不同负载条件下国Ⅱ重型柴油货车的实际道路排放特征

重型柴油车排放已经成为中国城市与区域大气污染的重要来源。为研究负载条件对重型柴油车实际道路排放的影响,利用车载排放测试(PEMS)方法对2辆国Ⅱ重型柴油货车开展实际道路排放测试,分析不同负载(空载、半载和满载)条件下的尾气污染物排放特征。基于机动车比功率(VSP)方法分析了不同速度区间的气态污染物(NOx、CO和总碳氢化合物(THC))排放特征,同时通过滤膜采样方法对尾气PM2.5及其碳质组分(有机碳(OC)和元素碳(EC))进行了定量分析。结果显示,2辆国Ⅱ重型柴油货车气态污染物排放因子与负载呈现显著的正相关关系,半载和满载时NOx、CO和THC排放因子相对于空载分别升高18%～41%、6%～67%、37%～125%。但2辆重型柴油货车的PM2.5排放因子并未随负载增加而呈现相同的变化规律。在PM2.5中碳质组分排放约占61%～97%(质量分数),其中EC排放因子随负载的增加而增大。     

基于EGR的乙醇-生物柴油-柴油发动机排放性能

在单缸风冷四冲程直喷柴油发电机上,燃用柴油、生物柴油、10%乙醇-45%生物柴油-45%柴油(E10B45D45)和20%乙醇-40%生物柴油-40%柴油(E20B40D40),采用16%、28%EGR率,测试并分析了经济性,NO_x、HC和CO的排放性能和烟气的光吸收系数。研究表明:柴油的油耗最低,生物柴油次之,随着乙醇含量的增加,混合燃料的油耗增加;随着乙醇含量的增多,NO_x排放量降低,与燃用柴油相比,E10B45D45和E20B40D40平均可降低约16.1%和30.2%;采用EGR可有效降低NO_x排放,对应16%、28%EGR率,E10B45D45的NO_x排放可平均降低19.3%和39.5%,E20B40D40平均降低10.7%和43.5%;随着乙醇含量的增多,HC排放量显著升高,对比于柴油,E10B45D45和E20B40D40分别升高了59.8%和172.1%;采用EGR后,HC排放增加;随乙醇含量的增加,CO排放也明显增大,对比于柴油,E10B45D45和E20B40D40分别升高了58.6%和131.1%;采用EGR后CO排放增加;各燃料中,柴油在小、中负荷烟气的光吸收系数最低,大负荷时却最高;不宜在小负荷时采用较高的乙醇掺混比和较大的EGR率。     

深圳市混合动力巴士污染物排放特性的实验研究

利用高精度的车载排放测试仪,对使用同种发动机的普通柴油巴士和混合动力巴士进行城市典型道路工况下的排放测试,对比2种车型的污染物排放特征。通过对2种车型基于不同车速及比功率下的排放特性分析,发现混合动力巴士有效减少了CO和颗粒物(PM)的排放,CO、PM的排放量分别为普通柴油巴士的42.4%、28.7%;然而由于混合动力巴士的匹配控制系统相对复杂,车身总质量较大,导致其NO_x、碳氢化合物(HC)排放明显高于普通柴油巴士,NO_x、HC排放量分别为普通巴士的167.5%、931.4%。     

基于国Ⅵ标准的重型柴油车气态污染物排放控制技术

基于车载尾气检测设备(portable emission measurement system,PEMS),研究了国Ⅵ重型车气态污染物的排放特征;基于单位燃油消耗排放因子、单位行驶里程排放因子、单位时间排放因子,分析了NO_x、HC、CO污染物随路况的变化规律。实验结果表明,NO_x、HC、CO气态污染物较国V重型柴油车下降幅度较大,3种气态污染物分别下降88%、98%、62.7%。采用功基窗口法对数据进行整理分析,NO_x测量结果为460 mg·(kWh)~(-1),CO测量结果为192 mg·(kWh)~(-1),HC测量结果为37.5 mg·(kWh)~(-1),该重型柴油车可以满足国Ⅵ车载法规的要求。研究结果可为国Ⅵ重型车排放标准制定及其在环境污染控制领域的应用提供参考。     

