石墨烯复合载体催化剂在柴油车尾气NO脱除中的应用

氨气选择性催化还原法有利于柴油车尾气中NO的脱除,为适合柴油车尾气条件和温度,制备一种石墨烯和TiO_(2)复合载体的脱硝催化剂,通过NH_(3)-SCR催化活性评价、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积与孔隙度分析仪(BET)和程序升温还原(H_(2)-TPR)等表征得出以下结论:对于TiO_(2)载体催化剂,高含量的Ce有利于提高NH_(3)-SCR催化活性,并扩宽活性温度区间,活性组分Fe有利于其低温活性;对于石墨烯载体催化剂,活性组分Ce的催化活性更优越,但Fe更有利于高温活性;针对TiO_(2)和石墨烯复合载体脱硝催化剂,进一步扩宽了催化活性温度区间,改善催化剂反应过程中的粉化现象,但是催化活性略有下降,其中Fe0.1Ce0.4Ti/10%GR催化剂具有最优的NH_(3)-SCR活性,在220~450℃温度区间内NO转化率达到90%以上。

基于实际道路测试的在用重型柴油车排放因子研究

依据GB 17691—2018规定的车载排放测试方法,开展实际道路的重型车PEMS试验。选取MOVES模型作为初始模型,对重型在用车的PEMS实际测量数据依据STP与速度进行统计分析,并将所有PEMS试验工况“映射”到同一种标准循环工况下,得到不同车辆种类不同排放标准的重型车各类污染物排放因子。结果表明,货车类中重型货车的CO和NOx排放因子均高于其他类货车,同时随着排放阶段的升级排放因子值在不断下降。随着平均车速的增加,CO、NOx和PN的排放速率均呈现增加的趋势,而排放因子则呈现相反的趋势。车辆排放随平均车速的变化在低车速时较为激烈,在高车速时则逐渐变缓。针对重型货车(总质量≥12 t),车企还需要通过加强后处理系统热管理、优化尿素喷射策略、提高催化器转化效率等技术来进一步降低排放。特别是在车型低于40 km/h时,车速的上下波动对车辆的CO、NOx和PN的排放因子影响明显,司机的驾驶习惯对排放结果有较大影响。

重型柴油车实际道路氮氧化物和碳排放研究

通过对20辆国五及国六重型柴油车排放远程监控数据分析,分别使用3B-MAW方法、总行程平均法以及功基窗口法对数据进行分析,获取了重型柴油车在实际道路上的NO_(x)和CO_(2)排放特征.数据分析结果表明国六重型柴油车实际道路NO_(x)排放显著低于国五重型柴油车,且二者在中/高负荷工况下的NO_(x)排放相比低负荷时亦有明显降低.但国六重型柴油车的CO_(2)排放却比国五重型柴油车高出10%左右,应引起广泛重视.按窗口功率比大小进行NO_(x)排放分析的3B-MAW方法,既能考虑到重型柴油车道路排放特点,又能兼顾SCR催化剂对NO_(x)排放控制的技术特点,适合用于进行重型柴油车排放远程监控数据评价分析.

重型柴油车实际道路NO_(x)排放分析方法研究

利用PEMS对6辆典型国六重型柴油车开展实际道路排放测试,基于功基窗口法(中国和欧盟)、NTE法(美国EPA)和3B-MAW法(美国CARB)研究了重型柴油车实际道路NO_(x)排放特性,探讨了不同分析方法的特点及适用性。结果表明:基于功基窗口法的NO_(x)排放结果符合中国和欧盟的监管要求,但基于NTE法和3B-MAW法的NO_(x)排放合规性具有不确定性。NO_(x)排放数据利用率低导致NTE法无法有效分析实际道路NO_(x)排放,3B-MAW法对NO_(x)排放分类管理值得借鉴。冷起动NO_(x)排放占PEMS试验的47.3%~80.7%,重型柴油车冷起动NO_(x)排放应被重视。然而目前中国、欧盟和美国的重型车实际道路NO_(x)排放分析方法均无法有效评估冷起动NO_(x)排放。因此,下阶段排放法规对冷起动NO_(x)排放的监管应当提出相应测试循环、分析方法和排放限值,切实降低重型柴油车NO_(x)实际排放。

