大型客车高原城市实际道路排放(附件)
本文提出一种处于高原低压地区的城市客车的道路排放测试。在确定欧四排放标准和测试方法后利用PEMS技术对厦门金旅城市客车XML6845系列在西藏市中心海拔为3650m，大气温度12度，大气湿度45%，大气气压0.6 bar的环境参照ECE-R15循环工况进行研究排放特性，试验结果得出了客车在拉萨市中心运行加速工况下，客车气态污染物排放的速率明显大于减速工况，当车速增加时，客车气态污染物的排放速率增大，排放因子的影响因素有排放速率和车速。在高原环境下，客车车速维持在10 km/h以上可以有效减少客车的排气污染。此实验验证了随着海拔高度的提高，相同工况下的城市客车最大燃烧压力在逐渐减小，导致了燃烧环境变糟，尾气排放成分的组成含量变化也比较大，各种污染物的排放都有所增加。关键词 城市客车，高原排放，道路测试，便携式排放测试系统
目 录
1 绪论 1
1.1 研究目的与意义 1
1.2 研究内容 2
2 道路试验测试 2
2.1 发动机的排放标准 3
2.2 测试仪器 3
2.3 客车实际速度、加速度工况点分布 12
2.4 试验过程 12
3 数据处理与结果 12
3.1 加速度对排气污染物排放速率的影响 13
3.2 车速与排气污染物排放速率的关系 14
3.3 车速与排气污染物排放因子的关系 15
4 分析 16
结 论 18
致 谢 19
参 考 文 献 20
1 绪论
1.1 研究目的与意义
就目前国内各城市的污染物占比来说机动车是占主要比例。发动机排放的污染物严重影响着人体健康，而且排出的尾气不但会造成温室效应还会污染空气和环境。根据交管部门的统计，2005年我国车辆保有量高达3334万辆，2010年高达8500万辆。保守估计将在2020达到2亿。随着汽车总量的飞速增长，我国的发动机排放污染总量也在一直保持着上升势头。在2015年我国发动机尾气排放在大城市的空气污染中占比高达82%。目前，城市公交车是城市重要的交通工具，是城市机动车的主要排放源 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
之一。在人口稠密的城市里，汽车的密度很大。发动机主要以低速运行，频繁启动和制动的高排放条件。例如现在城市所使用的柴油公交车，几乎不停歇的进行工作，在城市道路中所要面对繁多的红绿灯以及多次急加速。在这样的条件下，发动机的燃烧效率和运行条件将是不够经济的。加上建筑物密度使得空气流动性差，空气的含氧水平较低，而大部分厂家在设计城市客车时并未过多考虑车辆的具体使用地域。不同的地域所造成的环境因素对发动机工作有着巨大的影响。低含氧量加上低气压环境将使得城市客车运行工况恶劣。其中空气的气压和氧气的稀薄是发动机功率和燃油经济性的决定因素。由于大气压力的降低，导致了柴油机的进气量减少，使得气缸内的空燃比减小，进一步使得燃烧恶化，最终性能呈动态下降。也就是说，发动机在低速条件下是弱而弱的，并且在高速条件下不能达到峰值功率。后备功率的减小对汽车的加速和爬坡动作产生了较大影响，严重可能导致汽车无法正常工作。低的吸入氧含量同时导致燃烧不充分，缸内油气配比失衡，使发动机长期处于浓油气工况下燃油消耗量增大。热负荷主要体现在低气压造成的发动机冷却液沸点降低影响了发动机的散热，使发动机常处于高温环境负载。这对汽车尾气极其有害。发动机排放主要是一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物和碳颗粒。柴油机依靠高压缩比来提升气缸内混合气的温度来使混合气自燃，由于柴油机是以扩散燃烧的形式工作，因此在缺氧情况下，发火性能差，燃烧不充分，产生了NOx和大量的碳颗粒物。NO的生成主要取决于燃烧温度和氧浓度。不完全的燃烧和解离反应也产生大量的一氧化碳。气体的过量混合也会导致燃烧缓慢或不稳定，导致火焰在壁前下降，导致气缸内的气体温度和压力降低，导致可燃混合物的大体积淬火。虽然涡轮增压技术可以大大降低高原低压环境对柴油机性能的影响，但这种方法不适用于所有类型的柴油机。如小功率柴油机(一般指标定功率小于19 kW)多由单缸或两缸机组成，受结构和成本限制不能采用涡轮增压结构，以自然吸气方式进气。当发动机运行转速较低时，涡轮增压压力小，不能显著改善高原低气压对发动机燃烧的影响。道路类型对行车条件有显著影响，CO、HC、NOx和油耗有不同的道路车辆和燃料消耗。这条路最高，大约是公路的1到2倍。