基于实际道路测试的大型客车排放特征研究

应用车载排放测试系统(PEMS)对天津市4辆大型客车(国Ⅲ、国Ⅳ、国Ⅴ柴油车和国Ⅴ液化天然气车)进行了实际道路尾气排放测试。结果表明,3辆柴油车CO、NOx、总碳氢化合物(THC)和颗粒物(PM)的平均排放因子分别为3.435、6.431、0.131、0.324g/km,天然气车CO、NOx、THC和PM的排放因子分别为1.240、17.451、6.535、0.003g/km。总体看来,3辆柴油车的污染物排放速率随着排放标准的提高而降低,与其相比,天然气车的CO和PM排放速率相对较低,而NOx和THC排放速率较高;4辆大型客车各污染物排放速率在加速工况下排放速率最高,怠速工况下排放速率最低。随着国Ⅳ柴油车行驶速度从0~20km/h提高到80~100km/h,尾气温度逐渐上升,选择性催化还原装置对NOx的削减率可从41.8%升高到64.5%。     

基于短时实际行驶工况的机动车微观排放模型

使用车载排放测试系统(PEMS)采集轻型电喷汽油车道路实际污染物排放率数据,并利用GPS系统获得测试车辆测试过程的实际行驶工况。定义一段较短时间内的车速变化历程为短时实际行驶工况,以短时实际行驶工况表示车辆运行状态并将其各时刻的速度作为排放模型的参数,用BP神经网络的方法建立了机动车微观排放模型。模型运行结果表明,二氧化碳(CO_2)、氮氧化合物(NO_x)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)等污染物的排放率预测总体误差分别在4%、2%、5%、5%以下,检验了通过短时实际行驶工况各时刻速度计算机动车污染物排放率的方法的可行性。     

车用柴油机燃用生物柴油的排放特性

为了研究生物柴油对发动机排放污染物的影响,采用台架实验研究了直喷自然吸气式4缸柴油机使用纯柴油B0、混合燃料B10、B20和B30以及纯生物柴油B100的污染物排放特性,通过进行不同转速和扭矩工况台架实验,分析发动机负荷和转速对柴油机排放污染物的影响。实验结果表明,在所有实验工况下,使用生物柴油能减少柴油机THC、CO和PM排放,增加NOx排放,随着混合燃油中生物柴油掺混比例的升高,THC、CO、PM和NOx排放的变幅逐渐增大,THC和CO的排放不断降低,而NOx和PM的排放变化呈现trade-off关系,相同掺混比例下,PM降低的幅度都大于NOx增加的幅度。     

用后处理装置减少DMDF发动机的有害排放

在一台增压中冷电控单体泵的四缸柴油机上采用柴油/甲醇双燃料(DMDF)燃烧方式进行台架实验,研究了甲醇替代率和不同后处理装置对有害气体、烟度和微粒排放特性的影响。结果表明:在排气管加装柴油机氧化催化转化器(DOC)耦合微粒催化转化器(POC)可以大幅降低双燃料燃烧产生的THC和CO,基本可以实现零排放;与催化前相比,微粒的总数量浓度和总质量浓度均有大幅度降低,平均降幅分别为91.7%和88.1%;烟度排放得到改善,平均降幅为21.9%;同时,该后处理装置对DMDF发动机的NO_x排放无明显影响。与之不同,双DOC耦合的后处理装置对THC和CO的催化效率略优于DOC+POC,但在大部分工况下会导致NO_x和烟度排放的同时增加。     

基于MOVES模型的西安市机动车排放清单研究

利用本地化修正的MOVES模型结合实地调研数据,测算了西安市机动车排放清单,并对各种污染物的排放分担率进行了分析。结果表明:2012年西安市机动车的PM_(2.5)、PM_(10)、NO_x、总碳氢化合物(THC)、CO、挥发性有机物(VOCs)、NH_3和SO_2排放总量分别为1 890.48、2 668.89、40 847.75、19 413.30、217 103.04、15 244.86、539.76、2 087.50 t;中型货车和重型货车是PM_(2.5)、PM_(10)和NOx的主要贡献者,小型客车和摩托车是THC、CO和VOCs的主要贡献者,小型客车是NH_3的主要贡献者,小型客车与重型货车对SO_2的排放分担率均较高;柴油车对PM_(2.5)、PM_(10)、NO_x和SO_2的排放分担率高于汽油车,而汽油车对THC、CO、VOCs和NH_3的分担率则高于柴油车;CO在冬季排放最多,其余污染物的排放均在夏季最多,但污染物的季节变化总体上不明显。     

