轻型柴油车排放特性与机动车比功率分布的实例研究

引入机动车比功率概念研究了驾驶条件(DrivingCondition)对机动车排放的影响及二者间的关系.利用美国Sensors公司生产的SEMTECH-D车载排放测试仪在上海选取2辆轻型柴油客货两用车开展了实际道路排放测试.测试道路包括城市快速道、主干道和次干道,2辆轻型车测试的道路全长分别为31·8和39·7km.通过计算逐秒的比功率值,研究了实际行驶中机动车比功率(VSP)与机动车油耗、空燃比和污染物排放的关系.回归分析结果表明,比功率比加速度能够更好地反映与NOx排放之间的关系,不同道路上机动车的CO、TC、NOx排放速率和油耗的比功率区间(VSPbin)分布具有较好的一致性.实测研究中VSPbin分布于-20~20kW·t-1的范围内,其中超过50%的数据分布在-3~1kW·t-1之间.高排放集中在分布频率较低的高VSP区间.应用污染物排放与VSP分布的关系式和VSPbins的频率分布可以估算机动车污染物排放总量.排放速率计算式具有一定的不确定性,还有待将来进一步修正.     

针对二氧化碳的轻型汽油车VSP区间划分

利用PEMS对北京市16辆轻型汽油车进行了排放测试,分析了机动车比功率VSP对CO2的排放影响.在此基础上,同时考虑排放速率和排放分担率两种因素,按CO2排放特性对VSP区间重新划分.新划分区间的排放率最小值为0.5587g.s-1,最大值为3.4013g.s-1,排放分担率最小值为4.61%,最大值为14.17%.此外,VSP=0的数据排放率为0.5587g.s-1,低于周围区间,分担率为14.17%,与其它区间相当,因此,其被划入独立区间.接着,引入速度及发动机负荷ES两个参数,对VSP区间进行再划分,分别分为30个排放区间.最后,通过北京不同类型道路排放实例进行验证,发现针对快速路和非快速路而言,MOVES预测误差分别为11.43%,14.34%,IVE为12.23%,15.53%,新VSP划分方式为10.05%,12.57%,新VSP-速度组合区间的划分方式为9.10%,11.56%,新VSP-ES组合区间的划分方式为9.90%,12.23%,其中,新VSP-速度组合区间的划分方式误差最小.     

基于车载诊断系统的轻型乘用车实际道路油耗特征分析

近年来的一系列研究表明,轻型车实际道路油耗与型式认证油耗间的差异在不断增大,之前的实际道路油耗研究大多基于用户上报数据或车载排放测试系统(PEMS).车载诊断系统(OBD)是一种监测发动机及排放控制系统实时工作状态的仪器.本研究通过OBD解码器采集瞬时发动机进气量计算机动车瞬态油耗并通过2辆轻型汽油车的实验室台架测试证明该方法具有很好的准确性(差异在±5%以内).本研究进一步在北京选取了7辆轻型汽油车,利用OBD解码器开展实际道路油耗测试,并研究运行工况及车辆载重对其实际道路油耗的影响.实际道路结果显示测试车辆在典型工况下的油耗比型式认证油耗高23.1%~46.4%,平均差异为29.2%.通过微观运行模态方法将实际道路油耗修正到法规测试循环(NEDC工况)的交通特征下,道路油耗仍然比型式认证油耗高18.7%±7.1%.研究表明,平均速度与实际道路油耗具有很强的相关性.实际道路油耗在30 km·h-1以下时会随速度降低而显著上升.此外,研究还发现如果车辆载重增加260 kg,实际道路油耗将上升6.2%±2.2%.     

