基于比功率参数的大型LPG公交车排放因子研究

摘要

我国自1999年开始大力推广燃气汽车，经过十多年来的发展，燃气汽车的保有量迅速增加，其排放状况备受关注。由于车载排放测试方法能够直观地获取车辆实际运行工况下的动态排放与行驶工况数据，近年来，车载排放测试系统开始广泛应用于重型车的排放研究。本文以广州市为例，应用车载排放测试方法进行大型LPG公交车实际公交线路运行状态下的排放测试，获取排放因子、行驶工况等特性参数，用之修正机动车排放因子测算模型IVE中内置的基本排放因子。并通过调研统计分析获得广州市LPG公交车基础数据，基于IVE模型建立了广州市大型LPG公交车排放因子计算模型，估算出广州大型LPG公交车的综合排放因子，并计算出年度排放总量。
　　本研究使用SEMTECH-DS车载排放测试系统主要对发动机排量为7.8L的四辆在用大型LPG公交车进行了实际道路排放测试，其中国Ⅱ和国Ⅲ车各两辆;选择了四条不同的公交运行线路，按照公交车的日常运行规律往返运行。试验车辆累计测试里程为207km，共获得57930组有效试验数据。基于车载排放测试结果，分析了车速与比功率VSP对大型LPG公交车排放特性的影响。
　　基于车载排放测试获取的大型LPG公交车排放因子、行驶工况等参数对IVE模型内置的基本排放因子进行修正;并结合调研统计分析获取的2009年度广州市LPG公交车车辆技术构成、平均行驶车速、年度运行里程、环境温度、湿度等参数建立广州市大型LPG公交车的IVE测算模型，估算出2009年大型LPG公交车的综合排放因子，进而计算年度排放总量。有以下研究结果与结论:
　　(1)2009年度广州市大型LPG公交车的保有量为7006辆，公交车的年均行驶里程为72,000km，平均车速为17.9km/h。
　　(2)试验大型LPG公交车辆比功率VSP主要分布在-10～10 kW/t范围内。在城区行驶时的平均速度为12.9km/h，-5～5kW/t的VSP区间行驶时间占比为96.2％;郊区行驶时的平均速度达到25 km/h，-5～5 kW/t的VSP区间行驶时间占比为99.1％。
　　CO、HC和NOx的排气体积浓度、排放速率随着车速的增大均呈现先增大后减小现象，而排放因子则随车速的增大而减小。
　　CO、HC和NOx的排气体积浓度、排放速率在VSP为负时随VSP绝对值的减小变化较小;VSP接近0时，急剧下降到最低值;VSP为正时，CO和HC的排放速率随VSP增大呈先增大后减小趋势，而NOx排放速率则一直增大。
　　CO、HC和NOx的排放因子随VSP的增大呈先增大后减小趋势，排放因子最大值出现在1～2kW/t区间附近。
　　试验大型LPG公交车在城区行驶时的CO和HC排放速率大于郊区，而NOx排放速率小于郊区;80％以上的CO、HC和NOx排放量分别落在城区[-1,3]kW/t、郊区(0，3]kW/t的VSP区间内。
　　(3)使用车载排放测试测得的实际排放因子对IVE模型内置的大型LPG公交车运行排放的污染物基本排放因子进行修正，获得CO、HC和NOx排放因子修正系数，在车辆累计行驶里程＜7.9万km、8.0-16.1万km两区间内分别为0.09、4.67、7.633,在＞16.1万km区间为0.091、2.391、9.602。
　　(4)利用修正后的IVE模型估算出城市大型LPG公交车CO、HC和NOx运行综合排放因子分别为0.62g/km、0.85g/km和26.85g/km。估算得出2009年度广州市大型LPG公交车CO、HC和NOx年排放总量分别约为312.7吨、428.8吨、13544吨。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 汽车保有量增长对城市大气环境的影响

1．1．2 汽车保有量增长对车用能源消费的影响

1．2 机动车排放因子研究现状

1．2．1 机动车排放因子实验研究法

1．2．2 机动车排放因子模型研究法

1．3 主要研究内容

1．3．1 课题来源

1．3．2 研究内容与方法

1．3．3 研究意义与特色

第二章 大型LPG公交车实际道路排放测试

2．1 典型车载排放测试系统概况

2．2 SEMTECH-DS车载排放测试系统

2．2．1 SEMTECH-DS主机

2．2．2 SEMTECH-EFM流量计

2．3 试验车辆和试验路线

2．4 仪器安装与调试

2．5 试验数据整理

第三章 大型LPG公交车实际道路排放特性分析

3．1 机动车比功率VSP

3．1．1 机动车比功率VSP定义式

3．1．2 广州市大型公交车VSP计算式推导

3．2 广州市大型LPG公交车行驶工况特征分析

3．2．1 行驶工况状态分布特征

3．2．2 VSP分布特征

3．3 公交车行驶工况特征对大型LPG公交车排放特性的影响

3．3．1 速度对排放特性的影响

3．3．2 VSP对排放特性的影响

3．4 城区与郊区大型LPG公交车排放速率对比分析

3．4．1 基于行驶工况状态的排放速率分析

3．4．2 基于VSP的排放速率分析

3．5 本章小结

第四章 大型LPG公交车综合排放因子计算

4．1 IVE模型简介

4．1．1 模型核心结构

4．1．2 模型计算原理

4．1．3 模型工况区间的划分

4．2 基础数据调研结果

4．2．1 车辆技术构成

4．2．2 车辆活动信息

4．3 大型LPG公交车基本排放因子修正

4．4 大型LPG公交车的排放总量计算

4．5 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

声明

致谢

附录