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820km，排放数据75420个．测量结果显示，上海市公交车平均车行速度14km·h^-1，最高车速为60km·h^-1；市区公交车平均车行速度14km·h^-1，最高车速小于60km·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—5km·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15．85g·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。

浅析SCR技术在公交柴油车上的应用

柴油公交车通过电控燃油喷射系统使柴油机机内净化，尾气排放得到了改善。但是，不借助发动机后处理技术，尾气排放难以满足更高的要求，特别是要把氮氧化物和颗粒物同时控制在标准限值内。

基于比功率参数的北京市柴油公交车行驶和排放特征研究

利用车载尾气检测设备和GPS系统收集了北京市重型柴油公交车实际行驶和排放数据,引入汽车比功率(VSP)参数,建立柴油公交车排放预测方法,并对柴油公交车的实际运行和排放特征进行了分析。行驶特征分析表明,公交车在北京市五环内的平均速度为17.17km/h,其80%以上行驶处于VSP区间[-1,3]kW/t;排放特征分析表明,柴油公交车瞬时高排放集中在VSP≥10kW/t区间,表明高加速或快速行驶是引起瞬时高排放的主要原因。

国Ⅳ柴油公交车在实际道路上的排放特征

应用车载式尾气排放测试设备对北京国Ⅳ排放标准的柴油公交车在实际道路上的尾气排放特征进行实测研究,测试时间为10 645 s,行驶里程达51.3 km,共获得10 645组有效数据,测试数据能反映车辆在实际道路上的排放特征.车辆在实际道路上尾气排放NOx、CO、总碳氢化合物(total carbureted hydrogen,THC)和颗粒物(particulate matter,PM)的排放因子分别为(11.02±1.46)、(1.44±0.12)、(0.038±0.01)和(0.053±0.03)g/km.车辆的油耗、排放状况与车辆的行驶状态等因素有密切关系:车速越快,加速度越大,油耗速率越高;NOx排放随工况点分布与油耗速率的分布趋势基本相似;CO排放速率在低速和减速工况下较低,车速超过30 km/h及加速区域排放升高;THC高排放主要集中在车速低于30 km/h的加速区域。

不同后处理装置对柴油车排放特性的影响——基于行驶里程的后处理装置对柴油公交车气态物排放特性的影响

三辆柴油公交车分别安装柴油机氧化催化器(DOC),催化型颗粒捕集器(CDPF)与DOC+CDPF三种后处理装置,采用便携式排放测试系统PEMS进行测试,研究整车THC,CO与NO_x等气态物排放性能随行驶里程的变化规律.研究结果表明:对于加装了DOC的公交车,行驶里程达到8万km时DOC性能劣化,应进行保养,此前CO,THC与NO_x的平均转化效率分别为78%,43%和27%;CDPF有效工作时间短,需要定期进行高温保养,周期应为1万km左右,加装CDPF的公交车CO,THC与NO_x平均转化效率分别为74%,16%与15%;DOC+CDPF在行驶里程达12万km时才出现性能劣化现象,此前加装该后处理装置后的公交车CO,THC与NO_x平均转化效率分别为87%,76%与21%.DOC+CDPF的连续再生效果可有效延长后处理装置的工作寿命.

基于PEMS的柴油公交车排放测试分析

使用车载尾气检测技术PEMS对一辆在用国Ⅲ柴油公交车进行了实际公交线路运行时的气态污染物排放测试,统计得出了车辆运行速度、加速度、气态污染物排放速率、排放因子特性。分析结果表明公交车平均速度为18 km/h,96.9%的速度点落在0~40 km/h的区间段,99%的加速度点落在-1.5~1.5 m/s2的区间段。随着车速的增加,排气污染物排放速率增大,其中NOX排放速率增大显著。车速增大,污染物排放因子降低;低于30 km/h时,车速增大,排放因子降低显著,高于30 km/h时,排放因子随车速增大变化变缓。排放因子受排放速率和车速共同影响。污染物排放速率随加速度增大而增大,加速时的排放速率显著高于减速时的排放速率。研究结果说明,提高车辆运行速度、减少急加速,可以有效降低公交车尾气排放。

