南京市道路汽油轿车行驶工况与排放特性研究

摘要

随着城市汽车保有量的急剧增加，机动车的尾气排放问题日趋严重，已经成为交通环境领域急需解决的关键问题。本研究搭建车载排放测试系统PEMS (Portable Emission Measurement System)，利用车载测试(PEMS)技术便捷、实时、准确和采集数据量大的优点进行上路排放测试，构建机动车行驶工况，以及深入研究汽油轿车的排放特征。
　　 首先，采用SEMTECH搭建一套适用于汽油轿车排放测试的PEMS。利用该PEMS在南京市不同等级道路上对不同技术的3种车型的汽油轿车进行上路排放测试，获取了包括瞬时CO、HC和NOx3种污染物排放值以及速度等参数在内的共2.2万组有效数据。
　　 其次，建立行驶工况是检测和评价机动车道路排放的基础，是制订城市机动车排放控制策略的前提。因此，通过对实测车速数据的分析，把车速曲线在连续的停顿处分割成行驶片段，以23个行驶特征参数为基准描述行驶片段，利用主成分因子分析对特征参数进行降维处理，简化为几个相互独立的主成分，并在此基础上应用聚类技术进行分类。依据相对误差最小原则选择并重组实际行驶片段，构造了一系列共3类行驶工况。从与国内外工况的对比分析研究结果看，合成的行驶工况能更好地反映南京市机动车的实际行驶状况。
　　 进一步地，基于上路排放测试结果解析了工况对排放的影响，文章剖析了速度、加速度、行驶模式和比功率(vsP)4个参数与车辆道路排放之间的关系。结果表明，总体而言，在相对较高的速度且较高加速度下排放速率较高；汽油轿车CO和HC污染物排放因子随着速度增加总体呈下降趋势，而NOx排放因子会先随速度增加下降，在高速时又出现略有增加的趋势；加速模式下各污染物排放速率和排放因子最高，匀速次之；分析结果表明VSP与汽油轿车排放速率呈现很好的关联规律。