基于PEMS的缸内直喷汽油机颗粒物排放特性

为适应国6等日益严苛的排放法规,汽油机颗粒捕集器(GPF)被认为是一种应对缸内直喷(GDI)汽油机颗粒物排放限值最有效的潜在技术。本文以装有GPF的2.0T GDI发动机为研究对象,采用便携式排放测试系统(PEMS)研究了转速、负荷变化对发动机颗粒数(PN)排放特性的影响,以及不同排温下GPF的捕集效率的影响。结果表明:GDI汽油机总颗粒物数量浓度在转速不变时,随着负荷的增加呈现明显的先下降后急剧上升的U型趋势;GPF再生过程中,会出现GPF后的PN浓度大于GPF前的浓度的现象;一定程度内,灰分层的积累使汽油机颗粒捕集器过滤机理中的拦截沉积作用增强,深层过滤效果明显,捕集效率快速增大。

出租车PEMS与VMAS排放测试比较

以1辆LPG出租车为研究对象,研究PEMS排放测试与VMAS排放测试的差异性与相关性,在转鼓试验台上按IG195简易瞬态工况运行,分别采用VMAS与PEMS排放测试系统进行CO,HC与NOx排放测试。对排放速率、排放因子测试结果进行对比分析,发现两种测试方法下对应工况排放值的变化趋势相同;两者测试原理不同,PEMS测得的CO,HC与NOx的排放速率、排放因子均较VMAS大,PEMS测试结果更准确;VMAS测试方法与PEMS测试方法测得的CO,HC,NOx的排放速率线性相关系数分别为0.881 9,0.868 1,0.772 3,两者存在较好的线性相关性。

车载排放测试系统测量影响因素研究

本文简述了车载测试设备(即PEMS系统)测量的影响因素,通过与全流稀释定容取样系统(即CVS系统)的比对测试,分析发现车载测试设备的满量程测量精度将导致较大的测量误差,同时根据研究情况讨论车载排放测试设备的测量控制因素。

中小功率农用柴油机的排放特性分析

为探讨并解决中小功率农用柴油机实际排放特性与台架试验结果差异大的问题,通过便携式排放测试系统(PEMS)检测分析其实际作业的排放特性。结果表明:在拖拉机旋耕作业过程中,柴油机处于重载状态,转速在额定点附近小范围内波动,作业平均功率相比非道路瞬态循环(NRTC)高约30.0%;氮氧化物(NO_(x))排放质量流量随着负荷剧烈变化,CO排放质量流量相对比较稳定;整个试验的NO_(x)和CO的比排放量分别为0.414 g(/kW·h)和0.454 g(/kW·h),分别比90%有效功工况下的基准比排放量低11.3%和10.6%。

挖掘机用柴油机台架工况与实际作业工况的排放特征差异性分析

3台排放控制技术路线相同但额定功率不同的非道路用挖掘机实际作业工况下的排放结果和台架工况下的排放结果之间存在较大的差异性,实际作业工况的氮氧化物(NOx)排放量为台架工况的1.5~3.5倍。为了研究产生排放差异性的原因,以1台满足非道路柴油移动机械第四阶段排放法规要求的柴油机和搭载该柴油机的挖掘机为研究对象,在台架上对该柴油机进行非道路稳态循环(NRSC)和非道路瞬态循环(NRTC)试验,实际作业工况试验则主要通过便携式排放检测系统(PEMS)设备对挖掘机进行排放试验,并利用功基窗口方法对挖掘机实际作业排放进行评估。结果表明:挖掘机实际作业工况主要分布在较高转速范围内,且扭矩变化剧烈,而台架工况的转速分布均匀,扭矩变化相对较小。因此,台架试验结果并不能准确反映机械实际排放情况。

国Ⅳ汽油出租车的冷、热启动污染物排放特征

为研究冷、热启动对中国轻型汽油车排放的影响,利用便携式排放测试系统(PEMS),对3辆国Ⅳ汽油出租车的尾气排放开展了实际道路测试。研究发现:冷启动和热启动对车辆排放的影响分别在启动300s和120s后基本结束。车辆在不同状态下启动时的HC和CO排放差异很大,启动前发动机熄火的时间越短,启动时的HC和CO排放越低。冷启动阶段的HC和CO排放分别达到3.3g和21.9g,约是第1次热启动的10倍和6倍,约是第2次热启动和31倍和12倍。但NOx排放受此影响较小,而受驾驶习惯的影响更大。

