其中仅占轻型汽油车保有量17%的国Ⅰ及以前车辆排放了约43%的PM_2.5. 研究显示,轻型汽油车尤其是国Ⅰ及国Ⅰ前车辆颗粒物排放不容忽视,在机动车颗粒物减排工作中应给予足够重视.      

基于10辆轻型汽油车的实际行驶与台架工况排放特征及影响因素研究

利用便携式排放测试系统(Portable emission measurement system,PEMS)分析了10辆轻型汽油车分别在实验室台架和实际行驶排放(Real driving emission,RDE)工况下典型空气污染物的排放特征和影响因素.测试结果表明,轻型汽油车在冷启动和热启动阶段产生的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NO_x)分别是热运行1阶段和热运行2阶段的28.0、32.9、28.4倍和4.0、11.2、5.4倍,表明车辆启动对机动车排放贡献显著.台架工况排放因子受车辆启动排放影响较大,在台架实验去除启动排放影响的情况下,台架CO₂、CO、HC和NOx排放因子将分别减小2.3%±1.3%、44.2%±30.6%、47.5%±29.6%和44.9%±30.8%.在相同速度下,RDE工况下的CO₂排放因子相比不考虑启动排放的台架工况排放因子要高出31.7%±5.0%.单车瞬态排放数据分析结果表明,RDE测试相比于台架工况测试覆盖了更多的机动车行驶工况特征,可以更准确地量化车辆在实际道路行...     

北京市轻型汽油车蒸发排放总量评估

通过实际测试得到轻型汽油车蒸发排放热浸和昼间排放因子,结合北京市轻型汽油车保有量和车辆使用情况,基于MOVES模型评估北京市轻型汽油车蒸发排放总量.结果表明,国五和国六标准车辆的平均蒸发排放因子分为1.03,0.37g/test;轻型汽油车蒸发排放随行驶里程增加未出现明显劣化趋势;北京市轻型汽油车蒸发排放总量为8299...     

机动车尾气碳质气溶胶排放因子及其稳定碳同位素特征

机动车尾气是大气碳质气溶胶的重要人为来源,其排放因子与稳定碳同位素组成是重要的基础数据.选取多辆不同类型在用机动车,进行多种工况、冷/热条件下启动的台架试验,收集各测试阶段尾气分析其碳质组分含量与稳定碳同位素比值,并探讨其影响因素.结果表明,总碳排放因子大小为：重型柴油车>轻型柴油车>轻型汽油车,轻型天然气车虽然在低速与中速阶段排放因子极低,但高速行驶阶段可达到重型柴油车的排放水平.各型车冷启动的排放因子均高于热启动,NEDC工况的排放因子整体低于WLTC工况,应与其测试车速有关.汽油车和天然气车各测试阶段排放有机碳(OC)均远高于元素碳(EC),柴油车OC与EC排放因子相近,各类车辆OC/EC都随测试车速的提高而上升.稳定碳同位素EC重于OC,同位素比值大小关系均呈现：汽油车<天然气车<轻型柴油车<重型柴油车,现有源解析的稳定碳同位素源谱较难反映汽油车与天然气车特征.在排放治理与源解析工作中,应注意替代燃料的使用与机动车老化过程所造成的排放因子与同位素特征值的变化影响.     

满足国六排放的缸内直喷汽油车污染物排放特性试验研究

以满足国六排放的某缸内直喷轻型汽油车为研究对象,试验研究了该车国六Ⅰ型测试循环(WLTC循环)排放的CO、THC、NOx和固态颗粒数量,以及包含挥发性/半挥发性组分的颗粒物数量和粒径分布特性.结果表明:WLTC循环工况覆盖范围广、车速高、加速度大的特点导致污染物排放增加;车辆冷机起动、暖机过程、瞬态过渡工况和高速大负荷工况对车辆的污染物排放影响较大,研发合理的车辆起动、催化剂起燃和暖机热管理策略、提高发动机瞬态过渡工况响应性是控制排放的重点;包含挥发性/半挥发性组分的颗粒物数量排放呈单峰分布,在15 nm附近达到峰值.     