重型柴油车NO_(x)排放因子与其浓度相关性研究

重型柴油车排放的NO_(x)污染物对环境空气质量影响较大,受排放标准、排放控制技术水平、检测方法、驾驶工况等众多因素的影响,当前较难整体评估在用重型柴油车的实际排放状况.本研究首先通过发动机排放台架试验及实际道路排放(PEMS)循环试验,探究了重型柴油车NO_(x)排放因子与NO_(x)平均浓度之间的内在联系;其次,研究了远程监控有效数据筛选规则,提出了一种基于NO_(x)日均浓度评估远程监控重型柴油车NO_(x)排放因子的方法.结果表明:重型柴油车发动机排放台架、PEMS循环试验的NO_(x)排放因子均与NO_(x)平均浓度呈较强相关性,相关系数(R^(2))为0.99.通过远程监控平台监测数据验证了重型柴油车的NO_(x)排放因子与NO_(x)日均浓度有一定相关性,R^(2)高于0.9(p<0.01).因此,可用重型柴油车排放的NO_(x)日均浓度来表征整车污染物排放情况.研究显示,安装远程终端的第五和第六排放阶段的重型柴油车,分别按照NO_(x)日均浓度低于200×10^(−6)和50×10^(−6)来判定排放稳定达标重型柴油车,按照NO_(x)日均浓度高于900×10^(−6)和500×10^(−6)来判定高排放重型柴油车,监管部门和车辆生产企业可利用该指标快速筛选排放稳定达标以及高排放重型柴油车.

考虑实际路况下排气温度的重型柴油车NO_(x)排放模型

选择性催化还原技术(SCR)是降低重型柴油车氮氧化物(NO_(x))排放的常用技术之一,且SCR系统内的NO_(x)转化率与尾气温度密切相关。然而,现有的NO_(x)排放测算模型主要考虑车辆行驶工况,缺少与排气温度的关联分析,从而增加了NO_(x)排放测算结果的不确定性,对排放清单的建立和减排政策的评估提出了挑战。本研究基于车辆实际运行工况和实测排放数据,建立NO_(x)排放速率库和NO_(x)排放率模型。随后,建立基于机动车比功率(VSP)和热损失系数的尾气温度模型。在此基础上,根据SCR系统中的化学反应原理,建立基于尾气温度的NO_(x)排放模型。最后,利用建立的NO_(x)模型和MOVES模型(移动源排放测算模型)分别估算NO_(x)排放量,并与实际排放情况进行比较分析。结果表明,本研究所提出的考虑实际路况下尾气温度的NO_(x)排放模型可以有效提高NO_(x)排放测算的准确性,在3辆重型柴油公交车上的NO_(x)测算相对误差分别为9.1%、3.9%和3.3%。相较于MOVES模型,相对误差分别降低了24.0、13.1和16.3个百分点。对不同运行工况下的NO_(x)排放特性分析表明,重型柴油货车的平均NO_(x)转化率比柴油公交车高39.2个百分点。

基于IVE模型重型柴油车尾气排放时空特征分析

该研究基于国际机动车排放(IVE)模型结合GPS轨迹点密度和道路长度的方法,建立了昆明市主城区重型柴油车大气污染物和温室气体的高分辨率网格化排放清单,量化了重型柴油车的行驶特征,确定了车辆的VSP bin分布特征、环境变量和车辆技术特征,改进了污染物空间分配方法。结果表明,昆明市主城区的CO_(2)、NOx和PM日排放总量分别为373.481、2.43和0.193 t。驾驶模式工况主要向VSP bin12趋近,其后逐渐降低;污染物的排放因子随车速变化而有规律的变化。从时间分布来看,污染物的小时排放模式均呈现出双峰趋势,表明交通拥堵和通勤高峰时段是污染物排放的主要时段;将轨迹点密度和网格道路长度作为污染物空间分配的权重因子,能够更真实地反映污染物排放强度的分布模式。