基于双隐含层GA-BP神经网络的重型柴油车排放预测

为了建立一种能够预测柴油车道路排放特性的模型,文章采用便携式车载(汽车尾气)排放测量系统(portable emission measurement system,PEMS),对某重型柴油车进行道路污染物排放特性测试;利用测得的试验数据,在双隐含层反向传播(back propagation,BP)神经网络的基础上,引入Levenberg-Marquardt(LM)优化算法,用遗传算法(genetic algorithm,GA)优化网络的权值与阈值;以车辆比功率(vehicle specificpower,VSP)为输入,搭建CO、NOx排放预测模型,并用试验数据对模型进行训练、验证。结果表明,CO、NOx的预测结果与样本数据之间的皮尔逊相关系数分别为0.8553、0.8512,线性高度相关;在整体误差水平上,CO、NOx排放因子的相对误差分别为2.61%、6.71%。该方法对车辆CO、NOx的瞬时排放和整体排放特性的预测准确性较好,具有一定的理论意义和工程应用价值。

DOC+CDPF对国III重型柴油货车实际道路排放的影响

利用便携式车载排放测试系统(PEMS)对2辆加装氧化催化转化器(DOC)和催化型柴油颗粒捕集器(CDPF)与否的国III重型柴油货车进行实际道路排放测试.结果表明,2辆改造重型柴油车的CO、THC、固态颗粒物粒数(SPN)和黑碳(BC)实际道路排放因子分别为(1.31±0.37)g/(kW·h)、(0.20±0.03)g/(kW·h)、(7.13×1010±5.27×1010)个/(kW·h)和(0.69±0.06)mg/(kW·h),相对于原始排放(拆除DOC+CDPF)分别降低52.48%、55.69%、99.91%和99.22%.从低速、中速到高速,CO和THC减排比例呈现上升趋势,然而运行工况对SPN和BC减排比例则无显著影响.加装DOC+CDPF会导致NO2在NOx中的占比升高,且从低速、中速到高速涨幅依次增大,但对NOx无明显减排效益,其排放因子为9.53~9.83g/(kW·h),远高于实验室排放限值.

现实工况下农用拖拉机尾气排放特征分析

为量化农用拖拉机在实际作业过程中的尾气排放特征,研究选取9台用于田间运输、旋耕、施肥及秸秆粉碎还田的拖拉机,利用便携式尾气测量系统对其现实条件下CO、HC、NO和PM2.5的排放进行测量。结果表明,拖拉机的尾气排放随工况的不同而不同,行走和作业时其污染物排放速率高于怠速。拖拉机用途不同,其尾气排放也有所差异,旋耕机作业时CO、NO和PM2.5的排放速率明显比田间运输机、施肥机和秸秆粉碎机高。此外,拖拉机气体污染物的平均排放速率均随发动机转速和进气压力的增加而增加。同时,本文中拖拉机尾气排放的实测结果与我国非道路移动机械排放清单技术指南中推荐值有较大区别,NO平均约高12%,而PM2.5平均测量值更是比指南高达6倍以上。

轻型汽车实际行驶的排放试验

为了验证为在售车辆挑选的行驶路线能否满足新颁布的Ⅱ型实际道路排放测试(RDE)试验的要求,同时考察在研发动机的工作区域和整车的实际排放,根据Ⅱ型RDE试验的实施操作规则,对整车进行了实际路况行驶排放测试试验。结果表明:所选择的路线覆盖了市郊、市区、高速工况,能有效满足试验基本要求;驾驶员的驾驶方式也能满足法规要求;根据全球统一轻型汽车测试循环(WLTC)工况计算得到的符合性因子(CF)值目前大于法规要求值,因此排放法规需要考虑CF值的设定;RDE工况发动机工作区域显著大于WLTC工况发动机工作区域,这将导致大幅增加标定优化工作。