在用汽油和柴油车排放颗粒物的粒径分布特征实测

分别选取国3～国5轻型汽油车9辆和重型柴油车15辆采用实验室底盘测功机和全流稀释定容采样系统(CVS)开展了汽柴油车尾气颗粒物排放因子实测和粒径分布比较,分析并比较了行驶工况和排放控制水平对汽柴油车尾气颗粒物排放因子和粒径分布的影响.结果表明,轻型汽油车和重型柴油车的颗粒数量单位燃料平均排放因子分别为(4.1±4.0)×10~(14) kg~(-1)和(5.7±4.3)×10~(15) kg~(-1),重型柴油车颗粒数量排放因子是轻型汽油车的(14±7)倍.轻型汽油车超高速工况下颗粒物数量排放因子显著高于其他工况,颗粒数排放因子达到(5.1±5.0)×10~(13) km~(-1),分别是低速、中速和中速工况的11.7、 14.1和7.3倍,重型柴油车高速工况颗粒数排放因子分别是低速和中速工况的2.5倍和1.4倍,且增长的颗粒物主要为核模态颗粒.国3～国5排放控制水平下汽油车颗粒物数量排放因子分别为(2.7±1.7)×10~(13)、(2.6±1.3)×10~(13)和(1.6±1.2)×10~(13) km~(-1),重型柴油车颗粒物数量排放因子分别为(2.2±1.2)×10~(15)、 2.0×10~(15)和(7.1±2.1)×10~(14) km~(-1),随着排放控制水平的提升,轻型汽油车和重型柴油车颗粒数排放控制总体上均呈现较好地下降趋势,但柴油车排放粒径110nm以上颗粒物随排放标准的提升未有改善,虽然柴油车粒径110 nm以上的数量排放因子相对较低,但其对环境的危害不容忽视,应当引起必要的关注.     

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.     

缸内直喷汽油车颗粒物数量及可溶性有机组分排放特性

以一辆国V排放缸内直喷汽油车为研究对象,试验研究了NEDC、FTP-75和WLTC对该车颗粒物质量、23nm~2.5μm固态颗粒物数量、5.6~560nm超细颗粒数量及粒径分布、颗粒物有机组分的影响.结果表明：NEDC、FTP-75、WLTC颗粒粒径分布基本相同,均呈对数双峰分布,在9nm和60nm两个粒径处出现峰值;5.6~23nm颗粒物数量排放占5.6~560nm颗粒物数量的43.1%~57.7%;与NEDC比较,加减速比例高、瞬态性强的FTP-75、WLTC循环的颗粒物质量、23nm~2.5μm固态颗粒数量、5.6~560nm颗粒数量排放增大;缸内直喷汽油车的颗粒物可溶性有机物组分占颗粒物的20.5%~27.9%,可溶性有机物主要为C16和C18的脂肪酸、C20~C29烷径和5环以上的高分子量多环芳烃,测试循环对颗粒SOF排放及组分产生影响,瞬态性强的FTP-75、WLTC的PAHs比例增加.     

中国分省道路交通二氧化碳排放因子

基于本地化的综合移动源排放模型（Motor Vehicle Emission Simulator,MOVES）模型模拟典型机动车的CO₂排放因子,并建立排放因子与速度变化关系的评估方程,结合各省路网平均速度与区域电网排放因子核算中国31个省份分车型的CO₂排放因子.同时,综合考虑载客汽车的载客量和客座率,载货汽车的载重量和载货率,建立各省单位客运,货运周转量的机动车CO₂排放因子库.结果表明,各类机动车的平均CO₂排放因子分别为：柴油公交车0.880kgCO₂/km,重型货车0.877kgCO₂/km,电动公交车0.676kgCO₂/km,中型货车0.508kgCO₂/km,轻型货车0.374kgCO₂/km,柴油小客车0.227kgCO₂/km,微型货车0.216kgCO₂/km,汽油小客车0.203kgCO₂/km,电动小客车0.108kgCO₂/km,摩托车0.062kgCO₂/km.车辆满载时,柴油公交车和电动公交车的人均CO₂排放量比汽油小客车分别降低了63%和73%,电动小客车的人均CO₂排放量较汽油和柴油小客车分别下降了46%和51%.较高的机动车保有量,频繁的道路拥堵导致上海,北京和重庆等市的机动车CO₂排放因子相对较高.倡导公共交通,提高客座率,降低私家车使用频率,推广纯电动汽车并通过减少道路拥堵以提高车速是降低道路交通CO₂排放量的有效途径.     

