城市机动车道路排放因子和排放特性研究

摘要

排放因子是表征机动车污染物排放量和估算城市机动车排放分担率的基础参数，也是遴选和评价机动车污染物控制技术的重要依据。目前我国在该领域的研究多采用别国的基础数据和预测模型，与我国实际情况差距较大，不能用于有效指导实践。因此，研究机动车道路排放因子和排放特征，开发本土化排放模型，对进一步提高机动车的排放控制和管理水平有重要意义。论文设计了车载综合排放测试系统(IEMS)，选择了我国典型城市一天津市和北京市，分别对轻型汽油车、柴油车和混合动力公交车等城市机动车进行了大量道路排放测试，研究了机动车道路排放因子和排放特性，论文取得以下主要研究成果：
　　 (1)基于气体污染物测量系统OBS-2200和颗粒物测量系统ELPI平台，设计开发的IEMS，能够在车辆实际行驶条件下，同时测量气态污染物和PM排放。经与实验室排放认证设备研究对比，证明IEMS具有良好的重现性和准确度。
　　 (2)天津市轻型汽油车排放因子研究表明：道路排放因子远高于实验室测量的排放因子；不同技术特征的机动车排放水平差异明显，电控车的排放明显优于化油器车，带EGR的汽油车的排放劣化趋势明显好于无EGR汽油车；车辆VSP和发动机工作强度是反映排放与行驶工况之间关系的重要参数，天津市机动车VSP分布与国外典型城市不同，车辆在95％的时间行驶在低发动机工作强度下；此外，论文对天津市机动车排放因子、车辆行驶特征和车辆动态组成等IVE模型参数的本地化是增强IVE模型预测准确性的基础。
　　 (3)柴油车PM和NOx排放特性及排放因子研究表明：国Ⅱ和国Ⅲ车辆在北京市城市公交工况(BJCBC)时，粒径小于0.3μm的颗粒物粒数浓度约占99％，粒径大于0.3μm颗粒物质量浓度约占80％；国Ⅲ车PM质量浓度排放比国Ⅱ车降低38.4％，粒数浓度增加16.5％，NOx质量排放降低35％；相同技术条件国Ⅲ车辆，BJCBC实验工况下粒径小于0.05μm细颗粒的粒数浓度是ETC台架实验两倍左右；加装DPF后处理系统的车辆，PM的粒数浓度和质量浓度均可降低99％左右，并且PM随速度和加速度的变化不明显。
　　 (4)基于国Ⅲ排放标准的柴电混合动力公交车平均燃料消耗量比满足国Ⅲ排放的纯柴油公交车低20％，柴电混合动力公交车排气污染物大多显著低于纯柴油公交车，对NOx和PM的平均质量排放削减率分别约为20％和50％；但与满足国Ⅳ排放标准的纯柴油公交车相比，排放性能没有优势。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1前言

1.2机动车排放因子的主要影响因素

1.3排放因子的研究方法

1.4车载排放测试技术的发展

1.4.1气体污染物车载测量技术

1.4.2颗粒物车载测量技术

1.5排放因子和排放量化模型的研究

1.5.1机动车排放因子的研究现状

1.5.2机动车排放量化模型的研究现状

1.6论文的主要研究内容

第二章车载综合排放测量系统的设计

2.1系统组成和基本工作原理

2.1.1 OBS-2200

2.1.2排气流量计

2.1.3 ELPI

2.2 IEMS的时间延迟修正

2.2.1测量单元的响应时间修正

2.2.2 GPS信号的时间修正

2.3 IEMS与实验室排放认证方法之间的相关性研究

2.3.1气态污染物的相关性

2.3.2颗粒物测量的相关性

2.4本章小结

第三章天津市轻型汽油车道路排放因子研究

3.1IVE模型简介

3.1.1模型基本结构

3.1.2 IVE模型的基本原理

3.1.3 IVE模型的特点

3.1.4 IVE模型中重要参数的获得

3.2机动车行驶工况调查

3.2.1机动车行驶工况的判别准则

3.2.2评价机动车行驶特征的指标体系

3.2.3测量结果数据的处理步骤

3.2.4实验车辆的选择

3.2.5实验路线的选择

3.2.6实验环境和驾驶员的选择

3.3天津市道路的机动车行驶特征

3.3.1天津市机动车行驶特征参数分析

3.3.2实际道路测试特征参数与标准认证循环的比较

3.4天津市道路行驶特征在VSP中的表现

3.5实验数据的预处理

3.6天津市道路车辆排放特性研究

3.6.1天津市轻型汽油车的道路排放因子

3.6.2天津市机动车排放随里程的劣化特性

3.6.3 IVE模型的修正

3.6.4天津市汽油车不同VSP时的排放特性

3.7天津市不同道路上机动车排放量的计算

3.8本章小结

第四章柴油车排放特性和排放因子研究

4.1实验方案和数据处理

4.1.1道路工况

4.1.2实验室工况

4.1.3数据处理

4.2道路工况柴油车排放分析

4.2.1 BJCBC工况的PM排放特性与排放因子

4.2.2 BJCBC工况的NOx排放特性与排放因子

4.2.3北京三环路的PM排放特性与排放因子

4.2.4北京三环路的NOx排放特性与排放因子

4.3实验室工况柴油车排放分析

4.3.1 NEDC工况PM排放特性与排放因子

4.3.2 NEDC工况NOx排放特性与排放因子

4.3.3 ETC工况PM排放特性与排放因子

4.3.4 ETC工况NOx排放特性与排放因子

4.3.5加载减速(Lug-down)工况PM排放特性

4.4综合分析

4.4.1道路工况与实验室工况的差异

4.4.2 DPF技术对柴油车PM排放特性的影响

4.4.3 ETC与BJCBC工况PM粒数浓度对比

4.4.4不同道路工况法的排放因子的比较

4.4.5不同工况法的排放特性的比较

4.5本章小结

第五章混合动力客车道路综合性能研究

5.1主要考核指标

5.1.1实验场场地测试规范

5.1.2实际运行线路测试

5.1.3实验用主要仪器设备

5.1.4示范车队车辆主要技术参数

5.2场地实验测量结果

5.2.1动力性能

5.2.2实验循环重现性

5.2.3能量消耗量对比研究

5.2.4污染物排放特性对比研究

5.3实际线路实验研究

5.3.1实际运行线路情况

5.3.2实际道路行驶工况

5.3.3能量消耗

5.3.4混合动力客车污染物排放分析

5.4场地测试与线路测试结果对比研究

5.5本章小结

第六章全文总结和展望

6.1全文总结

6.2研究工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