柴油车尾气氧化催化剂硫磷中毒研究进展

柴油车尾气氧化催化剂(DOC)是柴油车污染物排放后处理系统的重要组成部分,主要作用是有效去除未完全燃烧产生的一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC),并将部分一氧化氮(NO)氧化为二氧化氮(NO_(2)),促进后续柴油颗粒捕集器(DPF)再生和氨选择性催化还原(NH_(3)-SCR)反应。但在实际运行时,处于整个后处理系统最前端的DOC不可避免地会受到柴油以及润滑油中硫化物和磷化物的毒化,从而影响催化剂后处理的净化效率。本文从硫磷对DOC催化性能的影响、硫磷中毒机制和缓解硫磷中毒策略3个方面详细综述了DOC催化剂硫、磷及硫磷复合中毒的研究进展,并针对DOC硫、磷中毒的科学研究与实际应用之间存在的差距,展望了未来抗硫磷中毒DOC催化剂的发展方向。

不同海拔下国Ⅵ重型柴油车实际道路NO_(x)排放特性

为了解不同海拔下国Ⅵ重型柴油车的NO_(x)排放特性,利用便携式排放测试系统(PEMS)在4个不同海拔城市(襄阳、昆明、丽江和香格里拉)对国Ⅵ重型柴油车进行实际道路排放测试。结果表明:随着海拔高度的升高,NO_(x)排放呈现增加趋势,高海拔下的平均NO_(x)排放速率是平原的4.65~20.58倍,NO_(x)综合排放因子是平原的2.80~13.75倍;不同载荷条件下香格里拉的NO_(x)综合排放因子是襄阳、昆明和丽江的1.27~13.75倍;市区路的NO_(x)排放因子是市郊路和高速路的1.05~6.49倍,且香格里拉市区路的排放因子超过400 mg/km;在Bin 11~Bin 14和Bin 21~Bin 28区间,随着机动车比功率(VSP)的升高,NO_(x)排放速率表现出先增大后减小的趋势;不同海拔下车辆从市区路到市郊路、市郊路到高速路行驶时,NO_(x)瞬时排放速率出现峰值;NO_(x)高排放区域集中在高转速、高扭矩区间;海拔与平均NO_(x)排放因子的决定系数为0.86,表现出较强的正相关关系。

基于多粒度级联森林的高排放重型柴油车辆的识别方法

机动车尾气排放已成为主要的空气污染来源。车载诊断系统(on-board diagnostics,OBD)作为重要的机动车排放监管工具,可以获取与氮氧化物排放相关的关键信息。然而,由于OBD系统存在数据缺失和数据质量不高的问题,难以准确评估车辆NO_(x)排放水平并有效筛查高排放车辆。本文提出了一种基于多粒度级联森林(multi-Grained Cascade Forest,gcForest)模型的高排放重型柴油车筛选方法。首先,使用Gumbel分布对重型柴油车辆的NO_(x)/CO_(2)数据进行概率分布对象拟合,以确定高排放阈值并标记高排放记录;其次,采用熵值法和多重共线性检验确定最优特征子集,并使用合成少数过采样技术(Synthetic Minority Over-sampling Technique,SMOTE)处理高排放样本和清洁样本比例不平衡问题;最后,构建gcForest模型用于分类排放超标数据。实验结果表明,该模型在识别高NO_(x)排放重型柴油车辆方面具有有效性和适用性。该方法提升了利用OBD数据识别高排放车辆的可行性,为精准监管机动车排放提供了可靠的数据支撑。

一种轻型柴油车满足预热等待后起动控制方法

为改善搭载直接发送起动请求的被动进入与被动启动(Passive Entry Passive Start,PEPS)系统的柴油车的冷起动性能,以某款2.5L轻型柴油汽车为研究对象,通过对比直接起动和满足预热等待后起动两种起动方法,选取不同试验地点进行冷起动验证。结果表明,车辆在高原和低温环境下直接起动方法未能成功起动,而满足预热等待后起动方法能正常起动;车辆在平原常温环境下满足预热等待后起动方法比直接起动方法起动时间更短。