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.      

车用汽油及含氧燃料的环境效应

基于7辆国6轻型车的WLTC循环测试,计算了汽油?E10和MTBE10(汽油中添加10％体积的甲基叔丁基醚)排放的温室气体的致暖效应(GWP)、臭氧生成潜势(OFP)和非甲烷有机气体(NMOG)排放.结果表明,车队平均N2O和CH4排放的GWP分别为0.6和0.07g CO2e/km.E10和MTBE10的非CO2温室...     

不同施肥方式对设施土壤氨挥发特征的影响

有机肥与改良剂施入土壤是改善土壤结构、增加土壤有机质含量和培肥地力的重要措施,但也会影响土壤的氨挥发,探索不同施肥方式对土壤氨挥发的影响,对于减少氮素损失和保护生态环境具有重要意义.基于设施番茄微区试验,采用LGR915-0016超便携NH₃分析仪观测不同施肥方式[50%化肥N+50%有机肥N+改良剂组（HYG）、50%化肥N+50%有机肥N组（HY）、100%有机肥N组（Y）、100%化肥N组（H）和不施肥处理组（CK）]下土壤氨的排放特征.结果表明:在番茄生育期内,不同施肥方式下设施土壤氨挥发通量的变化趋势基本一致.在土壤氨累积挥发量方面,与CK处理相比,H和HY处理下土壤中氨累积挥发量分别增加了11.76%和12.03%;Y和HYG处理则显著降低了土壤中氨累积挥发量,分别下降了24.31%和15.20%.就单因素模型而言,不同施肥处理下土壤氨挥发通量与0~10 cm土壤温度呈线性回归关系,且各处理均达到显著水平（P均小于0.05）;不同施肥处理下土壤氨挥发通量与0~10 cm土壤含水量均呈显著二次回归关系（P均小于0.05）;与单因素相比,0~10 cm土壤含水量和土壤温度的双因素复合模型（R2为0.700 6~0.849 7）可以更好地解释土壤氨挥发通量的变化情况.相关分析显示,土壤氨累积挥发量与0~20 cm土层土壤铵态氮含量、硝态氮含量、pH及土壤孔隙度均呈极显著相关（P均小于0.01）,与0~20 cm土层土壤容重呈显著相关（P < 0.05）.采用PCA分析提取的2个主成分的累积贡献率为83.09%.研究显示,不同施肥方式会影响设施土壤氨挥发通量,综合考虑土壤氨累积挥发量及其影响因素,100%有机肥N组在降低土壤氨挥发方面显著优于其他处理组.      

轻型汽油车简易瞬态工况法与定容全流稀释采样法(CVS)的排放相关性

选取25辆国2~国5标准在用轻型汽油车分别采用简易瞬态工况法(VMAS)与定容全流稀释采样法(CVS)开展了排放实测,分析了两种方法实测的排放因子相关性.结果表明,轻型汽油车排放水平总体随排放标准提升而呈下降趋势,国2和国3标准车辆中存在一定的高排放现象,国4及以上标准车型排放相对较低.VMAS和CVS方法的排放相关性随标准提升而显著下降,对国4及以上标准车辆的CO和HC+NO_x排放的相对偏差分别达到197%和177%.对较高排放车辆,两种方法检测结果的相关系数达到0.75~0.85;对较低排放车辆,相关系数仅为0.46左右,若将在用车排放标准进一步收严,采用VMAS检测的误判率将显著上升.随着我国机动车排放水平的不断下降,总体来看,VMAS检测对高排放标准车辆的适用性相对较差,有必要在用车排放检测方法方面开展更为深入的研究.