基于工况变化的港作拖轮排放特性

利用便携式排放测试系统(PEMS)对一艘港作拖轮船进行了在变工况航行作业下的排放试验,研究了该船舶CO、碳氢化合物(THC)和NO_(x)的瞬态特性、颗粒物粒径分布特性、主机在不同工况下的排放因子.结果表明:拖轮主机在日常航行工况和不同发动机负荷下,颗粒物排放粒径呈单峰或双峰分布,第一峰值粒径在30~40nm之间,第二峰值粒径为191.1nm;CO和THC在进港返航工况下基于油耗排放因子显著高于其他工况,NO_(x)、颗粒物(PM)和颗粒物数量(PN)在离港返航时排放因子高于其他工况;各排放污染物在正顶作业时基于距离的排放因子高于其他工况;CO和THC基于功率的排放因子在正顶作业工况下最高,最高值分别为4.10和1.20g/(kW·h),NO_(x)、PM、PN排放因子在倒拖作业工况下最高,最高值分别为10.28g/(kW·h),0.28g/(kW·h)和13.97×10^(14)个/(kW⋅h).

环境温度与轻型车实际道路排放变化初探

采用日本HORIBA OBS-ONE车载排放分析系统进行在不同环境温度下轻型车实际道路排放的试验。试验采用同一台国六排放标准轻型车,在同组试验人员、相同线路、不同环境温度条件下进行两组实际道路排放特性试验并对结果进行比对分析。试验揭示了环境温度与轻型车排放量的相关性,改变发动机中冷进气温度能大大改善排放的结果,有效遏制机动车排放的污染,且PEMS排放检测技术具备较强的实用性。

国Ⅵ重型柴油车实际道路行驶下的冷起动排放

为明确国Ⅵ重型柴油车实际道路行驶时冷起动阶段排放占比情况,采用便携式排放测试系统(portable emission measurement system,PEMS)对5辆国Ⅵ阶段重型柴油车进行不同温度、载荷水平下的实际道路排放测试;使用排放量法和平均比排放法,计算重型柴油车冷起动阶段的CO、NO x和颗粒数量(particle number,PN)。结果显示,冷起动阶段CO、NO x、PN排放量占比最多分别可达26.4%、61.4%、68.5%,平均比排放占比最多分别可达到25.4%、60.3%、67.6%,表明冷起动阶段是国Ⅵ重型柴油车的主要排放来源。

重型车远程监控与实际道路试验对比研究及统计分析

为了研究重型车远程监控与实际道路试验数据的差异,该文通过对2辆样车拟合结果以及对100辆样车的统计结果分析,研究了远程监控平台接收数据与便携式排放测试系统(PEMS)测量数据的一致性。结果表明:PEMS设备的实测或计算结果可以应用于对重型车远程监控数据的数据一致性核查,二者车速数据一致性结果较好,燃料流量和进气量数据一致性结果次之;对于NOx排放应适当放宽数据一致性要求;远程监控数据可以较好地反映车辆实际道路中的运行工况;远程监控和PEMS试验数据的功基窗口基本一致,但NOx传感器精度误差有可能导致远程监控功基窗口法的计算结果与PEMS实测数据产生较大偏差。

现实工况下挖掘机尾气排放特征分析

为量化挖掘机在实际施工作业中尾气排放特征,研究选取成都市不同建设工地在用的8台挖掘机,利用便携式尾气测量系统对其进行现实工况下的尾气排放测量,测试按挖掘机的不同作业特点分怠速、行走和作业进行.测量的尾气排放污染物包括CO、HC、NO和PM_(2.5).结果表明,挖掘机的尾气排放随工况的不同而不同,怠速时NO排放平稳,行走和作业时排放速率波动较大.满足不同尾气排放标准的挖掘机,其尾气排放也有所不同,例如,国Ⅱ阶段的挖掘机与国Ⅰ阶段的挖掘机相比,其在怠速、行走、作业工况下尾气排放的NO分别减小8%、35%和5%,PM_(2.5)分别降低88%、87%和80%.另外,本研究中挖掘机尾气排放的实测结果与我国非道路机械尾气排放因子技术指南中推荐的用于排放清单估算的排放因子相比,也均有显著不同.这说明,开展非道路机械尾气排放现实工况下的测量,对于提高尾气排放清单精准度具有重要作用.