柴油车尾气颗粒物净化研究进展

柴油车尾气颗粒物是大气污染物来源之一,尾气颗粒物的净化是后处理的重要组成部分,且技术发展较快。综述了柴油机尾气颗粒物的组成以及柴油机尾气颗粒物的净化方法,包括微粒过滤捕集技术、折叠滤筒、尾气洗涤净化技术、低温等离子体协同催化净化技术、微型旋转超重力机净化技术等。各种技术都有其优势和不足,需要根据柴油车功率和应用环境选择适宜的净化技术和设备,把尾气预处理与深度净化相结合,把颗粒物净化技术与脱除CO、NO_(x)、碳氢技术协同应用,不影响发动机性能且无安全隐患。

基于WLTC和CLTC_C循环的轻型柴油车油耗及排放的试验研究

基于WLTC和CLTC_C循环,阐述了一种动态修正方法,研究轻型柴油车在不同磨合里程下的油耗差异,以及动态修正对循环油耗和循环NO_(x)排放的影响。研究结果表明,车辆磨合10000 km后,WLTC与CLTC_C循环油耗均降幅明显,分别降低41.5%和4.4%;车辆磨合15000 km后,WLTC与CLTC_C循环油耗降幅不明显,分别降低0.2%和0.35%。动态修正对降低WLTC循环NO_(x)排放效果明显,同时对WLTC循环油耗影响较小,在磨合5700 km和磨合15000 km两种情况下,NO_(x)排放分别降低55.3%和54.4%,油耗仅分别增加1.2%和1.4%。此外,磨合15000 km的CLTC_C循环油耗在添加动态修正后仅增加1.4%。

柴油车尾气中烃类物质净化研究进展

随着全球机动车柴油化的发展,柴油车尾气有效可控排放提上日程。柴油车尾气中的碳氢化合物是柴油车在贫燃烧条件下工作时产生的未完全燃烧的碳氢物质。这些烃类物质对健康和环境有害,导致大气污染、臭氧形成和粉尘生成。本文介绍了通过油质改进、机内装置性能优化技术来减少尾气的排放,但这种技术成本昂贵、改善能力有限,所以必须与机外净化后处理技术相结合。现阶段柴油车尾气主流后处理装置有柴油车颗粒过滤器和氧化性催化转换器,它们虽一定程度上减缓了尾气的排放,但过滤筒易堵塞,柴油车排气温度更低,催化剂在温度低的环境下能力不足,因此引进了低温等离子体协同催化净化技术来处理柴油车尾气中的HC。

基于边缘计算的视频识别技术在柴油车尾气检测中的应用研究

随着计算机技术的快速发展,AI人工智能技术在大气污染防治领域也得到了大规模的应用,推动了环境检测技术的发展。近年来,中国成为全球最大的机动车生产和消费国家,随之而来的机动车尾气加重了大气环境污染,并威胁了人体健康。将边缘计算等技术应用于柴油车尾气检测有别于传统的烟度计、遥感等检测方法,既减少了人为因素的影响,又提高了检测效率,为机动车污染防治提供了技术支撑。

基于重型柴油车远程监控数据的尿素喷射速率预测

基于一辆M3类重型柴油车的远程监控数据项,构建了尿素喷射速率预测模型,采用随机森林回归算法进行预测,对远程监控数据中缺少的尿素喷射速率的预测进行了研究。结果表明远程监控数据中存在多组高度相关的变量,其Spearman相关系数均超过0.85,基于此对模型的输入参数进行筛选。由于尿素供给以控制氨存储为目标,而氨存储的变化频率较低,逐秒的尿素喷射速率难以精确预测。不同周期内平均尿素喷射速率的预测结果显示,模型预测精度趋于稳定。当周期超过40 s后,预测精度趋于稳定。通过滑动窗口法验证了预测模型的泛化能力,在全部27个窗口中,决定系数R~2普遍高于0.96,平均绝对误差均控制在0.7%以内,均方根误差基本上低于1%,尿素喷射速率预测值与实际测量值吻合良好。

