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轻型车制动颗粒排放研究现状

汽车工程 2024年第5期46卷 830-841,873页

作者：王昌钰李家琛谭丹葛蕴珊北京理工大学机械与车辆学院北京100081

随着汽车排气颗粒物排放标准的日益严格化,制动、轮胎磨损等产生的非排气颗粒物已经超过排气颗粒物成为汽车颗粒排放的主要来源。本文综述了制动颗粒物的研究现状,已有研究表明轻型车实际驾驶条件下制动产生的颗粒物PN排放能够达到10~(1... 详细信息

随着汽车排气颗粒物排放标准的日益严格化,制动、轮胎磨损等产生的非排气颗粒物已经超过排气颗粒物成为汽车颗粒排放的主要来源。本文综述了制动颗粒物的研究现状,已有研究表明轻型车实际驾驶条件下制动产生的颗粒物PN排放能够达到10~(12)#/km级别,PM排放最高可达21 mg/km,均超过国六尾气排放限值,并且有相当一部分集中在极细颗粒物水平(<100 nm),且颗粒物中含有PAHs等致癌物质。未来应制定相应的标准,规范制动颗粒物测量和控制方法。

关键词：制动颗粒物排放非尾气排放交通源排放

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车用汽油及含氧燃料的环境效应

中国环境科学 2022年第4期42卷 1545-1551页

作者：张孟珠郝春晓葛蕴珊王欣北京理工大学机械与车辆学院北京100081 中国环境科学研究院北京100012

基于7辆国6轻型车的WLTC循环测试,计算了汽油、E10和MTBE10(汽油中添加10%体积的甲基叔丁基醚)排放的温室气体的致暖效应(GWP)、臭氧生成潜势(OFP)和非甲烷有机气体(NMOG)排放.结果表明,车队平均N;O和CH;排放的GWP分别为0.6和0.07gCO_(2... 详细信息

基于7辆国6轻型车的WLTC循环测试,计算了汽油、E10和MTBE10(汽油中添加10%体积的甲基叔丁基醚)排放的温室气体的致暖效应(GWP)、臭氧生成潜势(OFP)和非甲烷有机气体(NMOG)排放.结果表明,车队平均N;O和CH;排放的GWP分别为0.6和0.07gCO_(2)e/km.E10和MTBE10的非CO;温室气体排放的GWP比汽油更高.从整个碳生命周期看,生物质E10可以使温室气体排放的GWP下降5%~15%.E10和MTBE10都倾向于增加苯系物(BHC)排放和OFP.试验车辆的NMOG排放在30mg/km左右,使用含氧燃料E10和MTBE10没有显示出大幅度增加NMOG的现象.

关键词： GWP OFP 汽油乙醇 MTBE

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柴油机SCR系统快速老化方法研究

内燃机学报 2023年第6期41卷 532-538页

作者：吕立群李钊孙文强刘希瑞谭建伟葛蕴珊北京理工大学机械与车辆学院北京100081 潍柴动力股份有限公司山东潍坊261061

基于热老化原理与Arrhenius方程,开发出一种通用的柴油机选择性催化还原(SCR)系统快速老化方法,并通过试验验证了快速老化与常规老化方法的等效性.结果表明:SCR系统的NOx转化效率下降存在显著的温度差异,快速老化使SCR催化剂损坏、储NH... 详细信息

基于热老化原理与Arrhenius方程,开发出一种通用的柴油机选择性催化还原(SCR)系统快速老化方法,并通过试验验证了快速老化与常规老化方法的等效性.结果表明:SCR系统的NOx转化效率下降存在显著的温度差异,快速老化使SCR催化剂损坏、储NH3能力显著下降是SCR低温工作条件下劣化显著的主要原因.全球统一瞬态循环(WHTC)下NO_(x)排放与SCR等效耐久里程线性相关系数为0.988,用于验证等效性的常规老化样件的WHTC试验排放测量值与拟合值的误差范围为-4.12%~3.13%,证明快速老化方法具有良好等效性.基于试验数据,该型国Ⅵ柴油机在运行0.80×10^(6)~1.06×10^(6)km后超越0.46 g/(kW·h)的耐久排放限值要求,在运行3.13×10^(6)~3.67×10^(6)km后超越1.20 g/(kW·h)的车载诊断系统(OBD)限值要求.