重型天然气车实际道路排放特征与机理研究

为掌握重型天然气车在实际道路行驶过程中的排放特性,使用便携式车载排放测试系统(PEMS)对2辆国Ⅴ重型天然气车(简称“国Ⅴ车辆”)和2辆国Ⅵ重型天然气车(简称“国Ⅵ车辆”)进行实际道路排放测试,分析了CO和NO_x的排放特征和不同工况下的排放因子. 结果表明:①国Ⅴ车辆在3种代表性道路类型(市区路、市郊路、高速路)下CO和NO_x的高排放区主要分布在中低速区域的加速阶段,而国Ⅵ车辆CO和NO_x的高排放区在市区和市郊路上主要集中在速度大于30 km/h区间,在高速路两种污染物的高排放区分布较为零散. ②根据MOVES模型划分机动车比功率区间(VSP Bin)后发现,国Ⅵ车辆在Bin 11~Bin 18区间,CO和NO_x排放速率基本稳定且处于较低水平;在Bin 21~Bin 28区间,CO和NO_x排放速率均随VSP的增加而逐渐升高. ③国Ⅴ车辆综合工况下CO和NO_x排放因子分别为国Ⅵ车辆的1.1~3.9和3.3~8.2倍,其中,在市区路分别为3.0~25.0和11.3~30.2倍. ④国Ⅴ车辆的NO₂/NO_x(浓度比,下同)远高于国Ⅵ车辆,且在高速路国Ⅴ和国Ⅵ车辆的NO₂/NO_x均最低. 此外,对比不同研究的测试结果发现,本研究国Ⅵ车辆的CO和NO_x排放因子高于其他研究中国Ⅵ重型柴油车. 研究显示,国Ⅵ车辆的CO和NO_x排放因子均低于国Ⅴ车辆,且在市区路下与国Ⅴ车辆差距更明显,因此,推广使用国Ⅵ天然气车,逐步淘汰采用稀薄燃烧技术的天然气车,能有效减少NO_x的排放.      

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...     

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.     

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.      

基于实时交通信息的道路机动车动态排放清单模拟研究

以上海市为例开展了实际道路车流分布、行驶工况和车辆技术的实地调查,建立了道路车流、VSP分布和车辆技术数据库.在此基础上,基于实时的车流、车速等交通信息,构建了动态化的道路机动车污染物排放清单模拟方法,并开展了城区典型道路的机动车小时排放模拟案例研究.调查结果表明,上海市城区道路车流以轻型客车和出租车为主,分别占各时段车流总量的48%～72%和15%～43%;VSP分布与平均车速存在较好的规律,各车型VSP峰值随平均车速的上升向高负荷去移动,且峰值逐渐降低;当前上海市车辆以国2和国3车型为主,经过年检站调查结果的校正,国2和国3车型分别占各车型的11%～70%和17%～51%.模拟案例结果显示,道路机动车CO、VOC、NOx和PM日排放峰谷比可达3.7、4.6、9.6和19.8左右,CO和VOC排放主要来自轻型客车和出租车,与车流变化的相关性较好,而NOx和PM排放主要来自重型客车和公交车,且主要集中在早晚高峰时段.采用建立的动态排放模拟方法可实时反映实际道路的机动车排放变化,获取高排放路段和时段,为交通环境管理提供重要的技术手段和决策依据.     

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.     

公交柴油车道路排放特征的实测研究初探

利用GPS和SEMTECH-D车载排放测试仪测量了上海市公交车行驶工况和公交柴油车在市区道路上的排放状况.该研究共获得193400组公交车行驶工况数据,累计测量里程820 km,排放数据75420个.测量结果显示,上海市公交车平均车行速度14 km·h-1,最高车速为60 km·h-1;市区公交车平均车行速度14 km·h-1,最高车速小于60 km·h-1,市区公交车的怠速时间比在25%以上.被测公交柴油车的CO、THC和NOx平均里程排放因子为(3.41±0.86)、(1.95±0.47)和(4.56±0.99) g·km-1,与陈长虹等人2005年提供的卡车3和卡车5的排放状况相近.测量结果还显示,被测车辆进出站时单位里程排放量是正常行驶条件下的10倍.此外,在交通高峰期或拥堵期,车行速度降低至0～5 km·h-1时,被测公交柴油车的CO、THC和NOx平均里程排放因子升高至17.49、6.68和15.85 g·km-1,是平均车速时候的5.13倍、3.4倍和3.48倍,车辆排放污染将明显加剧.测量结果说明,加强城市交通管理,减少车辆拥堵,不仅可以提高公交车运行效率,而且也是降低公交车污染的有效措施.     

