汽車排放影響因素及微觀排放模型研究.pdf

1、汽車消費(fèi)增加導(dǎo)致了汽車保有量的增加，使城市環(huán)境日益惡化。在我國(guó)的一些大城市交通大氣污染比重越來(lái)越大，超過(guò)了整體污染的半數(shù)以上，減少交通大氣污染，控制機(jī)動(dòng)車排放狀況已成當(dāng)務(wù)之急。而目前我國(guó)機(jī)動(dòng)車排放控制水平差，機(jī)動(dòng)車單車排放因子很大；城市配套設(shè)施建設(shè)相對(duì)落后，交通管理和控制措施不利，交通的供需矛盾使機(jī)動(dòng)車運(yùn)行工況惡化，加重了排放污染。為了改變現(xiàn)有狀況，優(yōu)化交通管控措施改善車輛排放，此方法在當(dāng)前不改變道路交通設(shè)施的大條件下具有得天獨(dú)厚的優(yōu)點(diǎn)

2、。該方法主要通過(guò)研究道路交通流中車輛的排放特點(diǎn)、微觀排放模型和影響車輛排放性能的制約因素，提供合理的交通管控措施，尋求交通運(yùn)輸?shù)母咝Щ铜h(huán)保效益，其技術(shù)關(guān)鍵是交通流微觀排放模型的研究。因此進(jìn)行道路排放影響因素研究和微觀排放建模意義重大。 目前國(guó)外對(duì)于車輛排放模型的研究已開展多年，尤其對(duì)于宏觀的排放預(yù)測(cè)模型的研究已相當(dāng)成熟。但由于路網(wǎng)和交叉口等具體小范圍區(qū)域的排放評(píng)估尚無(wú)有效手段，近些年來(lái)國(guó)外的研究者們致力于微觀排放模型的研究中

3、，也取得了一定的成果。而在國(guó)內(nèi)對(duì)車輛排放影響因素和排放模型的研究大都集中于一些高校和研究所，由于缺乏一些有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究一般借鑒國(guó)外的模型，對(duì)其修正。但是由于國(guó)內(nèi)的交通條件、道路設(shè)施、車輛狀況以及燃油品質(zhì)與國(guó)外的差異很大，照搬國(guó)外的排放模型，簡(jiǎn)單修正運(yùn)用具有不準(zhǔn)確性。因此建立適合中國(guó)國(guó)情的車輛排放模型是在必然。 一方面探索道路排放影響因素和微觀排放建模意義重大，另一方面建立適合中國(guó)國(guó)情的車輛排放模型具有必然性?；谏鲜鰞煞?/p>

4、面開展城市道路輕型車微觀排放模型研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 由于微觀排放模型是基于城市道路的，模型的數(shù)據(jù)應(yīng)來(lái)源于實(shí)際城市道路排放實(shí)驗(yàn)。本文搭建的車載排放測(cè)量系統(tǒng)便解決了這樣的問(wèn)題。整個(gè)車載排放測(cè)量系統(tǒng)包括四大部分：排放測(cè)試模塊、尾氣收集模塊、發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器組模塊和車輛行駛狀況監(jiān)測(cè)模塊。排放測(cè)量?jī)x器選用了當(dāng)前較為成熟的美國(guó)Clean Air Technologies Inc.生產(chǎn)的OEM-2100，儀器的先進(jìn)性不言而喻。車載排放測(cè)量

5、系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集車輛排放數(shù)據(jù)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度、車輛運(yùn)行狀況參數(shù)等等。實(shí)驗(yàn)采集來(lái)的數(shù)據(jù)為后續(xù)的排放影響因素分析和微觀排放建模提供了依據(jù)。搭建的車載排放測(cè)量系統(tǒng)平臺(tái)為測(cè)量實(shí)際道路車輛排放提供了一種可行的方法。 為了建立城市道路輕型車微觀排放模型，文中對(duì)沈陽(yáng)市典型城市道路：人民大街、青年大街、亞泰大街和南湖大路進(jìn)行了多種輕型車的排放實(shí)驗(yàn)。收集到大量數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù) 據(jù)進(jìn)行了預(yù)處理。按照車型、時(shí)間、路線分別對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)

6、行了統(tǒng)計(jì)整理，并計(jì)算了一些相關(guān)數(shù)據(jù)。為進(jìn)一步的分析和建模提供良好的基礎(chǔ)。 實(shí)際道路中影響排放率的各種因素是多重的，本文選擇了其中幾個(gè)比較重要的進(jìn)行了分析。對(duì)捷達(dá)和紅旗世紀(jì)星三種車型各運(yùn)行工況下排放率變化情況的分析，結(jié)果顯示各行駛工況對(duì)排放率的影響為：加速工況下的排放率遠(yuǎn)高于其他工況，巡航次之，減速再次，怠速最小。市區(qū)的運(yùn)行工況分布特點(diǎn)為怠速、加減速比例大。各行駛工況排放貢獻(xiàn)率為：巡航、加速、減速、怠速。對(duì)同一道路同一車型交通高

7、峰期、低谷期和正常交通流下的排放量比較分析，結(jié)果表明車輛運(yùn)行時(shí)段對(duì)排放的影響很大：高峰期排放最大，堵車最厲害，加減速頻率最高；低谷期排放最小，車速相對(duì)較高；正常交通流排放居中。實(shí)驗(yàn)觀察加速的前5秒，CO急劇升高， NOx基本保持不變，后來(lái)5至10秒NOx和HC也急劇增加；減速到怠速狀況時(shí)，CO和NOx需要經(jīng)過(guò)10多秒左右的時(shí)間才可以達(dá)到穩(wěn)定，而HC一直保持較高的狀態(tài)。車速、加速度對(duì)排放率的分析結(jié)果表明：加速度是影響排放率最重要的因素之一

8、。所產(chǎn)生的高排放率是由于大的加速行為引起的。而NOx和CO排放率受速度影響也較大，這是由于燃燒溫度和燃燒充分程度分別是影響它們產(chǎn)生的主要因素。 本文在分析車速、加速度和車輛運(yùn)行工況對(duì)排放率的影響基礎(chǔ)上，采用回歸方法建立了速度回歸模型、巡航排放率模型、怠速排放率模型、加速度排放率模型和減速度排放率模型、速度加速度二元高次排放率模型。模型誤差均在30％以內(nèi)，對(duì)于預(yù)測(cè)實(shí)際道路上的瞬時(shí)排放率變化情況很有效。速度回歸模型、典型工況模型中

9、的怠速模型和加速度模型可結(jié)合交通仿真模型對(duì)城市路網(wǎng)的微觀排放作估計(jì)，為交通管控策略提供依據(jù)。二元回歸模型通用性好，比較適用于市區(qū)道路輕型車的微觀排放估計(jì)。但是上面所有的模型均是基于捷達(dá)車的排放數(shù)據(jù)建立的，模型有一定的局限性，若預(yù)測(cè)別的輕型車排放，可暫時(shí)采用系數(shù)法，即給模型乘以車型系數(shù)確定別的車型的排放狀況。 本文分析了道路排放多重影響因素，建立了城市典型道路輕型車微觀排放模型。這些模型可方便、準(zhǔn)確預(yù)測(cè)市區(qū)道路交通流中車輛排放，