基于顆粒物實時分析系統(tǒng)(SEMTECH-CPN),通過對深圳國Ⅴ重型貨車在城市道路行駛工況下尾氣中顆粒物(PM)排放數(shù)量進行測試,分析了不同尾氣溫度、節(jié)氣門開度、行駛速度和比功率區(qū)間下國Ⅴ重型貨車尾氣中PM數(shù)量的排放特性。結(jié)果表明:國Ⅴ重型貨車PM數(shù)量的排放速率隨著尾氣溫度升高和節(jié)氣門開度增加而相應(yīng)上升,在150℃以上尾氣溫度區(qū)間內(nèi)1、2號車PM數(shù)量的平均排放速率分別為150℃以下溫度區(qū)間內(nèi)數(shù)值的18.8倍和84.7倍,在90%～100%節(jié)氣門開度區(qū)間內(nèi)1、2號車PM數(shù)量的平均排放速率分別為0%～10%節(jié)氣門開度區(qū)間內(nèi)數(shù)值的4.1倍和23.8倍;國Ⅴ重型貨車PM數(shù)量的排放速率隨著行駛速度增加而相應(yīng)上升,在高速區(qū)間(60～90 km/h)內(nèi)1、2號車PM數(shù)量的平均排放速率分別為低速區(qū)間(0～30 km/h)內(nèi)數(shù)值的10.0倍和25.5倍;國Ⅴ重型貨車PM數(shù)量的排放因子隨著行駛速度增加先下降再上升,在低速區(qū)間和高速區(qū)間內(nèi)1號車PM數(shù)量的平均排放因子分別為中速區(qū)間(30～60 km/h)內(nèi)數(shù)值的2.3倍和3.7倍,在低速區(qū)間和高速區(qū)間內(nèi)2號車PM數(shù)量的平均排放因子分別為中速區(qū)間內(nèi)數(shù)值的2.0倍和6.6倍;國Ⅴ重型貨車PM數(shù)量的排放速率和排放因子在負比功率區(qū)間內(nèi)變化不大,而在正比功率區(qū)間內(nèi)逐漸上升,在正比功率區(qū)間內(nèi)1、2號車PM數(shù)量的平均排放速率分別是負比功率區(qū)間內(nèi)數(shù)值的2.9倍和10.2倍,而在正比功率區(qū)間內(nèi)其PM數(shù)量的平均排放因子分別是負比功率區(qū)間內(nèi)數(shù)值的1.9倍和5.6倍。
【部分圖文】：

本實驗采用美國Sensors公司的顆粒物實時分析系統(tǒng)(SEMTECH-CPN),選擇深圳“國Ⅴ+DPF”重型貨車(以下簡稱國Ⅴ重型貨車)在選定城市路線上往返行駛,對國Ⅴ重型貨車尾氣中PM數(shù)量排放進行測試。實驗系統(tǒng)如圖1所示,測試車輛排放的尾氣經(jīng)過排氣管后,由連接管道全部進入廢氣流量計(SEMTECH-EFM)測量廢氣流量和排氣溫度,廢氣流量計內(nèi)部的取樣管對廢氣進行取樣,并傳遞給SEMTECH-CPN進行PM數(shù)量濃度的實時分析;安裝在車輛上的溫濕度計和全球定位系統(tǒng)(GPS)分別對環(huán)境空氣的溫度、濕度以及測試車輛的行駛速度進行測量,并將信號傳遞到SEMTECH-CPN中,該系統(tǒng)經(jīng)過計算得出PM數(shù)量的瞬時排放速率;測試車輛電子控制單元(ECU)中的相關(guān)數(shù)據(jù)也通過車內(nèi)控制模塊(SEMTECH-ICM)從車載診斷系統(tǒng)(OBD)接口讀取,并傳遞到SEMTECH-CPN中;專用的筆記本電腦連接SEMTECH-CPN,進行系統(tǒng)調(diào)零、儀器標(biāo)定和實時監(jiān)控,并收集與儲存實驗數(shù)據(jù)。1. 2 實驗車輛

測試過程中,環(huán)境空氣壓力波動區(qū)間為0.978×105～0.989×105 Pa,環(huán)境溫度波動區(qū)間為31.6～37.2℃,環(huán)境濕度波動區(qū)間為29.8%～44.4%。車輛載荷采用配重鐵塊進行模擬加載,配重總質(zhì)量為測試車輛載重量的50%。2 實驗結(jié)果與分析

測試車輛PM數(shù)量的瞬時排放速率與測試車輛行駛速度之間的關(guān)系表現(xiàn)出相同的變化規(guī)律,1號車在測試道路上PM數(shù)量瞬時排放速率和行駛速度v隨時間t的變化情況見圖3。由圖3可見,從數(shù)據(jù)的分布規(guī)律可以看出,1號車PM數(shù)量的排放速率高峰值主要出現(xiàn)在行駛速度較高的高速公路行駛階段,而在行駛速度較低的城市主干道和城市快速路行駛階段1號車PM數(shù)量的瞬時排放速率相對較低,國內(nèi)外學(xué)者的研究也證實了這一規(guī)律[16-19]。這主要是因為測試車輛在高速公路上持續(xù)高速行駛時,發(fā)動機負荷增大,使發(fā)動機燃燒室溫度升高,燃料分子發(fā)生離解的概率遠遠大于其聚合的概率,產(chǎn)生大量的自由基,引起一系列鏈分支反應(yīng)和鏈終止反應(yīng),并形成一些基團,構(gòu)成排氣微粒的核心[20],最終導(dǎo)致測試車輛的PM排放數(shù)量隨發(fā)動機燃燒室溫度升高而急劇增加,PM數(shù)量的瞬時排放速率快速上升,當(dāng)車速在60 km/h以上時,測試車輛PM數(shù)量的瞬時排放速率的平均值是30 km/h以下時數(shù)值的10.0倍;此外,測試車輛在高速行駛時,發(fā)動機負荷大,發(fā)動機轉(zhuǎn)速高,進氣和噴油的質(zhì)量加大、頻率加快,細小的波動更容易導(dǎo)致較大的油氣混合變化,從而導(dǎo)致測試車輛PM數(shù)量的瞬時排放速率出現(xiàn)較大幅度的波動。
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