典型农业机械柴油机排放清单与测试循环研究

摘要

柴油机由于具有动力性强、油耗率低等优势，因此在农业机械上得到了大量的应用，但其带来的环境污染问题也随之而来。随着社会经济的发展，中国农业机械化进程进展迅速，但与欧美等发达国家和地区相比还是有很大差距。由于农业机械的自身特殊性以及国内农业机械的实际现状，若单纯地使用非道路柴油机排放标准进行“一刀切”式的管理，存在诸多困难与问题，因此需要尽快制定针对农业机械柴油机专用的排放法规。 建立农业机械柴油机排放清单是对其污染物排放特征分析和控制标准制定的基础。为了建立农业机械柴油机污染物排放清单，本文利用搭建的车载排放测试系统对典型农业机械柴油机进行排放试验研究，计算得出CO、HC、NOX和PM的排放因子；通过调研分析中国典型农业机械柴油机的保有量、年活动水平等相关参数，估算了中国典型农业机械柴油机的排放清单。估算结果表明，2016年中国典型农业机械柴油机的CO、HC、NOX和PM排放总量分别为233.4941、62.0254、118.9278和16.9867万吨。且保有量仅相当于机动车10%不到的典型农业机械，但其产生的CO、HC、NOX和PM却是同期机动车的14.82%、14.41%、20.33%和30.33%。尽快升级并有效实施中国农业机械用柴油机排放标准，淘汰高耗能、高排放落后农业机械，对控制其排放具有重要意义。 利用工况记录仪记录并提炼实际作业工况，制定农业机械柴油机排放测试循环成为标准制定的重要一环。本文设计了基于disPIC单片机的柴油机工况记录仪，采集记录农业机械柴油机的实际运行工况信息，通过K-Means聚类分析算法进行数据分析与提炼，提出适用于国内农业机械柴油机的六工况稳态排放测试循环，并进行台架试验验证。数据分析结果表明国内农业机械柴油机典型运行工况与全球统一的ISO8178C1八工况存在较大差异；台架排放测试结果表明，农业机械柴油机在实际作业工况下的污染物综合排放水平，与非道路柴油机标准测试循环工况下的污染物综合排放水平差异明显，且绝大部分情况下，六工况比八工况下排放水平更加恶劣，也初步印证了ISO8178C1八工况测试循环在农业机械柴油机上的适用性有待商榷的推论，值得进一步研究。 本文可为后续相关排放标准的制修订与农业机械柴油机排放污染控制技术研究提供一定参考。

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