测试结果的应用是基于排放测试结果。在1998的排放数据的基础上，补充了欧洲Ⅰ和欧洲Ⅱ的排放因子，并利用该模型建立了中国1995～2004年NOx排放的流动模型。第二代PEMS（Portable Emission Measurement System，PEMS）应用研究（2007）旨在获取车辆排放特性，建立车辆排放清单模型。开展柴油车尾气排放检测。 分析柴油车排放特征；研究了关键参数对柴油车排放的影响。确定重型柴油车排放因子。到目前为止，高原地区柴油机排放标准在中国的排放标准中没有得到明确的考虑，1970年在国外颁布了涉及发动机高原排放的法规，如美国环境保护署。在非道路柴油机的第四阶段排放法规中增加了新的NTE标准，在1676m以下的柴油机排放量受到限制，因此国外对柴油机高原排放的研究相对较少。近年来，国内学者对此进行了一些研究，但研究的重点是涡轮增压柴油机，而对自然吸气式柴油机的研究较少。由于涡轮增压柴油机在高原地区有一定的进气补偿，其性能恶化，特别是燃烧恶化，并不严重。这将不可避免地导致高原排放的一定差异。大多数研究没有结合高原排放和燃烧过程的柴油发动机。因此，本文主要以城市客车，特别是城市大型客车交通为主要研究对象。
通过对国内外先进的汽车排放测试技术、测试方法和测试设备的研究和分析，提出了适用于目前国内汽车排放性能测试、测试技术和测试设备的测试方法，利用汽车排放测试技术对大客车高原城市的排放性能进行测试，对其排放特征进行分析。[1]
1.2 研究内容
为弥补此类研究在自然吸气柴油机上的不足，本论文将利用PEMS技术对厦门金旅高海拔的排放特性进行研究，试验结果可为高原地区自然吸气柴油机的排放控制提供相应技术支持，亦可为以后制定柴油机的高原排放法规提供一些参考。本文研究了国Ⅳ高原公路上大型城市客车的排放特性。
2 道路试验测试
目前，车辆排放控制法规中规定的车辆排放试验一般采用定容采样系统（Constant Volume Sampling，CVS）结合工作条件在实验室转鼓平台上进行。采用空载试验或简单工况法。虽然这种方法得到了世界各国法规的认可, 应用非常广泛, 但由于客车的实际道路行驶工况复杂多变，与台架测试模拟工况测出的数据和结果差异很大，无法很好的控制试验结果的准确性，存在很大的缺陷。由于实验室场地条件的限制，无论如何建立环境模拟程序，以丰富实验室的测试程序，测试室测试与实际道路状况之间的差异是无法弥补的，而实际道路上车辆的排放量是不可弥补的。不能充分反映。这种差异包括道路条件、交通条件、气候变化、地理位置以及许多其他因素。因此，在此文中采用道路试验测试来测得精准的数据。
目 录
1 绪论 1
1.1 研究目的与意义 1
1.2 研究内容 2
2 道路试验测试 2
2.1 发动机的排放标准 3
2.2 测试仪器 3
2.3 客车实际速度、加速度工况点分布 12
2.4 试验过程 12
3 数据处理与结果 12
3.1 加速度对排气污染物排放速率的影响 13
3.2 车速与排气污染物排放速率的关系 14
3.3 车速与排气污染物排放因子的关系 15
4 分析 16
结 论 18
致 谢 19
参 考 文 献 20
1 绪论
1.1 研究目的与意义
就目前国内各城市的污染物占比来说机动车是占主要比例。发动机排放的污染物严重影响着人体健康，而且排出的尾气不但会造成温室效应还会污染空气和环境。根据交管部门的统计，2005年我国车辆保有量高达3334万辆，2010年高达8500万辆。保守估计将在2020达到2亿。随着汽车总量的飞速增长，我国的发动机排放污染总量也在一直保持着上升势头。在2015年我国发动机尾气排放在大城市的空气污染中占比高达82%。目前，城市公交车是城市重要的交通工具，是城市机动车的主要排放源 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