国六非城市在用柴油车实际运行工况与氮氧化物排放特征研究

非城市柴油车在柴油车市场中占据了较大的份额,开展国六非城市在用柴油车实际运行工况与氮氧化物(NO_(x))排放特征分析,对于下一阶段实际道路排放测试方法的升级以及降低NO_(x)排放具有重要意义。利用在用柴油车远程监控数据,系统研究了国六N_(2)和N_(3)类非城市在用柴油车实际运行工况与NO_(x)排放特征,并与便携式排放测试系统(PEMS)测试结果进行对比。结果表明,在市区和市郊工况下,国六非城市在用柴油车实际运行时间占比和NO_(x)排放贡献率均低于PEMS测试,而在高速工况下的实际运行时间占比和NO_(x)排放贡献率均高于PEMS测试。建议在后续标准的修订中,应进一步优化PEMS测试中非城市车辆的行驶工况构成比例,以便更真实地反映其实际NO_(x)排放水平。此外,国六非城市柴油车NO_(x)比排放随车速和发动机负荷的提高呈下降趋势。高速工况下,N_(2)和N_(3)类非城市在用柴油车的NO_(x)比排放较于市区工况分别降低了72.1%和64.7%。值得注意的是,约13%的N_(2)类非城市在用柴油车在市区工况下表现出选择性催化还原(SCR)入口排气温度较低,导致SCR装置处于低转化效率状态。因此,应提高SCR装置低温转化效率,以降低市区行驶工况下的NO_(x)实际排放量。

基于PEMS的重型柴油车低负荷和冷起动工况排放特性研究

使用便携式排放测试系统(portable emission measurement system,PEMS)对3辆重型柴油车进行道路排放测试,以发动机负荷率及CO_(2)排放率作为发动机低负荷或高负荷工况划分依据,结合比排放、瞬态排放等对低负荷工况CO,CO_(2),NO_(x)和PN_(23)及冷起动过程排放特性进行分析,并探究低负荷工况下PN_(10)比排放变化规律。研究结果表明:使用CO_(2)排放率作为划分依据的低负荷工况更具代表性,低负荷工况下CO,CO_(2),NO_(x)和PN_(23)比排放值较高,CO,NO_(x)和PN_(23)易超出标准限值,冷起动过程存在大量高CO和NO_(x)比排放的低负荷工况点,且将PN计数粒径范围下限由23 nm降低至10 nm后低负荷工况下PN_(10)比排放将会翻倍。

基于GAM模型分析环境因素对重型柴油车NOx排放的影响

本研究采用一套AVL便携式车载排放测试系统对一台国六排放标准重型柴油车进行实际道路整车排放测试试验,并基于广义相加模型(GAM)探究环境温度、相对湿度(RH)及气压对排气污染物NOx浓度的影响,分析环境条件对整车排放的影响。单因素拟合结果分析表明,环境温度、RH及气压与排气污染物NOx浓度呈显著非线性相关关系;多因素拟合结果分析表明,3个解释变量对NOx排放浓度变化的影响较显著,解释变量的影响程度由高到低依次为:环境温度>RH>气压,针对多因素交互影响下的气态污染物及颗粒物排放的研究具有统计学意义。由于环境条件的不可控性对发动机排放的影响不可忽略,所以,在制订相应的标准时,必须对环境因素对汽车排放的影响进行适当的考虑。

基于中国工况的重型柴油车排放和油耗研究分析

本文基于底盘测功机在法规推荐阻力和实际道路滑行阻力两种不同阻力下进行对比试验,研究不同阻力对重型柴油车排放和油耗影响。试验油耗和排放结果与底盘测功机阻力设定有直接关系,阻力越大,油耗越高,推荐阻力下的油耗比滑行阻力下的油耗高9.6%;对于气态污染物而言,相比于滑行阻力,推荐阻力下的CO_(2)排放量高9.1%,CO排放量高39.6%,NO_(X)排放量高16.9%。