CMEM用于我国柴油公交车排放计算

为了研究柴油公交车节能减排方法,寻找油耗与排放之间的关系,建立适用于我国柴油公交车的排放模型,以国外广泛使用的综合排放模型(Comprehensive modal emission model,CMEM)中柴油车排放模型为基础,通过对我国柴油公交车与CMEM中的标准柴油卡车的异同点比较,对模型的速度参数、加速度参数、质量参数、传动效率参数等进行修改后,建立适用于我国柴油公交车的排放模型.最后,通过与哈尔滨市某公交线路上公交车实测数据比较,发现所建立的模型计算出的模拟数据与实测数据相差不大,证明所建立改进的CMEM模型可以用于我国公交车排放的模拟计算.

国Ⅳ柴油公交车上海市道路NO_x和超细颗粒排放

在上海市城区选定道路上开展国Ⅳ柴油公交车实际道路排放试验,研究该车实际道路行驶工况氮氧化物（NOx）及超细颗粒数量排放特征.结果表明：实际道路该车平均速度为20.59kim· h-1,NOx和超细颗粒数量排放因子分别为9.33 g·（km·辆）-1和5.78×1014个·（km·辆）-1;NOx排放主要集中在中高车速（＞35～55 km· h-1）、大加速度（a＞0.5 m· s-2）工况,超细颗粒数量排放主要集中在中高车速、大加速度工况;加速行驶模式下NOx和超细颗粒数量排放较高,不同行驶模式下粒径小于100 nm的颗粒数量排放差别较大.

在用国Ⅲ/国Ⅳ/国Ⅴ柴油公交车的颗粒物质量及固态PM_(2.5)数量排放特性

利用法规认证全流稀释定容采样系统以及满足精度要求的颗粒物排放分析系统,运行GB/T 19754—2005《重型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法》推荐的中国典型城市公交循环（CCBC）,分析了在用国Ⅲ/国Ⅳ/国Ⅴ柴油公交车以及在用国Ⅲ柴油公交车进行DOC（氧化催化转化器）＋CDPF（催化型颗粒捕集器）改造后的颗粒物质量、固态PM2.5数量排放特性.结果表明：国Ⅲ、国Ⅳ、国Ⅴ柴油公交车的颗粒物质量排放因子分别为63.77、63.20和14.42 mg/km,固态PM2.5数量排放因子分别为3.87×1013、3.10×1013和2.77×1013km-1.与国Ⅲ柴油公交车相比,国Ⅳ柴油公交车的颗粒物质量、固态PM2.5数量排放因子分别降低了1%和20%;国Ⅴ柴油公交车分别降低了77%和28%;进行DOC＋CDPF改造的国Ⅲ公交车颗粒物质量、固态PM2.5颗粒数量排放因子分别为1.78 mg/km和3.19×1011km-1,比未改造前分别降低了97%和99%.中国典型城市公交循环的低速（0-21.8km/h）、中低速（0-37.5 km/h）、中高速（0-51.7 km/h）和高速（0-60.0 km/h）4类行驶工况中,低速行驶工况的固态PM2.5数量排放因子最高,约是整个循环的2倍;在加速、匀速、减速、怠速4种行驶模式中,加速行驶模式产生的固态PM2.5单位时间排放量最高,其分别为减速和怠速行驶模式下的10和6倍.研究显示,提高柴油公交车的平均车速,降低加速行驶比例有利于降低其颗粒物排放;DOC＋CDPF可显著降低国Ⅲ柴油公交车的颗粒物排放.