基于COPERT 4模型的杭州市机动车排气污染特征研究

以2015年为基准年,利用COPERT 4模型计算了杭州市分车型分排放标准下的机动车排气污染物(CO、碳氢化合物(HC)、NO_x、PM_(2.5))的排放因子,并估算了各污染物排放量及分车型分排放标准下的各污染物分担率。结果表明,随着排放标准的提升,机动车排气污染物排放因子总体呈现下降的趋势。汽油车的CO和HC排放因子高于柴油车,而柴油车的NO_x和PM_(2.5)排放因子高于汽油车;天然气车的各污染物排放因子基本接近汽油车,而汽油电混动车的各污染物排放因子则明显低于其他动力车;各污染物排放因子随车型的增大(重)而增大。2015年杭州市机动车排气污染物CO、NO_x、HC和PM_(2.5)排放量分别为48 923.0、44 713.7、7 014.7、837.9t,其中汽油车CO和HC分担率较高主要是因为小型汽油客车CO和HC分担率高,并且其保有量占比也高,应重点控制小型汽油客车的保有量;柴油车NOx和PM_(2.5)分担率较高主要是因为重型柴油货车NO_x和PM_(2.5)分担率高,但其保有量占比不高,应重点控制重型柴油货车的排放因子。     

负载对实际道路重型柴油车排放的影响研究

利用车载测试系统对重型柴油货车空载、50％负载和100％负载不同负载情况下在实际道路的排放进行测试,基于测试数据分析负载对重型柴油货车排放CO、HC、NOx和微小颗粒物(PM)等4种污染物的影响.不同速度区间和行驶模式下负载对排放的影响分析表明,在有负载时,大多数工况下4种污染物排放呈现增加趋势,但各速度区间和行驶模式下的增幅不尽相同,部分工况出现下降.空载时测试柴油车基于新欧洲行驶循环测试(NEDC)工况的标准化CO、HC、NOx和PM排放因子分别为3.38、0.39、6.27、0.39 g/km.对于柴油车重点污染物NOx和PM而言,与空载相比,50％负载时分别增加43％和59％,100％负载时分别增加62％和44％.     

北京市机动车排放遥感监测分析

机动车排放遥感监测反映实际道路行驶中的排放状况,对全面分析排放水平有很强的统计意义。北京市机动车排放遥感监测的CO、HC和NOx的平均浓度分别为1.94%、388×10-6和700×10-6。北京市机动车排放的CO、HC和NOx中50%分别来自于15.90%、13.98%、11.13%的高排放车,但某车辆对于一种污染物出现高排放并不意味着它对其他污染物也是高排放。根据遥感监测得到北京市轻型汽油车基于油耗的CO、HC和NOx平均尾气管排放因子分别为200.1g/L、11.05 g/L和6.68 g/L。     

基于实际道路测试的重型柴油车排放评估方法研究

为分析重型柴油车实际道路测试情况下污染物的排放评估方法,选取了4辆国六重型柴油车进行实际道路排放试验。试验结果表明,现行《重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》(GB 17691—2018)采用的功基窗口法在计算过程中剔除了大量发动机处于低功率段时氮氧化物(NO_x)高比排放区域数据,大幅低估了重型柴油车在实际道路工况下的NO_x排放量,不能充分反映车辆实际道路排放水平,应进一步修改完善,建议后续标准修订时,去除法规中功率阈值最小10%的限制,采用全窗口的90%分位值来表征车辆的排放水平,或通过行程时间占比加权值法计算污染物比排放。     

公交车燃用B5生物柴油的非常规污染物排放特性及对区域大气污染物减排的作用

为推行区域大气污染联合防治并推广使用B5生物柴油,基于重型底盘测功机,采用C-WTVC循环,对比研究满足国Ⅳ、国Ⅴ排放标准的柴油公交车分别燃用国Ⅴ柴油、京Ⅵ柴油和B5生物柴油时的非常规污染物排放特性。结果表明:相比京Ⅵ柴油在采用B5生物柴油后,在不同耐久里程下的所有样车整体上的1,3-C_4H_6排放因子平均降低20.53%;C_6H_6排放因子平均降低7.67%;C_7H_8排放因子平均降低11.22%;HCHO排放因子平均降低14.92%;SO_2排放因子平均降低6.09%。实验证明城市公交车在燃用B5生物柴油后的非常规污染物排放均降低。城市公交车推广使用B5生物柴油可有效净化大气质量,对区域大气污染物减排有着重要意义。     

深圳市在用柴油公交车排放研究

以公交车为例,利用OBS-2200和ELPI(electrical low pressure impactor)对深圳市重型柴油车(high-duty diesel vehicles,HDDVs)进行了3次在实际道路上的车载排放测试.根据测试数据计算了NOx和PM排放因子及百公里油耗,并分析了不同道路、不同工况对NOx...     

