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车载排放测试技术是近年来新兴起的排放测试技术,能够获得实际运行工况下的车辆动态排放状况,可以反映外界环境条件的变化对车辆排放的影响,为实际道路汽车排放特征的分析和模拟提供可靠的测试数据支持,是目前汽车排放测试方法的一个重要发展方向。本文应用车载排放测试方法进行大型LPG公交车辆的实际道路运行排放试验,进行试验数据处理,对试验车辆排放特性进行分析与研究。 试验选择美国Sensors公司生产的SEMTECH-DS车载排放分析系统,对一辆在用11.2m长、YC6112ZLQE发动机、排量为7.8L、国Ⅱ排放标准的ZK6118HG型LPG公交车进行实际道路运行排放试验。在广州市内选择一段交通主干道公交线路,按照公交车运行规律运行。试验运行了24.6km,共得到3684组排放有效试验数据。 对车载排放测试获得的有效数据提出了以下数据处理方法,以便对测试数据进行拓展和统计分析: (1)提出了根据试验运行车速计算加速度的方法。依据汽车功率平衡方程式,列出了计算发动机有效功率和转速的公式。提出了排气污染物排放评价指标,并进行瞬时排放因子和比功率排放量值计算的方法。 (2)基于车载排放测试原理,提出了对试验数据的时间误差进行修正的方法。设定GPS的测量数据延迟时间为0s,通过调整排放浓度和流量等的时间延迟,实现对测试数据的时间一致性的修正。 (3)利用车载测试系统的软件功能,提出了实行分档位记录测试数据的方法。通过流量、加速度和发动机转速对档位进行反验证,以保证档位对应的准确性。 基于车载排放试验结果,从过量空气系数、发动机运行工况、整车运行工况和公交运行模式等方面对大型LPG公交车排放特性进行研究。研究结果表明: (1)测试的LPG公交车发动机过量空气系数大于1,统计分析得出试验LPG车道路运行过程中平均过量空气系数为1.54,最小值为1.08,最大值为6.71,有82%的运行时间过量空气系数集中在1.25~1.42之间。 (2)CO的排放浓度随过量空气系数变化平缓。过量空气系数增大,HC的排放浓度先减小,后有缓慢增加趋势。过量空气系数增大,NOx的排放浓度先增加后减小,在过量空气在1.25~1.29之间达到峰值。 (3)随发动机功率增大,CO排放体积浓度增大。NOx的排气浓度随发动机的转速呈先增大后减小的趋势,随发动机有效功率的增加呈增大趋势。HC变化平缓,但是在低负荷高转速区排放较高。排气污染物的排放速率受排气浓度和排气流量的综合影响。 (4)CO的排放因子随车速增加呈减少趋势,随档位的增加呈减小的趋势,从Ⅱ档到Ⅴ档的平均排放因子分别为0.74g/km、0.51g/km、0.42g/km和0.27g/km,在Ⅱ档、Ⅲ档时,CO的排放因子随速度的增加呈下降趋势,在Ⅳ档、Ⅴ档时,变化平缓。 NOx的排放因子总体上随车速增大呈先减小后增大的趋势,从Ⅱ档到Ⅴ档的平均排放因子分别为20.4g/km、15.3g/km、22.7g/km和14.2 g/km。同一车速下,高档位的排放因子小于低档位。其与车速的变化关系,类似于排气体积浓度与车速的关系,峰值出现在车速为25km/h~35km/h之间。 HC排放因子的峰值出现在15km/h附近,车速小于10km/h或大于25km/h,HC的排放因子均较低,其图形与排气体积浓度相似。同一车速下,HC排放因子随档位的增加而减小。从Ⅱ档到Ⅴ档的HC平均排放因子分别为0.37g/km、0.24g/km、0.21g/km和0.15g/km。 (5)CO和HC的排放速率随怠速、减速、匀速和加速的变化呈递增关系。NOx的排放速率匀速时最高,加速时次之,减速时再次之,怠速最少。 CO、NOx和HC的排放因子随减速、匀速和加速呈递增的关系。 (6)公交车在进出站过程中,CO、NOx排放速率在靠站时排放速率最小,进站次之,出站再次之,站间行驶最大。HC的排放速率在进站、靠站时最小,站间行驶次之,出站最大。 CO、NOx和HC的排放因子在进站时最小,出站时最大。