柴油车细颗粒物理化性质及其排放特征研究

发布时间：2020-10-12 20:25

　　 随着经济飞速发展,我国公路客货运输量不断增加,柴油机动车污染排放问题日益突出。柴油车排放颗粒物的不同化学组分对气候、气象以及人体健康的影响程度差异较大,因此探究柴油车颗粒物化学组分排放特征,对柴油车排放控制政策制定有十分重要的意义。本研究搭建了车载测试系统,实现了等比例采样稀释、恒定流量膜采样等功能。选取济南、宜昌、厦门三个城市,设计了包含城市和高速两种工况共计92车次的实验方案。对柴油车排放的颗粒物进行膜采样,分析了其物理性质及化学组成,结合同步实测建立的车辆行驶工况,解析车辆行驶工况与其排放的颗粒物化学组成的定量关系。针对四种技术、三种车型建立基于工况的化学组分矩阵,实现了对中国柴油机动车实际运行工况下颗粒物排放的理化特征的深入解析,并基于大量实测工况编制中国柴油机动车颗粒物化学组分排放清单。基于上路排放测试结果解析了工况对排放的影响,结果发现:柴油机动车高速工况相比城市工况,排放的颗粒物中元素碳(EC)的比例略高,原因可能是高速工况机动车负荷相比城市工况高。在0-30km/h区间内随工况平均速度的升高EC/有机碳(OC)的值从1.5升高到2.8左右,其原因是平均车速相对较低,发动机转速较低,EC排放相对较少;平均速度高于30km/h的工况下,颗粒物中EC/OC的值逐步稳定在2.8-3.0,其原因是该工况下发动机转速和负荷处于比较稳定状态,EC/OC的值相对稳定,而平均速度较高,发动机转速较高,EC排放相对较高。依据本研究确定的排放单元划分方法,采用直接观察法,划分出9个排放单元,每个排放单元中颗粒物化学组分趋于一致,确定了基于工况的三个分技术柴油车化学组分排放矩阵,从而建立柴油车颗粒物化学组分排放模拟方式。对比四种主要化学组分的模拟结果与实测结果发现元素碳、有机碳的模拟误差在±10%以内;水溶性离子、痕量元素模拟误差在±14%以内,说明建立的模拟方式具有较高的可靠性。建立2009年中国柴油机动车颗粒物化学组分排放清单,道路柴油车共排放元素碳235.5±37.8Tg,有机物106.5±8.7Tg,水溶性离子21.9±3.8Tg,痕量元素11.9±3.7Tg。中重型柴油车是各类化学组分排放的主要来源,其中元素碳、有机物、水溶性离子、痕量元素排放占所有柴油车排放的93%以上。
【学位单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2016
【中图分类】：X734.2
【部分图文】：

图 1-1 源排放的颗粒物化学组分对人体和环境的影响此外我国城市发展迅速，城市数量迅速增加，城市规模也在不断扩大，城际间的交通活动越来越频繁，我国公路路网也发展迅速，截止到 2013 年底我国公路里程达 435.6 万公里。相应地，我国公路客货运量在近十年里同样也是增长迅速，分别从 2005 年的 9292 亿人公里和 8693 亿吨公里增加到 2014 年的 11982 亿人公

图 1-2 中国民用汽车保有量（1990-2013 年）1.2 机动车排放测试方法研究进展随着机动车逐步成为城市中各种污染物的重要来源，从 50 年以前，很多科

研究技术路线图
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本文编号：2838234