流化床中煤与稻秆混烧污染物排放特性

在自主设计的流化床上开展煤与稻秆混烧的实验。通过对燃烧过程中烟气成分及飞灰含碳量的分析,研究了质量掺混比、燃烧温度、流化风速及二次风率对混烧的影响。实验结果表明,掺混稻秆有效改善了煤的燃烧特性,随着质量掺混比的增加,NO_x、SO_2及CO的排放浓度降低,飞灰含碳量降低。当掺混比由0%增加至30%、温度为850℃时,NO_x排放浓度由506.25 mg·m-3降低至404.33 mg·m~(-3),SO_2排放浓度由762.86 mg·m~(-3)降低至522.86 mg·m~(-3)。随着燃烧温度的增加,NO_x与SO_2排放浓度增加,而CO排放浓度和飞灰含碳量降低。随着流化速度的增加,NO_x与SO_2排放浓度增加,CO排放浓度和飞灰含碳量先降低后增加,并分别在流化速度0.234 m·s~(-1)和0.26 m·s~(-1)时达到最低。随着二次风率的增加,SO_2排放浓度与飞灰含碳量降低,NO_x排放浓度与CO排放浓度先减小后增加,均在20%二次风率时达到最低。     

混合动力轿车城市典型道路排放特性

基于车载式排放测试系统(PEMS),对混合动力轿车进行典型城市道路行驶工况下的排放测试,对比分析实验车辆速度、加速度和比功率区间下的排放特性。混合动力轿车在车速低于50 km/h时,发动机处于关闭状态无排放,温度也下降,会降低NOx排放。主干道上NOx排放最少,快速路上NOx排放较高,高速公路上NOx排放最多。车速超过50km/h时发动机再起动,产生CO和HC排放峰值。主干道上CO和HC排放峰值最频繁,总平均排放因子最高;快速路上排放峰值稀少,总平均排放因子居中;高速公路上没有很大的排放峰值,总平均排放因子最低。     

河南省在用柴油车加载减速烟度排放限值研究

随着车辆技术进步和燃油品质提升,河南省在用柴油车加载减速污染物现行排放限值已不能对高排放车辆进行有效监控。依据《确定压燃式发动机在用汽车加载减速法排气烟度排放限值的原则和方法》(HJ/T 241—2005),采用相对光吸收系数与累积频率法,对9 458份在用柴油车检测数据进行统计分析,提出符合河南省的在用柴油车排放限值。建议河南省在用国三、国四、国五轻型柴油车尾气光吸收系数限值分别为0.98、0.89、0.76m~(-1),而相应重型柴油车尾气光吸收系数限值分别为0.66、0.62、0.48m~(-1);依据该限值,河南省在用柴油车的年检合格率控制在82.6%,高排放柴油车比例为17.4%,符合HJ/T 241—2005的要求。     

富氧燃烧条件下燃煤NO_x排放的实验研究

以神华(SH)烟煤和晋城(JC)无烟煤为研究对象,利用一维沉降炉(DTF)开展了煤粉在O_2/N_2、O_2/Ar、O_2/CO_2和O_2/RFG 4种气氛下燃烧时的NO_x排放特性实验,研究了温度和氧浓度对NO_x排放特性的影响,探讨了富氧燃烧条件下导致NO_x排放降低的各个因素的贡献率的变化。结果表明:温度上升会导致燃料氮向NO_x的转化率增大;氧浓度的上升同样会导致转化率的增加,SH烟煤由于挥发分含量较大,受氧浓度影响较大;定量分析结果表明,富氧燃烧条件下导致NO_x排放降低的主要因素是循环NO_x的还原,占整体的50%以上;其次是高浓度CO_2气氛对NO_x的还原,约占20%~30%;而热力型和快速型NO_x的缺失对降低NO_x排放的贡献率不及20%。温度的上升对JC无烟煤各因素贡献率有较大影响;氧浓度的增加会导致SH烟煤各因素贡献率有明显变化。     

行驶速度对机动车尾气排放的影响

利用COPERTIV模型计算和车载尾气测量系统实测得到不同行驶速度下的机动车尾气排放因子,并分析不同车型不同排放标准等级车辆的行驶速度对排放的影响。调查研究北京市城区路网早高峰、平峰、晚高峰和夜间的车流量、车型构成、行驶速度,基于Arc GIS建立平均车速和行驶里程的网格分布数据库,并对比车速修正前后不同道路类型不同污染物的排放强度。结果表明,基于COPERT IV模型和车载测量系统计算的小客车NOx和HC排放因子随车速的变化趋势类似,均随车速的增加呈现U型分布;柴油公交车与柴油卡车NOx和HC排放因子随着车速的升高而减小。4个时间段平均车速大小排序为:夜间(44 km·h~(-1))晚高峰(34 km·h~(-1))平峰(32 km·h~(-1))早高峰(28 km·h~(-1))。车速修正后CO和HC的排放量上升,上升幅度分别为10.6%~11.8%和8.8%~9.2%,NOx和PM排放量下降,下降幅度分别为22.1%~23.3%和12.7%~13.5%。