天然气-汽油双燃料车实际道路排放特性研究

为研究使用天然气对轻型汽车排放的影响,利用便携式排放测试系统(PEMS),对25辆压缩天然气-汽油双燃料出租车在实际道路上分别使用汽油和天然气时的CO2、CO、NOx和THC排放进行了对比测试.研究结果表明:实际道路上,原装车使用天然气相比汽油时,CO2、CO的排放平均分别降低22%和24%,NOx和THC的排放平均分别增加27%和22%;改装车使用天然气比使用汽油时,CO2、CO的排放平均分别降低25%和32%,NOx和THC的排放平均分别增加200%左右.双燃料车使用天然气相对使用汽油时的CO、NOx和THC排放变化与发动机的改装技术、尾气组成及三效催化剂性能等有关.

轻型汽油车稳态工况下的尾气排放特征

选取不同排放标准的127辆轻型汽油客车和10辆轻型汽油货车为研究对象,利用便携式车载测试系统(portable emission measurement system, PEMS)结合台架稳态工况(acceleration simulation mode, ASM),探究了不同工况与车辆参数对轻型汽油车气态污染物二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)和甲烷(CH4)排放的影响.结果表明,轻型汽油车气态污染物在怠速工况下的排放率较低,仅为加速工况和匀速工况的22.9%和25.8%.污染物排放特征与工况密切相关,CO2和NOx在加速工况时的排放率小于匀速工况,而CO、HC和CH4在加速工况时的排放率却大于匀速工况.在低速稳态下,轻型汽油客车和轻型汽油货车CO2、CO、NOx、HC和CH4的排放因子分别为383.20、 2.98、 1.60、 0.14和0.03 g·km-1和360.66、 2.64、 1.61、 0.005 5和0.002 7 g·km-1.排放标准的加严带来了明显减排效果,CO、NOx、HC和CH4的排放因子从国Ⅰ~国Ⅴ分别下降了87.5%、 97.3%、 97.9%和86.4%.车龄、行驶里程和基准质量与车辆污染物的排放存在非线性关系,发动机排量与机动车的尾气污染物的排放呈正相关.

典型城市轻型汽油车尾气排放模式分析

为建立典型城市机动车驾驶模式并量化其尾气排放,研究选取成都市内26辆满足国Ⅴ排放标准(GB 18352.5—2013《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第五阶段)》)的轻型汽油车,利用便携式尾气测量系统测量其现实条件下的行驶工况及尾气排放,并根据实际情况结合分类回归树方法构建本地化的驾驶模式并分析各模式的尾气排放。结果表明:划分的加速、减速、匀速、怠速、停走5种驾驶模式,可以反映车辆行驶过程中尾气排放和油耗特征。不同驾驶模式间的尾气排放有显著差异。通常情况下,以加速最大,其次为匀速、停走、减速,以怠速最小。根据污染物不同,不同模式间的尾气排放差异可达到12倍。此外,现实条件下车辆尾气超标排放的情况严重,且存在间歇性高排放的现象。这说明构建典型城市驾驶模式并分析其模式排放特征有助于估算小尺度的机动车尾气排放清单,并为交通管理和尾气排放控制提供数据参考。

基于10辆轻型汽油车的实际行驶与台架工况排放特征及影响因素研究

利用便携式排放测试系统(Portable emission measurement system,PEMS)分析了10辆轻型汽油车分别在实验室台架和实际行驶排放(Realdrivingemission,RDE)工况下典型空气污染物的排放特征和影响因素.测试结果表明,轻型汽油车在冷启动和热启动阶段产生的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NO_(x))分别是热运行1阶段和热运行2阶段的28.0、32.9、28.4倍和4.0、11.2、5.4倍,表明车辆启动对机动车排放贡献显著.台架工况排放因子受车辆启动排放影响较大,在台架实验去除启动排放影响的情况下,台架CO_(2)、CO、HC和NOx排放因子将分别减小2.3%±1.3%、44.2%±30.6%、47.5%±29.6%和44.9%±30.8%.在相同速度下,RDE工况下的CO_(2)排放因子相比不考虑启动排放的台架工况排放因子要高出31.7%±5.0%.单车瞬态排放数据分析结果表明,RDE测试相比于台架工况测试覆盖了更多的机动车行驶工况特征,可以更准确地量化车辆在实际道路行驶过程中不同工况下的排放特征.因此,开展RDE排放测试对于准确量化机动车尾气排放特征,尤其是对建立微观尺度机动车排放清单支撑城市精细化管控具有重要意义.