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中国重型柴油车在用符合性检测方法研究

作　者: 郭兴
导　师: 刘云岗; 胡京南
学　校: 山东大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 重型柴油车排放在用符合性工况区达标法窗口平均值法
分类号: U467
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

我国国民经济和社会发展“十二五”规划中,要求2015年年末全国氮氧化物(NOx)排放总量相比2010年减少10%。机动车是NOx减排的重点,而重型柴油车又是机动车减排的重中之重。为进一步加强机动车污染防治,环保部门在逐步加严新车排放标准的同时,也在大力推进在用车排放监管。从各国的经验来看,只有对在用车排放进行有效控制,保证车辆在正常使用期限内排放达标,才是治理重型柴油车污染的根本之道。近年来在美国和欧盟开始强制实施的在用符合性车载排放测试法规,正是有效监管在用重型柴油车排放的关键技术手段,但由于我国的车辆、油品和道路状况都与欧美有很大差异,在引入车载排放测试法规前,必须对其适用性开展全面和深入的研究,以提出符合我国国情的重型柴油车车载排放测试法规。本研究在国内典型地区对16辆使用国Ⅳ柴油发动机(包括少数国Ⅲ柴油机和CNG EEV)的重型货车和城市公交车开展了实际道路排放测试,并选择典型机型在实验室发动机台架上进行了不同工况和测试设备的排放对比试验。基于第一手的实验数据,分析了在用国Ⅳ重型柴油车(包括部分国Ⅲ柴油车和CNGEEV)的总体排放状况及影响因素,评估了美国工况区达标法(NTE方法)和欧盟平均窗口值法(AWM方法)在中国的适用性,同时针对车载测试方法研究了NOx排放限值的可调节度和宽限值。通过上述工作,本研究得出以下主要结论和建议：(1)我国重型车用发动机排放标准中的ETC/ESC法规工况代表性不够。重型货车实际道路工况与ETC瞬态循环存在的差别主要体现在发动机转速的错位上；城市公交车实际道路工况与ETC循环的差别更为显著,主要体现在发动机负荷的错位上；ESC的13个稳态工况点则无法反映车辆在实际道路上运行工况的瞬态变化。上述发动机转速和负荷的错位对其NOx排放产生了重大影响,实际道路上重型货车的NOx排放可达发动机法规台架测试值的1.5～2倍左右,城市公交车的NOx排放可达发动机法规台架测试值的3-5倍左右。(2)采用便携式排放测试系统(PEMS)对重型柴油车开展车载排放测试时,必须按照严格的试验规程进行,包括试验车辆的准备、道路测试的环境条件、测试仪器的操作规程和试验数据的采集处理等。基于对车载排放测试中有效数据的可获得性及使用效率的考虑,建议在制定中国重型车车载排放测试标准时主要参考欧盟的AWM方法进行排放达标判定,并参考美国的NTE方法开展辅助分析。(3)对于重型货车(及长途客车),建议直接采用欧盟的AWM方法开展数据分析；而采用美国的NTE方法时,可将发动机最低负荷要求从30%降至20%,并考虑将NTE事件的最低持续时间要求从30秒降至10～20秒。对于城市公交车,建议采用AWM方法时增加发动机平均负荷在10%-20%的区域,对于平均负荷在20%以上区域无法获得足够多有效数据的车辆,可采用10%-20%的区域进行达标判定,在该区域的排放限值可调节度将有所放宽。(4)关于重型车车载测试标准的NOx排放限值,建议较严格的限值是法规台架限值的可调节度的1.5-2.0倍,建议较宽松的NOx排放限值为可调节度的2.0-2.5倍,因为测试方法和仪器的不同设定0.5～1.0g/kW·h的宽限值,调整后限值再往上取到0.5的倍数。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-10
第一章绪论  10-20
  1.1 我国重型车污染物排放现状  10-11
  1.2 国内外重型车在用符合性检测方法研究现状  11-16
    1.2.1 欧盟重型车在用符合性研究现状  12-14
    1.2.2 美国重型车在用符合性研究现状  14-16
    1.2.3 我国重型车在用符合性研究现状  16
  1.3 车载排放测试系统在重型车在用符合性检测的应用  16-17
  1.4 研究内容及目标  17-20
第二章所测车辆发动机及测试用仪器信息  20-34
  2.1 测试设备及仪器  20-22
  2.2 测试车辆及发动机信息  22-34
    2.2.1 道路测试车辆信息  22-30
    2.2.2 台架测试发动机信息  30-34
第三章重型车道路排放测试研究  34-58
  3.1 车辆道路排放状况总体分析  34-35
  3.2 NTE方法适用性研究  35-44
    3.2.1 改变NTE事件时长的影响  39-42
    3.2.2 改变NTE区间功率下限的影响  42-44
  3.3 NTE方法限值可调节度分析  44-46
  3.4 AWM方法适用性研究  46-50
  3.5 AWM方法限值可调节度分析  50-51
  3.6 OBD氮氧化物监控和排气温度分析  51-58
第四章发动机台架试验及排放限值研究  58-78
  4.1 发动机台架试验结果的总体分析  58-62
  4.2 法规测试循环的相关性研究  62-68
  4.3 发动机道路工况的台架复现性分析与回归分析  68-73
    4.3.1 发动机道路工况与台架复现性分析  68-70
    4.3.2 不同排放仪测得主要污染物的回归分析  70-73
  4.4 不同测试工况和设备导致的差异分析  73-78
第五章验证性道路排放测试研究  78-84
  5.1 车辆总体排放状况分析  78-79
  5.2 NTE方法适用性及可调节度研究  79-80
  5.3 AWM方法适用性及可调节度研究  80
  5.4 补充道路试验分析  80-84
第六章主要结论及建议  84-88
参考文献  88-92
致谢  92-93
学位论文评阅及答辩情况表  93

中国重型柴油车在用符合性检测方法研究

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