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.

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。

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.

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。

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%。

国六重型柴油车劣化排放特性分析

重型柴油车是我国目前最主要的交通工具,并占据了较高的NOx和PM排放,基于实际道路行驶测量方法(PEMS)模拟后处理中毒和老化情况下的实车排放,选取了一辆技术路线为:EGR + DOC + DPF + SCR的国六重型柴油车进行不同劣化件组合的排放分析。结果表明:DOC失效比SCR转化效率降低产生的NOx排放更多;低速行驶时,EGR率过高反而会导致排放增加;目前国六的技术路线能够很大程度上起到净化排气的作用;任何一个部件的异常工作状态都会导致排放明显增加。Heavy duty diesel vehicles are currently the most important means of transportation in China, accounting for a high proportion of NOx and PM emissions. Based on the actual road driving measurement method (PEMS) simulation of post treatment emissions under poisoning and aging conditions, a national VI heavy duty diesel vehicle with a technical route of EGR + DOC + DPF + SCR was selected for emission analysis of different deteriorated component combinations. The results show that DOC failure produces more NOx emissions than SCR conversion efficiency reduction;When driving at low speeds, an excessively high EGR rate can actually lead to an increase in emissions;At present, the technical route of National VI can largely play a role in purifying exhaust gas;The abnormal working state of any component will lead to a significant increase in emissions.

基于神经网络的重型柴油车油耗预测研究

为建立准确的重型柴油车油耗预测模型,使用重型柴油车实际道路行驶数据集,利用皮尔逊相关系数计算了不同因素与油耗的相关性,选取与油耗相关性较强的7个因素,利用反向传播(BP)神经网络、长短时记忆(LSTM)神经网络分别建立重型柴油车油耗预测模型。对不同行驶路段的预测结果表明,BP神经网络对各路段油耗的预测准确性存在很大差异,模型泛化能力差,LSTM神经网络模型对各路段的预测均十分准确,模型泛化能力强。

基于流处理的重型柴油车排放预警监控系统设计

为了能够实时监控重型柴油车污染物排放水平,快速筛查出排放超标的车辆。利用以Flink计算引擎为核心的Apache开源大数据框架,根据重型车排放车载终端发回的数据计算出车辆污染物排放水平。开发完成后,该预警监控系统会根据计算结果向车辆用户、售后部门、研发部门推送排放超标车辆信息,同时根据需求部门的要求,统计超标车辆的运行工况、配置信息、故障码信息等,实现快速定位排放超标原因,有效提高了社会和经济效益。

国六重型柴油车排放远程监管平台应用研究综述

随着《重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》的实施,汽车生产厂商和环境监管部门已经基本建立了各自的重型车排放远程监管平台。当前,研究的重点是如何充分利用远程平台收集的柴油车数据,以构建相关监控模型,实现对车辆状态及排放水平的有效监控。黑加油点的识别可以有效预防车辆排放恶化及长期使用导致的发动机故障,而尿素消耗异常的判定则能有效识别系统中的尿素作弊行为,为排放监管及高排溯源分析提供数据支持。基于远程油耗数据,采用碳平衡法计算CO_(2)排放相较于车载排放测量系统(PEMS)直接测量,误差较小,这表明可以通过远程排放监控平台对重型车的碳排放进行有效管控。NOx远程排放评估为在用车排放的远程监管提供了一种新的有效方法。本文对远程监管平台的应用现状进行了梳理,旨在为相关科研和技术人员提供参考。

重型柴油车OBD不同采集频率对数据的影响研究

通过对比重型柴油车车载自动诊断系统(OBD)终端采集的数据和便携式排放测试系统(PEMS)设备测量数据,研究OBD终端不同采集频率对数据准确性的影响。结果表明,当OBD终端采集频率为1 Hz时,车速、燃料流量、进气量、NO_(x)、发动机转速、净输出转矩、摩擦转矩、冷却液温度和排气温度与PEMS实测数据的一致性都很好。随着OBD终端采集频率降低,燃料流量、净输出转矩和冷却液温度的数据一致性仍保持较好,因此可以通过降低这类参数采集频率减少终端平台的数据存储;但车速、进气量、NO_(x)、发动机转速、摩擦转矩和排气温度等数据一致性都会变差,建议保持较高的采集频率。

重型柴油车NO_(x)排放检测现状及方法

以山东省在用重型柴油车为研究对象,调研定期排放检验、遥感监测和远程监控在重型柴油车NO_(x)排放监管中的应用现状,采用恒定转速法和自由加速法试验研究重型柴油车的NO_(x)排放规律。调研结果表明:定期排放检验和遥感检测2种方法测得的车辆NO_(x)排放与重型柴油车实际NO_(x)排放情况不符,远程监控形式测得的NO_(x)排放与实际情况相符。试验结果表明:恒定转速法和自由加速法测得的重型柴油车NO_(x)体积分数能够真实反映重型柴油车NO_(x)的排放规律,都可用于重型柴油车NO_(x)排放的快速检测。

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17．8L，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30～50km·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．

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一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，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，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．

重型柴油车PM2.5和碳氢化合物的排放特征

采用车载排放试验对国Ⅱ、国Ⅲ,国Ⅳ重型柴油车尾气在实际道路排放的PM_(2.5)和碳氢化合物进行样品采集,采用电感耦合等离子体质谱技术、离子色谱仪和碳质分析仪对PM2.5各组分进行测试分析,采用五气分析仪对HC进行在线分析一结果表明,重型柴油车PM_(2.5)和HC的排放因子分别为(0.22±10.12)g/km和(0.57±0.45)g/km,且排放因子随机动车排放标准的提高呈明显下降趋势.EC和OC是机动车尾气PM_(2.5)的主要组分,分别占总质量百分比的38.87%~42.87%和16.22%~19.96%;水溶性离子中含量较为丰富的组分主要是SO_4^(2-)、NH_4^+和NO_3^-,分别占总PM_(2.5)质量百分比的7.64%~8.85%,2.22%~3.97%,1.91%~2.73%;元素中含量较高的组分为S、Na、Ca、Fe、和Al;PM_(2.5)

重型柴油车满足近零排放法规的技术分析

为满足未来越来越严格的排放法规,重型柴油车需要缸内净化和高效排气后处理的协同优化。该文对比了欧洲、美国及中国重型柴油车现行排放法规。分析结果表明:满足国Ⅵ、欧Ⅵ、US2010法规的重型柴油车有害物排放对空气质量影响可以忽略不计;由此,上述法规可定义为近零排放法规。为达到这些近零排放法规的要求,介绍了部分缸内清洁燃烧技术及后处理技术,据此总结出两条满足近零排放法规的技术路线:废气再循环(EGR)和纯选择性催化还原(SCR)。为满足美国加州超低氮氧化物(NO_x)排放法规,对比了NO_x被动吸附器(PNA)路线和紧耦合SCR路线。结果表明:EGR路线对低温NO_x排放控制效果好;纯SCR技术路线的燃油经济性好;PNA路线的NO_x排放更低,系统结构简单;紧耦合SCR技术路线成本低,耐久性好。