国Ⅴ重型货车尾气中颗粒物数量排放特性实验研究

发布时间：2020-11-03 18:18

　　 基于颗粒物实时分析系统(SEMTECH-CPN),通过对深圳国Ⅴ重型货车在城市道路行驶工况下尾气中颗粒物(PM)排放数量进行测试,分析了不同尾气温度、节气门开度、行驶速度和比功率区间下国Ⅴ重型货车尾气中PM数量的排放特性。结果表明:国Ⅴ重型货车PM数量的排放速率随着尾气温度升高和节气门开度增加而相应上升,在150℃以上尾气温度区间内1、2号车PM数量的平均排放速率分别为150℃以下温度区间内数值的18.8倍和84.7倍,在90%～100%节气门开度区间内1、2号车PM数量的平均排放速率分别为0%～10%节气门开度区间内数值的4.1倍和23.8倍;国Ⅴ重型货车PM数量的排放速率随着行驶速度增加而相应上升,在高速区间(60～90 km/h)内1、2号车PM数量的平均排放速率分别为低速区间(0～30 km/h)内数值的10.0倍和25.5倍;国Ⅴ重型货车PM数量的排放因子随着行驶速度增加先下降再上升,在低速区间和高速区间内1号车PM数量的平均排放因子分别为中速区间(30～60 km/h)内数值的2.3倍和3.7倍,在低速区间和高速区间内2号车PM数量的平均排放因子分别为中速区间内数值的2.0倍和6.6倍;国Ⅴ重型货车PM数量的排放速率和排放因子在负比功率区间内变化不大,而在正比功率区间内逐渐上升,在正比功率区间内1、2号车PM数量的平均排放速率分别是负比功率区间内数值的2.9倍和10.2倍,而在正比功率区间内其PM数量的平均排放因子分别是负比功率区间内数值的1.9倍和5.6倍。
【部分图文】：

本实验采用美国Sensors公司的颗粒物实时分析系统(SEMTECH-CPN),选择深圳“国Ⅴ+DPF”重型货车(以下简称国Ⅴ重型货车)在选定城市路线上往返行驶,对国Ⅴ重型货车尾气中PM数量排放进行测试。实验系统如图1所示,测试车辆排放的尾气经过排气管后,由连接管道全部进入废气流量计(SEMTECH-EFM)测量废气流量和排气温度,废气流量计内部的取样管对废气进行取样,并传递给SEMTECH-CPN进行PM数量浓度的实时分析;安装在车辆上的温湿度计和全球定位系统(GPS)分别对环境空气的温度、湿度以及测试车辆的行驶速度进行测量,并将信号传递到SEMTECH-CPN中,该系统经过计算得出PM数量的瞬时排放速率;测试车辆电子控制单元(ECU)中的相关数据也通过车内控制模块(SEMTECH-ICM)从车载诊断系统(OBD)接口读取,并传递到SEMTECH-CPN中;专用的笔记本电脑连接SEMTECH-CPN,进行系统调零、仪器标定和实时监控,并收集与储存实验数据。1. 2 实验车辆

测试过程中,环境空气压力波动区间为0.978×105～0.989×105 Pa,环境温度波动区间为31.6～37.2℃,环境湿度波动区间为29.8%～44.4%。车辆载荷采用配重铁块进行模拟加载,配重总质量为测试车辆载重量的50%。2 实验结果与分析

测试车辆PM数量的瞬时排放速率与测试车辆行驶速度之间的关系表现出相同的变化规律,1号车在测试道路上PM数量瞬时排放速率和行驶速度v随时间t的变化情况见图3。由图3可见,从数据的分布规律可以看出,1号车PM数量的排放速率高峰值主要出现在行驶速度较高的高速公路行驶阶段,而在行驶速度较低的城市主干道和城市快速路行驶阶段1号车PM数量的瞬时排放速率相对较低,国内外学者的研究也证实了这一规律[16-19]。这主要是因为测试车辆在高速公路上持续高速行驶时,发动机负荷增大,使发动机燃烧室温度升高,燃料分子发生离解的概率远远大于其聚合的概率,产生大量的自由基,引起一系列链分支反应和链终止反应,并形成一些基团,构成排气微粒的核心[20],最终导致测试车辆的PM排放数量随发动机燃烧室温度升高而急剧增加,PM数量的瞬时排放速率快速上升,当车速在60 km/h以上时,测试车辆PM数量的瞬时排放速率的平均值是30 km/h以下时数值的10.0倍;此外,测试车辆在高速行驶时,发动机负荷大,发动机转速高,进气和喷油的质量加大、频率加快,细小的波动更容易导致较大的油气混合变化,从而导致测试车辆PM数量的瞬时排放速率出现较大幅度的波动。
【参考文献】

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【共引文献】

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本文编号：2868928