关键词：柴油机 NO_(x)排放快速老化 Arrhenius方程

不同环境温度下E10轻型车CO_(2)排放研究

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汽车工程 2023年第3期45卷 451-458页

作者：谭丹王亚超谭建伟李家琛王昌钰葛蕴珊北京理工大学机械与车辆学院北京100081

全球变暖使得机动车排放的温室气体受到重视。为量化温度对车辆CO_(2)排放的影响,本研究在−10、0、23和40℃的环境温度下对一辆轻型E10汽油车进行了WLTC测试循环,发现热起动时-10和0℃的CO_(2)排放因子相较23℃分别高了10.4%和20.8%,冷... 详细信息

全球变暖使得机动车排放的温室气体受到重视。为量化温度对车辆CO_(2)排放的影响,本研究在−10、0、23和40℃的环境温度下对一辆轻型E10汽油车进行了WLTC测试循环,发现热起动时-10和0℃的CO_(2)排放因子相较23℃分别高了10.4%和20.8%,冷起动时车辆实现完全热机的时间长于国六标准要求的300 s。相对偏差因子RF在车辆完全热机时接近于1,而23和40℃分别在RF_(4)和RF_(3)接近1,说明环境温度越高,实现完全热机所需的时间就越短。-10℃时绝对偏差因子AF_(1)和AF_(2)分别是23℃的1.98倍和3.63倍,量化了冬季与夏季车辆冷起动CO_(2)排放的差距。累积CO_(2)排放与怠速CO_(2)排放因子存在很强的相关性,可用于建立或修正微观CO_(2)排放模型,并建议在评估车辆CO_(2)排放时考虑环境温度的变化。

关键词： CO_(2)排放 CO_(2)模型环境温度轻型车 E10汽油 WLTC循环怠速工况

基于粒径分布的直喷汽油车颗粒物排放特性研究

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汽车工程 2022年第10期44卷 1609-1618页

作者：蒋晓寒谭建伟徐长建葛蕴珊郝利君王欣李家琛北京理工大学机械与车辆学院北京100081 重庆长安汽车股份有限公司重庆400023

以一辆配备了尾气颗粒物捕集器的国VI标准缸内直喷汽油车(gasoline direct injection vehicle,GDIV)为研究对象,使用颗粒物冷凝生长计数器(condensation particle counters,CPC)和电子低压冲击器(electrostatic low voltage impactor,ELPI+)两种仪器测量尾气中不同粒径范围的颗粒物数量(particle number,PN)排放浓度。在底盘测功机上进行世界轻型汽车测试循环(worldwide harmonized light vehicle test cycle,WLTC)冷起动试验,试验结果显示,在WLTC循环试验超高速段中ELPI+_29~2500 nm比CPC_23~2500 nm的测量结果高出1个数量级,ELPI+_6~29 nm超细颗粒物作为PN排放主体占比高达97.5%;在热起动条件下WLTC循环高速段和超高速段试验表明,发动机原排恶劣、汽油机颗粒捕集器的持续再生反应导致大量超细颗粒物排放。为降低汽车颗粒物排放对环境及人体健康的影响,需对车辆尾气颗粒物粒径分布进行深入研究,并对23 nm以下超细颗粒物进行更多的关注。

关键词：缸内直喷汽油车国Ⅵ 粒径分布 WLTC PN排放超细颗粒物

国六重型车实际道路上污染物和温室气体排放特性研究

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环境科学研究 2023年第11期36卷 2118-2125页

作者：葛蕴珊吕立群岳崇会高翠王军方尹航北京理工大学机械与车辆学院北京100081 潍柴动力股份有限公司山东潍坊261061 中国环境科学研究院国家环境保护机动车污染控制与模拟重点实验室北京100012

重型车实际道路温室气体(GHG)排放控制势在必行,为获取国六重型车温室气体(CO_(2)、N_(2)O、CH_(4))和常规污染物(NO_(x)、CO、NH_(3))实际道路排放特征,本研究选取了5辆典型国六重型柴油车和重型天然气(LNG)车,在实际道路上按车载排放... 详细信息

重型车实际道路温室气体(GHG)排放控制势在必行,为获取国六重型车温室气体(CO_(2)、N_(2)O、CH_(4))和常规污染物(NO_(x)、CO、NH_(3))实际道路排放特征,本研究选取了5辆典型国六重型柴油车和重型天然气(LNG)车,在实际道路上按车载排放测试要求开展了多次实际道路排放试验.结果表明:国六重型车CO_(2)排放量随发动机负荷的提高呈降低趋势,柴油车和LNG车高速工况下CO_(2)比排放相较市区工况最高分别可降低23.55%和25.80%.LNG车CO_(2)比排放显著低于柴油车,市区、市郊和高速行驶工况下CO_(2)比排放降幅分别为15.68%、21.58%和12.17%,表明LNG车相较柴油车具有显著的CO_(2)减排优势.LNG车CH_(4)排放量显著高于柴油车,CH_(4)比排放为750.75~1915.08 mg/(kW·h);相反,柴油车N_(2)O排放量高于LNG车,这与柴油车采取选择性催化还原(SCR)后处理技术控制NO_(x)排放有关.考虑到CH_(4)和N_(2)O较CO_(2)具有更强的温室气体效应,因此应当重视国六重型车N_(2)O和CH_(4)的实际道路排放.柴油车和LNG车采取的不同技术路线均能有效控制NO_(x)排放,柴油车CO比排放远低于国六限值要求,而LNG车CO排放控制已近失效.此外,柴油车可有效控制实际道路NH_(3)排放,但LNG车NH_(3)比排放为431.92~1286.45 mg/(kW·h),采取有效措施保证空燃比闭环精度是减少LNG车CO和NH_(3)排放的前提.虽然LNG车相较柴油车具有CO_(2)减排优势,但二者的温室效应强度相当.考虑到LNG车NO_(x)和NH_(3)的实际道路排放显著高于柴油车,而NO_(x)和NH_(3)是大气中臭氧和二次气溶胶的重要前体物,因此将国六重型柴油车替换为国六重型LNG车并非合理选择,也不利于大气环境的臭氧和颗粒物治理.