满足国五排放标准的柴油甲醇双燃料发动机非常规排放研究

在一台装备有电控单体泵增压中冷系统柴油机的进气管上,加装甲醇喷射装置并向进气道喷入定量的纯甲醇,结合废气再循环(EGR)技术并使用氧化催化转化器(DOC)组合微粒氧化催化器(POC)后处理系统,使其常规排放能满足国五排放法规基础上,全面研究了柴油甲醇双燃料(Diesel Methanol Dual Fuel,DMDF)发动机的非常规排放特性.在采用国五排放法规标准规定的ESC(稳态13点工况)测试方法条件下,利用FTIR(傅里叶变换红外检测法)对DMDF发动机的检测结果表明:该机非常规排放物主要为甲醇、甲醛、1,3-丁二烯、苯、甲苯和SO2,非常规排放物的全工况加权比排放为19.532 g·kW~(-1)·h~(-1),其中,甲醇的全工况加权比排放为11.395 g·kW~(-1)·h~(-1),甲醛的全工况加权比排放为5.927g·kW~(-1)·h~(-1),SO2的全工况加权比排放为0.053 g·kW~(-1)·h~(-1),其余排放物为痕量水平.在催化氧化装置处理后非常规排放物全工况加权比排放为0.115 g·kW~(-1)·h~(-1),降幅为99.41%.催化氧化装置对甲醇、1,3-丁二烯、苯和甲苯的消除率为100%,对甲醛的消除率为99.04%.     

四川省2012年人为源氨排放清单及分布特征

根据收集到的各类人为氨源的活动水平数据,采用合理的估算方法和排放因子,建立了四川省2012年人为源氨排放清单,并分析了氨排放的空间分布特征.结果表明:四川省2012年人为源氨排放总量为994.8×103t,排放强度为2.12 t·km-2;畜禽养殖为最主要的排放源,分担率达62.31%,其次为氮肥施用,分担率为23.14%;生猪和牛是畜禽养殖中主要贡献者,共占畜禽排放总量的64%;成都市和达州市为氨排放量较大的城市,均占四川省排放总量的10%;空间分布特征显示排放量较大的网格主要集中在四川省东部,且多来自于城市周边区县.     

珠三角地区人为热排放演变趋势及不确定性分析

人类生产生活中产生的大量废热对城市环境中的温度、城市边界层结构、空气质量及人类健康都有着重要的影响.然而目前人为热排放清单的计算方法存在所需基础资料种类繁多、计算过程复杂,空间分布和排放量有较大偏差等不足.本研究采用统计回归法基于CO和NO_x污染源清单计算了2007—2015年珠江三角洲地区的人为热排放清单,对其排放趋势、热排放来源类型变化以及空间格局的演变进行了梳理.结果表明：2007—2015年珠三角地区年平均人为热均大于9 W·m^-2,人为热排放峰值出现在2010年,趋势为先增加后减少,这与燃料消耗总量的变化趋势基本一致,而工业源和道路移动源是影响人为热排放总量变化的最大因素：2007—2015年珠三角地区大部分区域人为热排放处于0~20 W·m^-2,高值区（>20 W·m^-2）主要分布于珠三角地区中心地带的城市群,高值区缩减的面积和速度在2010—2012年期间达到最大.进一步对2012年人为热清单的不确定性分析表明：总人为热的95%置信区间的不确定性为-16%~49%,其中电厂类别排放估算中的不确定性最小,为-13%~16%,而工业源的不确定性最高,为-46%~73%.     

河南省2013年大气氨排放清单建立及分布特征

根据收集到的城市尺度排放源活动水平数据,采用排放因子法,基于"自上而下"和"自下而上"相结合的方式建立了河南省2013年大气氨排放清单,利用GIS技术进行3 km×3 km空间网格分配.结果表明,河南省2013年大气氨排放总量为1035.3 kt,排放强度为6.4 t ·km^-2;畜禽养殖和氮肥施用为主要氨排放源,分别占总排放量的52.71%和31.53%;畜禽养殖中肉牛、蛋禽和山羊为主要贡献源,分别占畜禽养殖排放总量的34.98%、16.63%和14.02%;不同城市排放源构成和排放强度不同;南阳市、周口市、商丘市和驻马店市是排放量较大的地级市,分别占全省总量的11.53%、9.84%、9.62%和9.57%;濮阳市和漯河市排放强度最大,分别达到10.7 t ·km^-2和10.2 t ·km^-2;空间分布特征显示,中东部地区排放量较高,西部地区相对较低,排放量较大的地区集中在平原地区和人口密集区域.     