公交车燃用生物柴油的排放性、经济性与可靠性

基于国Ⅴ柴油公交车,试验研究并分析了燃用5%体积分数的餐厨废弃油脂制生物柴油混合燃料B5的实际道路排放性,燃油经济性及可靠性.结果表明:所跟踪进行的11万km道路排放检测过程中,相较于国Ⅴ纯柴油(D100),B5的CO排放因子平均下降13.28%,THC排放因子平均下降7.86%,CO_2和NO_x排放因子平均上升11.50%和11.84%,颗粒数量PN排放因子平均上升13.15%,颗粒质量PM排放因子平均下降14.74%;油耗的跟踪监测结果显示:B5的燃油经济性与D100相当,按热值换算后,B5的年平均百km油耗较D100小幅上升约1.54%;内窥镜跟踪检查结果显示:燃用B5后,在活塞顶面,燃烧室顶面,气门与气门座间隙以及喷油嘴等发动机的关键部位均无明显的积碳产生,燃用B5的可靠性较好.

DOC+CDPF对生物柴油公交车排放特性的影响

采用便携式排放测试系统PEMS,研究某加装催化型连续再生颗粒捕集器(DOC+CDPF)的柴油公交车长期燃用生物柴油混合燃料B5时,整车常规气态物和颗粒物排放性能随行驶里程的变化规律.结果表明:随行驶里程的增加,一氧化碳(CO),总碳氢化合物(THC),颗粒物质量(PM)减排率均呈先增后减的趋势,THC减排率在行驶里程达到2.5×104km之前呈上升趋势,之后呈降低趋势,至8×104km时THC减排率较DOC+CDPF初装时减少41.05%,CO和PM减排率在行驶里程到达3.5×104km之前均呈上升趋势,之后呈降低趋势,至8×104km时CO和PM减排率较DOC+CDPF初装时分别减少20.24%和11.74%;氮氧化物(NOx)和颗粒物数量(PN)减排率整体上均呈降低趋势,在行驶里程8×104km处,NOx和PN减排率较DOC+CDPF初装时分别降低33.83%和10.35%.B5生物柴油公交车在行驶里程到达8×104km左右时,污染物的减排率明显降低,需对DOC+CDPF后处理装置进行保养,以延长其工作寿命.

国Ⅲ柴油公交车尾气排放实际道路测试研究

应用车载式尾气排放测试设备对北京国Ⅲ排放标准的柴油公交车在实际道路上的尾气排放特征进行了实测研究,测试时间为10 552 s,行驶里程达到61.97 km,共获得10 552组有效数据,测试数据能够反映车辆在实际道路上的排放特征。车辆在实际道路上尾气排放NOx、CO、THC和PM的排放因子分别为14.12±2.54g/km、8.04±2.51 g/km、0.158±0.022 g/km和3.16±1.73 g/km。研究结果表明,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的排放速率。车速小于10 km/h时排放因子远大于车速较快时的排放因子,车辆在加速时的排放因子最大,减速时最小。车辆在30 km/h～50 km/h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。测试车辆排放的颗粒形态主要集中在累积模式,属于纳米或超细微粒。

乘客载重量对柴油公交车尾气排放影响分析

基于车载尾气排放测试系统(PEMS)数据,分析柴油公交车在实际运行状态下,载重量变化对排放的影响.探究忽略乘客载重量变化是否会影响比功率(VSP)计算及进行分组.乘客数量可由车载排放测试实验记录得出,根据年龄及性别将公交车乘客分为6组.乘客载重量可以由每组乘客载重量计算系数估算相加得出.研究结果表明,在不同的速度及加速度区间,乘客载重量变化对CO2、CO、NOx、HC 4种排放物的瞬时排放率会产生不同程度的影响.对基于距离的排放因子而言,在平均速度较高的行驶区间内,乘客载重量的变化不影响4种污染物排放因子;随着乘客载重量的增加,人均排放因子逐渐减小.在低速及中速排放估算模拟中可以适当忽略公交车载重量变化对排放带来的影响,但在高速的排放估算模拟中,忽略载重量的变化会带来很大的误差,就实验测试车辆而言,计算误差最大可以达到49%.