之一。在人口稠密的城市里，汽车的密度很大。发动机主要以低速运行，频繁启动和制动的高排放条件。例如现在城市所使用的柴油公交车，几乎不停歇的进行工作，在城市道路中所要面对繁多的红绿灯以及多次急加速。在这样的条件下，发动机的燃烧效率和运行条件将是不够经济的。加上建筑物密度使得空气流动性差，空气的含氧水平较低，而大部分厂家在设计城市客车时并未过多考虑车辆的具体使用地域。不同的地域所造成的环境因素对发动机工作有着巨大的影响。低含氧量加上低气压环境将使得城市客车运行工况恶劣。其中空气的气压和氧气的稀薄是发动机功率和燃油经济性的决定因素。由于大气压力的降低，导致了柴油机的进气量减少，使得气缸内的空燃比减小，进一步使得燃烧恶化，最终性能呈动态下降。也就是说，发动机在低速条件下是弱而弱的，并且在高速条件下不能达到峰值功率。后备功率的减小对汽车的加速和爬坡动作产生了较大影响，严重可能导致汽车无法正常工作。低的吸入氧含量同时导致燃烧不充分，缸内油气配比失衡，使发动机长期处于浓油气工况下燃油消耗量增大。热负荷主要体现在低气压造成的发动机冷却液沸点降低影响了发动机的散热，使发动机常处于高温环境负载。这对汽车尾气极其有害。发动机排放主要是一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物和碳颗粒。柴油机依靠高压缩比来提升气缸内混合气的温度来使混合气自燃，由于柴油机是以扩散燃烧的形式工作，因此在缺氧情况下，发火性能差，燃烧不充分，产生了NOx和大量的碳颗粒物。NO的生成主要取决于燃烧温度和氧浓度。不完全的燃烧和解离反应也产生大量的一氧化碳。气体的过量混合也会导致燃烧缓慢或不稳定，导致火焰在壁前下降，导致气缸内的气体温度和压力降低，导致可燃混合物的大体积淬火。虽然涡轮增压技术可以大大降低高原低压环境对柴油机性能的影响，但这种方法不适用于所有类型的柴油机。如小功率柴油机(一般指标定功率小于19 kW)多由单缸或两缸机组成，受结构和成本限制不能采用涡轮增压结构，以自然吸气方式进气。当发动机运行转速较低时，涡轮增压压力小，不能显著改善高原低气压对发动机燃烧的影响。道路类型对行车条件有显著影响，CO、HC、NOx和油耗有不同的道路车辆和燃料消耗。这条路最高，大约是公路的1到2倍。测试结果的应用是基于排放测试结果。在1998的排放数据的基础上，补充了欧洲Ⅰ和欧洲Ⅱ的排放因子，并利用该模型建立了中国1995～2004年NOx排放的流动模型。第二代PEMS（Portable Emission Measurement System，PEMS）应用研究（2007）旨在获取车辆排放特性，建立车辆排放清单模型。开展柴油车尾气排放检测。 分析柴油车排放特征；研究了关键参数对柴油车排放的影响。确定重型柴油车排放因子。到目前为止，高原地区柴油机排放标准在中国的排放标准中没有得到明确的考虑，1970年在国外颁布了涉及发动机高原排放的法规，如美国环境保护署。在非道路柴油机的第四阶段排放法规中增加了新的NTE标准，在1676m以下的柴油机排放量受到限制，因此国外对柴油机高原排放的研究相对较少。近年来，国内学者对此进行了一些研究，但研究的重点是涡轮增压柴油机，而对自然吸气式柴油机的研究较少。由于涡轮增压柴油机在高原地区有一定的进气补偿，其性能恶化，特别是燃烧恶化，并不严重。这将不可避免地导致高原排放的一定差异。大多数研究没有结合高原排放和燃烧过程的柴油发动机。因此，本文主要以城市客车，特别是城市大型客车交通为主要研究对象。
通过对国内外先进的汽车排放测试技术、测试方法和测试设备的研究和分析，提出了适用于目前国内汽车排放性能测试、测试技术和测试设备的测试方法，利用汽车排放测试技术对大客车高原城市的排放性能进行测试，对其排放特征进行分析。[1]
1.2 研究内容
为弥补此类研究在自然吸气柴油机上的不足，本论文将利用PEMS技术对厦门金旅高海拔的排放特性进行研究，试验结果可为高原地区自然吸气柴油机的排放控制提供相应技术支持，亦可为以后制定柴油机的高原排放法规提供一些参考。本文研究了国Ⅳ高原公路上大型城市客车的排放特性。
2 道路试验测试
目前，车辆排放控制法规中规定的车辆排放试验一般采用定容采样系统（Constant Volume Sampling，CVS）结合工作条件在实验室转鼓平台上进行。采用空载试验或简单工况法。虽然这种方法得到了世界各国法规的认可, 应用非常广泛, 但由于客车的实际道路行驶工况复杂多变，与台架测试模拟工况测出的数据和结果差异很大，无法很好的控制试验结果的准确性，存在很大的缺陷。由于实验室场地条件的限制，无论如何建立环境模拟程序，以丰富实验室的测试程序，测试室测试与实际道路状况之间的差异是无法弥补的，而实际道路上车辆的排放量是不可弥补的。不能充分反映。这种差异包括道路条件、交通条件、气候变化、地理位置以及许多其他因素。因此，在此文中采用道路试验测试来测得精准的数据。
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