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车辆行驶工况与排放率关系及其数据库研究

作　者: 黄定华
导　师: 田韶鹏；李孟良
学　校: 武汉理工大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 尾气排放排放率车载排放测试行驶力行驶工况排放数据库
分类号: X734.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 289次
引　用: 4次
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内容摘要

机动车对环境的污染问题已经引起社会的广泛关注。传统的实验室对机动车排放的评估方法,由于其工况不能反映实际道路驾驶行为等原因,未能完全反映车辆实际道路排放情况,车辆排放控制策略的开发也就局限在法规工况控制范围内。所以为了更深入地了解车辆实际排放状况,本文采用车载排放测试的方法来研究天津市实际道路行驶机动车的排放,对天津市道路行驶特征和车辆排放整体特性进行了分析。本文使用的车载排放检测设备是OBS-2200车载实时汽车道路排放测量系统,该系统可以每秒一次甚至十次的速率采集记录下汽车的瞬时车速,发动机温度、压力,环境温度、压力,各排放污染物（CO、CO₂、NO_X和THC）浓度值等信息。这些数据可用于计算分析汽车的道路行驶工况的特征、道路废气质量的排放特性,汽车实际道路的排放因子。在进行本文研究之前,我们已经利用该套试验设备进行了大量的道路试验,试验证明该套系统的工作可靠,测试精度达到设备说明书要求。本文通过对天津市的道路类型比例进行分析研究后确定了本项目的试验路线,并采用上述车载检测技术测试了70多辆具有代表性的轻型汽油车辆的道路实际排放,结果显示车辆实际道路得到的排放因子比实验室法规情况下测量的排放因子要高的多。车辆排放耐久性测试的劣化系数CO为6.2,NOx为5.4,THC为7.1,大大高于法规认为1.2的系数。本文通过对70多辆试验车辆的排放测试数据进行处理分析,采用行驶力（速度*加速度）和速度与排放率的联合分布来分析车辆道路行驶工况与排放率关系。通过对废气质量排放率与车辆行驶参数的关系研究发现,使用V×A描述的参数与废气质量排放率存在对应关系,我们定义了V×A这个参数,用它来表征车辆行驶力的大小。研究了单元数量的选择和单元内数值地计算。把V从0～130km/h按照5 km/h的间隔分为25段,V×A从-35～30 m²/s³按照2.5 m²/s³间隔分25段,建立一个点数为625的排放数据库。库中每个点的排放率,按照其V和V×A值的不同,放置于不同的单元中,在每个单元内计算其平均值。车辆按技术种类、排量和使用年龄根据回归曲线,插值修正计算其排放率值,最终得到了不同车辆按技术种类和使用年龄在实际行驶中的废气排放率。并结合Matlab工具,开发出了车辆工况与排放关系解析软件,利用该解析软件对数据进行分析整理,最终得到了一种新型的车辆行驶工况与排放率关系数据库。通过天津市典型道路上的大量的实际道路测试,获得了描述各种不同道路类型的汽车行驶特征参数。结果表明各类参数在不同的道路上有不同的分布特征。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-19
  1.1 引言  11-14
    1.1.1 研究尾气排放特性与分布规律的目的和意义  11
    1.1.2 道路车辆尾气排放特性分析  11-13
    1.1.3 国内外研究现状  13-14
  1.2 获取机动车排放因子的目的和意义  14-15
    1.2.1 机动车尾气排放因子的概念  14
    1.2.2 机动车尾气实测排放因子  14-15
    1.2.3 应用PEMS技术获取真实、准确的排放因子  15
    1.2.4 通过排放因子分析各种因素对排放的影响  15
  1.3 排放因子的获取方法综述  15-17
    1.3.1 尾气排放台架测试法  15-16
    1.3.2 隧道测试法  16
    1.3.3 遥感监测  16-17
    1.3.4 车载排放测试  17
  1.4 本文研究的目的、内容及意义  17-19
    1.4.1 研究的目的及意义  17-18
    1.4.2 研究的内容  18
    1.4.3 技术路线  18-19
第2章试验设计及数据预处理  19-33
  2.1 车载测试系统设计方案  19
  2.2 车载测试技术研究  19-24
    2.2.1 实验设备:OBS-2200  19-21
    2.2.2 基于OBS技术的试验方案的设计  21-24
  2.3 OBS设备安装  24-25
  2.4 数据的预处理及导入  25-28
  2.5 瞬时排放数据的整理  28-30
    2.5.1 不同污染物的修正  28-29
    2.5.2 车辆运行速度的修正  29-30
  2.6 车载测试系统的实验验证  30-33
    2.6.1 OBS系统精确性对比试验结果  30-31
    2.6.2 OBS系统浓度测量重复性对比结果  31-32
    2.6.3 OBS系统排气流量重复性对比  32-33
第3章车辆污染物瞬时排放率与行驶工况的关系  33-47
  3.1 行驶工况的判别准则、指标体系  33-34
    3.1.1 机动车行驶工况的判别准则  33
    3.1.2 评价机动车城市道路行驶特征的指标体系  33-34
  3.2 各种道路的行驶特征  34-39
    3.2.1 各种特征参数  35-38
    3.2.2 实际道路测试特征参数与现行测试循环的比较  38-39
  3.3 排放与工况关系分析方法  39-42
    3.3.1 VSP的引入  39
    3.3.2 VSP聚类分析的方法  39-42
  3.4 速度与排放的关系分析  42-43
  3.5 加速度与排放的关系分析  43
  3.6 瞬时工况对排放的影响  43-45
    3.6.1 加速工况  44
    3.6.2 强制减速工况  44
    3.6.3 空挡滑行工况  44-45
  3.7 行驶力(VxA)与排放的关系分析  45-47
第4章车辆污染物瞬时排放率数据库及其建立  47-64
  4.1 建立数据库的目的与意义  47
  4.2 建立排放污染物数据库模型的思路  47-48
  4.3 排放污染物数据库结构  48-50
  4.4 建立数据库采用的技术  50-51
  4.5 轻型汽油车排放数据库的建立  51-59
    4.5.1 数据处理  51-55
    4.5.2 数据库的结构与功能  55-59
  4.6 基于数据库数据的分析  59-62
    4.6.1 不同技术类型车辆排放分析  59-60
    4.6.2 同种技术类型不同行驶里程下排放因子分析  60-61
    4.6.3 同种技术类型符合不同排放标准分析  61
    4.6.4 同种技术类型不同生产年份对排放的影响  61
    4.6.5 同一技术类型下车辆排放与发动机排量的关系  61-62
  4.7 结果的应用  62-64
第5章天津市轻型机动车辆排放整体特性  64-79
  5.1 排放特性分析方法  64
  5.2 天津市轻型机动车辆排放整体特性  64-67
  5.3 天津市机动车排放随里程增长的劣化特性  67-69
  5.4 IVE模型基础排放率修正因子  69-72
  5.5 天津市机动车不同VSP下的排放特性  72-76
  5.6 天津市不同道路尾气排放量的计算  76-79
第6章全文总结及展望  79-81
  6.1 主要研究工作和成果  79-80
  6.2 课题展望  80-81
参考文献  81-84
致谢  84-85
附录I 攻读硕士学位期间发表的论文  85-86
附录II OBS实时质量排放量及燃油消耗量计算方法  86-89
附录III 本文术语  89

车辆行驶工况与排放率关系及其数据库研究

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