燃用生物柴油国Ⅴ公交车的颗粒排放与微观形貌

以一辆国Ⅴ柴油公交车为研究对象,试验研究了该车燃用不同比例废弃油脂制生物柴油-柴油混合燃料在中国典型城市公交循环(CCBC)下颗粒物质量、颗粒数量、粒径分布与颗粒微观形貌特征。结果表明:随着生物柴油比例的增加,排放的尾气颗粒物质量和固态颗粒数量减小;燃用生物柴油的尾气颗粒典型微观结构与柴油的类似,由多个准球状基本碳粒子堆积而成,呈链状、枝状等不规则结构;与燃用柴油的相比,燃用生物柴油的尾气颗粒基本碳粒子粒径较小,分形维数较大,空间结构更紧密;燃用生物柴油的尾气颗粒在团聚处更易被氧化,颗粒的分形维数和基本碳粒子直径随着氧化进行而增大;燃用柴油的尾气颗粒的氧化主要以最外壳边界碳层湮灭为主,颗粒分形维数、基本碳粒子直径随着氧化进行而减小。

在用柴油公交车燃用生物柴油的试验研究

对上海在用国Ⅱ柴油公交车燃用石化柴油─废弃油脂制生物柴油混合燃料的经济性、动力性和排放性能进行了试验研究。试验结果表明,在用国Ⅱ柴油公交车燃用BD5的燃油经济性与柴油公交车基本相同,最大轮边功率降低约2%,加载减速法烟度平均降低约17%;燃用BD10的燃油经济性比柴油公交车略差,最大轮边功率降低约4%,加载减速法烟度平均降低约35%。

天然气合成油在柴油公交车上的应用研究

以柴油为燃料的柴油机作为汽车的动力,具有良好的经济性(燃油耗比汽油机低30%～40%),而且具有排放低、低速转矩大、可靠性好、寿命长等优点。目前,上海共有公交运行车辆约1.82万辆,其中柴油公交车1.5万辆,占公交车总量的80%左右。由于运行环境的特殊性,公交车处于频繁启动、制动、怠速和低速行驶运行工况,大部分时间在低速大转矩和怠速工况下运行。调查显示,担负70%以上客运量的公交车是废气排放大户,采用新型清洁替代燃料是降低公交车尾气排放的主要途径之一。天然气合成油是由天然气通过费托工艺生产而成,是一种无色无味、基本不含硫和芳香烃、十六烷值高达75～80的新型液态燃料,可以完全替代柴油而无需对发动机和加注设施作任何改装。推广使用天然气合成油,不仅能大幅度降低排放,减轻大都市空气污染,同时能够增加燃料品种的选择,有助于国家与地区的能源安全。对公交车用国Ⅱ、国Ⅲ柴油机分别燃用天然气合成油(GTL 燃料)和国Ⅱ、国Ⅲ柴油的动力性能、排放性能进行了台架试验研究,并对上海在用国Ⅱ、国Ⅲ柴油公交车燃用 GTL 燃料和国Ⅱ柴油的经济性及烟度进行了试验研究。台架试验结果表明:在 ECE R49十三工况循环中,除全负荷工况点外,国Ⅱ柴油机燃用 GTL 燃料在其他工况点的功率与燃用国Ⅱ柴油基本相同;在 ESC 十三工况(国Ⅲ)循环中,国Ⅲ柴油机燃用 GTL 燃料在 ESC 十三工况下的所有工况点的功率与燃用国Ⅲ柴油基本相同;国Ⅱ、国Ⅲ柴油机燃用 GTL 燃料后 HC、NO_X、CO、PM 排放降低;国Ⅲ柴油机燃用 GTL 燃料的 ELR 烟度排放远低于国Ⅲ柴油 ELR烟度排放限值,与燃用国Ⅲ柴油比较,其 ELR 烟度排放降低约35%。实车使用试验结果表明:与同线路对比柴油公交车相比,国Ⅱ、国Ⅲ柴油公交车燃用 GTL 燃料的百公里油耗基本相当;公交车使用 GTL 燃料后排放性能稳定,完全满足上海市在用车加载减速法(DB31/379—2007)规定的烟度限值要求。

