机动车颗粒物排放测试与研究

摘要

大气中的颗粒物一部分来自于机动车的排放(主要是柴油车辆)，这个比例越来越大。目前对于柴油车(特别是重型柴油车)颗粒物的测试通常只能基于发动机台架来测试其排放，而在实际运行中的排放究竟是多少，目前仍然是一个技术难题。美国环保局计划于2007年实施重型车车载排放测试法，对重型柴油车在实际行驶过程中的排放进行测量和评估，实现更有效的控制。这种方法在气态污染物的测量上技术已经成熟，但在颗粒物测试方面还处于几种不同的技术之间进行研究评估，这些工作需要对机动车排放颗粒物的瞬态变化规律开展深入研究，本论文在这个方面作了一些重点研究。 本研究建立了以颗粒物捕集分析仪(ELPI)为主体的机动车尾气颗粒物测试系统，实现了对不同技术车辆在道路行驶、实验室底盘测功机试验以及在发动机台架等条件下测量颗粒物排放特性的试验，研究了满足国2、国3、排放标准以及加装有尾气后处理装置的不同技术重型柴油车辆在不同工况下颗粒物数目浓度和质量浓度在粒径上分布的规律。同时，本研究也对汽油机的颗粒物排放特性在试验室进行了探索性研究，分析了催化器前、中、后的颗粒物排放情况。 本研究获得以下结果： (1)道路试验过程中，直径小于0．3gm的颗粒物数目浓度占全部的9996以上；直径大于O．3gm颗粒物质量浓度占全部的8096； (2)在某城市综合工况测试下，在刚质量浓度上，国IⅡ车比国II车降低了38．4﹪，但是在数目浓度上却增加了16.596； (3)同型号的国III发动机某城市综合工况道路试验与台架ETC试验相比较，在数目浓度上，直径小于0．051Xm的细颗粒道路试验比台架高出约两倍； (4)加装DPF后处理的车辆PM排放在数目和质量上都比同类车辆要低；DPF对于颗粒物的数目浓度降低可以达到99．6﹪，质量浓度的降低可以达到9896；同时，加装DPF前，PM排放随速度和加速度的变化比较明显，加装后处理之后，颗粒物排放随速度和加速的变化不在明显，在工况变化时仅仅有短时间的突变； (5)国IⅡ汽油机比国ⅡI柴油机在颗粒物数目浓度上低1到2个数量级，三元催化器对数目的降低可以达到80﹪。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章引言

1.1研究背景

1.1.1机动车颗粒物排放的影响

1.1.2法规对机动车颗粒物质排放控制的发展

1.2国内外研究现状

1.2.1国内外颗粒物的研究

1.2.2国外柴油机技术的现状与发展

1.2.3柴油机颗粒物净化技术的发展

1.2.4我国柴油机产业的现状与发展

1.2.5测试技术的发展

1.3本课题研究的内容及意义

1.3.1研究的目的和意义

1.3.2研究的内容

第二章试验方案

2.1试验工况介绍

2.1.1台架ETC，ESC试验工况

2.1.2底盘测功机ECE试验工况

2.1.3加载减速(lugdown)简易工况

2.1.4城市公交行驶工况(CBC)

2.2试验方案介绍

2.2.1道路测试

2.2.2试验室测试

2.3 ELPI工作原理介绍

2.3.1设备参数

2.3.2工作原理

2.3.3关于稀释问题

2.3.4测试量程

2.4试验数据分析

2.4.1排放总量的计算

2.4.2颗粒物数目峰值粒径尺寸dg(μm)

2.4.3排放因子Pm(g/km)

2.5本章小结

第三章柴油机道路测试

3.1城市公交行驶工况下道路试验

3.1.1试验介绍

3.1.2试验目的

3.1.3测试车辆参数

3.1.4测试结果

3.1.5数据分析

3.1.6负荷分布

3.2模拟公交运行实际道路试验

3.2.1试验介绍

3.2.2试验车辆具体参数

3.2.3测试结果

3.2.4粒径分布

3.2.5排放随VA分布

3.3不同工况的道路试验颗粒物粒径分布对比

3.3.1数目粒径分布

3.3.2质量粒径分布

3.4本章小结

第四章柴油机试验室整车测试

4.1试验室转毂ECE试验

4.1.1试验内容

4.1.2测试结果

4.1.3排放与工况关系分析

4.1.4粒径分布分析

4.1.5再生排放分析

4.1.6PM在加速度速度上的分布

4.2检测场轮毂加载减速(lug-down)试验

4.2.1试验内容

4.2.2车辆参数

4.2.3试验结果

4.2.4数据分析

4.2.5瞬态排放分析

4.3本章小结

第五章柴油发动机台架测试

5.1索菲姆台架试验

5.1.1试验结果

5.1.2粒径分布

5.2台架试验与道路试验对比

5.3本章小节

第六章汽油机整车试验室测试

6.1试验意义

6.2催化器前中后对比

6.3不同工况对比

6.4不同车速下排放

6.5颗粒物数目浓度在VA上的分布

6.6本章小结

第七章总结

7.1本研究所完成的工作

7.2本课题所取得的成果

7.3本课题的展望

参考文献

致谢