关键词：温室气体重型柴油车重型LNG车实际道路排放

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缸内直喷汽油车颗粒物化学组分特征

环境科学 2022年第12期43卷 5464-5469页

作者：李家琛葛蕴珊王浩浩王欣郝利君谭建伟北京理工大学机械与车辆学院北京100081 潍柴动力股份有限公司潍坊261000

随着缸内直喷汽油车(GDI)的大量使用,其尾气颗粒物排放问题日益凸显.研究缸内直喷汽油车尾气颗粒物构成组分是有效控制其颗粒物排放的重要前期工作之一.选取了5辆满足国六排放标准的缸内直喷汽油车进行了尾气颗粒物碳质成分、水溶性离... 详细信息

随着缸内直喷汽油车(GDI)的大量使用,其尾气颗粒物排放问题日益凸显.研究缸内直喷汽油车尾气颗粒物构成组分是有效控制其颗粒物排放的重要前期工作之一.选取了5辆满足国六排放标准的缸内直喷汽油车进行了尾气颗粒物碳质成分、水溶性离子和多环芳烃(PAHs)组分分析.结果发现,各类碳质是测试车辆尾气颗粒物中的主要成分,平均占比约70%.颗粒物碳质中有机碳质(OC)多于核态碳质(EC),OC/EC比值在1.03~3.43之间.测量了颗粒物中多种水溶性离子的含量,结果表明Ca^(2+)和SO_(4)^(2-)是尾气颗粒物中的主要水溶性离子,主要来源均为机油添加剂.此外,结果还发现GDI车辆尾气颗粒物中高环PAHs排放占比较高,对人体健康危害大,需要重点关注.

关键词：轻型车缸内直喷汽油机尾气颗粒物碳质水溶性离子多环芳烃

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缸内直喷汽油车细小颗粒物排放特性研究

中国环境科学 2022年第6期42卷 2569-2576页

作者：李家琛葛蕴珊王欣蒋平王显刚曾军徐长建北京理工大学机械与车辆学院北京100081 重庆长安汽车股份有限公司重庆400023

选取三辆满足国六排放标准的缸内直喷汽油车进行常温冷启动WLTC循环排放试验,研究不同车辆排放的粒径在23nm以上的固态颗粒物、6nm以上包含挥发性/半挥发性组分的颗粒物数量排放特性,并进行了比较研究.结果发现,在缸内直喷汽油车排放的6... 详细信息

选取三辆满足国六排放标准的缸内直喷汽油车进行常温冷启动WLTC循环排放试验,研究不同车辆排放的粒径在23nm以上的固态颗粒物、6nm以上包含挥发性/半挥发性组分的颗粒物数量排放特性,并进行了比较研究.结果发现,在缸内直喷汽油车排放的6~30nm范围内包含挥发性/半挥发性物质的细颗粒物主要产生在WLTC循环减速段､高速段和超高速段;30~2500nm范围的挥发性/半挥发性的颗粒物主要在超高速段生成;其它工况下,23nm以上固态颗粒物在颗粒物数量排放中占主体.试验研究还发现GPF对6~30nm大小的细颗粒物捕集效果不佳,并且GPF再生时会产生高浓度6~30nm大小的细颗粒物排放.颗粒物碳质成分分析表明挥发性/半挥发性细颗粒物对法规测量的23~2500nm颗粒物的数量排放影响甚微,但对颗粒物质量排放影响明显.

关键词：轻型车缸内直喷汽油机细小颗粒物颗粒物数量

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利用燃烧模拟对柴油机燃烧室的优化设计

燃烧科学与技术 2004年第5期10卷 465-470页

作者：周磊赵长禄张付军葛蕴珊北京理工大学机械与车辆工程学院北京100081

利用CFD模拟软件FIRE及发动机热力循环模拟软件BOOST对六缸柴油机的工作循环过程及缸内的喷雾与燃烧过程进行了模拟分析,在原型机的仿真计算结果与实验值符合较好的前提下,通过对缸内燃油分布的分析,提出了综合考虑燃烧室形状、涡流比... 详细信息

利用CFD模拟软件FIRE及发动机热力循环模拟软件BOOST对六缸柴油机的工作循环过程及缸内的喷雾与燃烧过程进行了模拟分析,在原型机的仿真计算结果与实验值符合较好的前提下,通过对缸内燃油分布的分析,提出了综合考虑燃烧室形状、涡流比及喷孔配置等多因素的最优配置方法.结果表明,将热力循环模拟和三维燃烧模拟结合起来,既有利于实验验证,又便于对柴油机的缸内工作过程进行深入的分析.

关键词：热力循环模拟三维燃烧模拟柴油机燃烧室形状涡流强度喷孔数