浙江省2008~2018年人为源氨排放清单及分布特征

以浙江省为研究区域,通过收集11个地级市各类氨排放的活动水平数据,采用排放因子法建立了2008~2018年浙江省人为源氨排放清单,并利用ArcGIS进行1 km×1 km空间网格分配.结果表明,2008~2018年浙江省人为源氨排放量总体呈现下降趋势,年均下降率约3.97%;2018年浙江省氨排放量为108.52 kt,其中农业源为90.02 kt,非农业源为18.50 kt,排放强度为1.03 t ·km^-2;杭州市、嘉兴市和温州市的氨排放量高于其他城市,分别占全省总量的14.72%、11.86%和11.80%;空间分布特征显示,氨排放主要分布在浙江省北部区域,呈现出"北高南低"的排放趋势;不确定性分析表明,氨排放量模拟平均值为108.37 kt,在95%置信区间的不确定度范围为-5.40%~5.60%.     

铅锌冶炼厂不同工艺铅元素粒径分布特征

使用安德森撞击式粒径分级采样器,分别对陕西某铅锌冶炼厂熔炼备料、鼓风熔炼炉和铸铅工艺无组织颗粒物进行分级采样,并分析不同工艺各粒径段颗粒物中的铅元素含量及粒径分布特征.结果表明,不同工艺颗粒物的排放量有所不同,其中鼓风炉熔炼工艺颗粒物排放量最大,为402.83 mg·h-1,熔炼备料和铸铅工艺分别为182.71 mg·h-1和100.03 mg·h-1;各工艺段颗粒物中的铅元素含量也不相同,其中熔炼备料工艺颗粒物中铅元素质量分数为111.54 mg·kg-1,鼓风炉熔炼68.54mg·kg-1、铸铅工艺10.5 mg·kg-1;从粒径分布来看,熔炼备料和鼓风炉熔炼铅元素主要集中在粗粒径范围,而铸铅工艺在粗、细粒径段中比重相当,其中熔炼备料粗粒径铅元素占总量的质量分数为43.42%,鼓风炉熔炼占到了47.48%,铸铅工艺粗、细粒径中铅元素分别占37.14%、45.72%;熔炼备料和铸铅工艺在粗粒径和细粒径范围内均有峰值出现,而鼓风炉熔炼铅元素峰值主要出现在粗粒径段;各工艺铅元素累积频率分布曲线均符合对数正态分布.     

Variability of fuel consumption and CO2 emissions of a gasoline passenger car under multiple in-laboratory and on-road testing conditions

An increasing divergence regarding fuel consumption(and/or CO₂ emissions) between realworld and type-approval values for light-duty gasoline vehicles(LDGVs) has posed severe challenges to mitigating greenhouse gases(GHGs) and achieving carbon emissions peak and neutrality. To address this divergence issue, laboratory test cycles with more real-featured and transient traffic patterns have been developed recently, for example, the China Lightduty Vehicle Test Cycle for Passenger cars(CL...     

成都市工业源重点VOC排放行业排放清单及空间分布特征

以2013年为基准,采用排放系数法对成都市区域范围内工业源的VOC排放进行了核算,利用GIS工具构建成都市1 km×1 km网格化排放清单,分析了VOCs的空间分布特征.研究结果表明:2013年成都市工业源VOC排放总量为(5.77±3.35)×10~4t,其中溶剂使用源排放(3.09±4.93)×10~4t,工艺过程源排放(2.35±3.82)×10~4t,化石燃料燃烧源排放(0.21±0.61)×10~4t,生物质燃烧源排放(0.12±0.48)×10~4t.从工业源VOC排放的空间分布特征上看,都江堰、郫县、温江和崇州是最主要的贡献区县,涉及的排污企业类型主要包括钢铁、化工和水泥行业.