柴油公交车加装CDPF的非常规污染物排放特征分析

测试分析了柴油公交车安装催化型柴油机颗粒过滤器(catalyzed diesel particulate filters,CDPF)在瞬态测试循环工况下对非常规气态物、颗粒物中的碳质组分、芳香烃及其毒性的影响。研究结果表明:CDPF对挥发性有机物的减排率为57.6%,对柴油车颗粒物中总碳的减排率为70.4%,对柴油车颗粒中多环芳烃(PAHs)组分减排率为91.1%,CDPF对低环数的PAHs表现较高的减排率,而对其他环数的PAHs的减排率略低。CDPF能明显降低不同苯环PAHs的毒性当量,但对不同苯环PAHs的毒性当量比例影响不明显。

柴油公交车起步提前补气系统设计与实现

柴油公交车在起步加速时,由于涡轮增压器响应滞后及机械与气体的惯性影响,造成进气量不足,排气烟度急剧升高。作者试图通过公交车上压缩空气系统,对涡轮增压器实施提前补气的途径来进一步改善柴油公交车起步加速冒黑烟的问题。探讨了在公交车上采用提前补气方案的设计思路,设计了控制系统,提出了具有自学习功能的补气起始时刻控制模式和基于发动机转速的补气终止时刻控制方法。通过在CA6DL1柴油机上分别作不补气、根据油门变化率补气和提前补气对柴油机烟度排放影响的实验。实验证明:该系统能缩短进气管建立压力的时间,进一步增加进气管增压压力;同时,与不补气和根据油门变化率补气相比,碳烟排放显著降低。

城市柴油公交车PM值超标的故障诊断及对策

PM的治理一直是解决柴油机污染的重点。对南宁市某公交公司的10台柴油公交车进行了烟度值检测,对PM排放不合格的公交车进行了故障分析。根据PM生成机理分析了导致公交车尾气PM超标的各种原因,提出了相应的技改措施,达到了预期的效果。

不同油品对国Ⅳ、国Ⅴ柴油公交车的碳排放影响研究

应用重型底盘测功机测试系统,对比分析了国Ⅳ、国Ⅴ柴油公交车分别燃用京Ⅵ柴油、国Ⅴ柴油和B5生物柴油(5%生物柴油+95%石油柴油)在中国典型城市公交车循环下的含碳污染物和颗粒物(PM)排放特性。试验时将车辆固定在底盘测功机上根据车辆装载质量的75%进行阻力加载,公交车在底盘测功机上根据模拟指定的行驶工况运行而不受实际道路交通情况的限制。测量车辆排放尾气中的颗粒物数量(PN)、颗粒物质量(PM)、碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)的排放量,再根据油耗计算出二氧化碳(CO_(2))的排放量。结果表明,燃用京Ⅵ柴油、国Ⅴ柴油和B5生物柴油的国Ⅳ车与国Ⅴ车相比,碳氢化合物(HC)的排放量受油品影响不大,国Ⅴ车一氧化碳(CO)的排放量与国Ⅳ车相比分别下降70.7%、67.9%、67.1%,国Ⅴ车二氧化碳(CO_(2))的排放量与国Ⅳ车相比分别下降19.0%、15.8%、18.5%,国Ⅴ车与国Ⅳ车相比颗粒数量分别减少46.2%、62.9%、57.4%,而颗粒质量国Ⅴ车相对国Ⅳ车分别减少57.1%、41.7%、50.0%。总体上柴油车燃用的B5生物柴油和京Ⅵ柴油、国Ⅴ柴油相比,碳氢化合物(HC)平均排放量分别下降1.6%和4.2%,一氧化碳(CO)平均排放量分别下降2.1%和8.3%,二氧化碳(CO_(2))平均排放量上升0.04%和0.58%。该研究分析柴油车含碳法规污染物的排放特性,获得的研究结果对于柴油车的减污降碳协同增效等相应控制管理具有一定的参考价值。