摘 要

我国商用车行业发展迅速，成为国民经济的重要支柱产业，随着商用车数量的与口俱增，由汽车产生的排放污染问题不容小觑。众所周知柴油机凭借着

大功率、低油耗、高可靠性等诸多优势，广泛地应用于商用车领域，但同时作

为商用车排污的主要贡献者，柴油机也受到广泛的关注。因此研究商用车的排放具有重要意义。

本文通过对各国相关排放法规进行调研，基于便携式排放测试系统对东风DFL1120B18的排放进行了测试与分析。试验采用了美国SENSOR公司的SEMTECH-DS设备主要针对CO,以及NOx的排放进行分析研究。介绍了设备的使用，各污染物的生成机理，及处理方式。并探究了排放物随排气温度，发动机转速及发动机负荷率的变化趋势。并通过功基窗口法及NTE法对测试结果进行分析，结果表明该车辆通过了国Ⅴ排放标准。

关键词：便携式排放测试系统，柴油机，排放

Abstract

China's commercial vehicle industry has developed rapidly and has become an important pillar industry of the national economy. With the increase in the number of commercial vehicles, the problem of emission pollution caused by automobiles cannot be underestimated. It is well known that diesel engines rely on High power, low fuel consumption, high reliability and many other advantages are widely matched in the commercial vehicle field, but at the same time. Diesel is also a major contributor to commercial vehicle emissions. Therefore, it is of great significance to study the emissions of commercial vehicles.

Through the investigation of relevant emission regulations in various countries, this paper tests and analyzes the emissions of Dongfeng DFL1120B18 based on the portable emission testing system. The test adopts SEMTECH-DS equipment from SENSOR Company in the US to analyze and study the CO and NOx emissions. The use of equipment, the formation mechanism of various pollutants, and the treatment methods are introduced. The trends of emissions with exhaust temperature, engine speed and engine load rate were explored. The test results were analyzed by the work-base window method and NTE method. The results showed that the vehicle passed the national V emission standard.

Keywords: PEMS，diesel engine，emission

目 录

第1章 绪论 1

1.1课题的研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状及发展趋势 1

1.3国内外排放法规 3

1.3.1国外排放法规 3

1.3.2国内排放法规 4

1.4研究内容 6

1.5研究技术路线 7

第2章 排放物生成机理及控制措施 8

2.1排放物生成机理 8

2.1.1碳氢化合物 8

2.1.2一氧化碳的生成机理 8

2.1.3氮氧化物（NOx ）的生成机理 9

2.1.4颗粒物的组成及生成机理 9

2.2控制污染排放的技术措施 10

2.2.1改善燃油 10

2.2.2改善发动机技术 11

2.2.3排气后处理 12

第3章 试验设备及方案 15

3.1试验设备 15

3.1.1 SEMTECH-DS设备检测原理 15

3.1.2试验车辆基本参数 17

3.2测试方案 18

3.2.1试验测试间隔 18

3.2.2试验过程 19

第4章 数据分析与排放研究 21

4.1排放因子与各参数关系示意图 21

4.1.1排放因子随排气管温度的变化特性 21

4.1.2排放因子随转速的变化特性 22

4.1.3排放因子随发动机负荷率的变化特性 23

4.2功基窗口法计算 24

4.3 NTE计算法 25

第5章 结论与展望 28

5.1结论 28

5.2展望 29

致谢 30

参考文献 31

第1章 绪论

1.1课题的研究背景及意义

随着机动车保有量的不断增加，机动车污染问题日益严重^[1]。在汽车工业的快速发展的同时，汽车的生产量和保有量急剧增加，燃油汽车的有害气体排放严重的危害着人类健康。截至2010年，重型汽车保有量仅占机动车保有量的5%，但排放的氮氧化物排放量占到总排放量的70%。重型发动机进行核准时，其测试循环与车辆实际运行工况差异较大，车辆在实际运行过程中排放远远高于认证时排放水平。应尽快开发和制定基于整车的重型车辆排放试验方法，以加强重型车实际道路运行排放的监控和管理，提高重型车辆排放监管的科学性和有效性，有效地控制城市的重型车排放量^[2]。为此，掌握实际道路工况下重型柴油车尾气的排放特性是开发相应高效排放控制策略的重要基础^[3]。

目前，车辆排放控制法规指定的车辆排放测试，普遍采用CVS采样系统结合工况法在实验室的转鼓台架上进行。虽然这种方法得到了世界各国法规的认可，应用非常广泛，但存在很大的缺陷，不能完全广泛的应用。基于这一情况，世界各排放测试设备制造商将大量精力投入测试系统开发过程中。该系统被称为便携式排放测量系统（PEMS：Portable Emission Measure Systems）。由于直接放置在车辆上，随车辆运行进行测试，也被称为车载排放测量系统^[4]。PEMS将各测量仪器集中到一起后，利用PITOT管直采的方法，对尾气进行直接取样，分析各污染物的瞬时排放浓度。车辆排放的气体在PEMS的各个分析仪内经过分析之后获得的数据，和环境参数、GPS参数一起进入数据整合系统，之后输入到记录和存储数据的电脑中^[5]。测试的结果能准确的反应不同工况下发动机的排放情况，因此本文我们采用PEMS系统来研究某商用车的排放问题。

1.2国内外研究现状及发展趋势

目前，我国大多数商用车认证的排放测试采用的是发动机台架测试法，在用车采用无负荷测试法或简易工况法。由于车辆的实际道路行驶工况多变，与台架测试和简易工况法检测时使用的模拟工况有较大的差异，使得台架排放测试结果难以准确反应车辆的实际道路排放状况.随着近几年来车载排放测试技术的发展及我国机动车排放测试研究的深入，国内的部分学者已经开始利用车载式尾气分析仪（PEMS）来研究重型机动车的实际道路排放。

王志红等利用PEMS围绕国V重型柴油车排放气态污染物排放敏感特性规律开展相关研究工作。获取了典型国V重型柴油车实际道路工况下排气系统尾管温度及主要气态污染排放物的瞬态特征^[6]。王军方等利用PEMS在实际道路上对重型卡车颗粒物数浓度及粒径分布进行了研究^[7]。王燕军等采用车载排放测试系统通过测试CO，HC，NO和颗粒物等污染物的排放因子，研究了我国重型柴油车排放污染物的基本水平^[8]。万霞等利用PEMS选取了2台满足国Ⅴ排放标准的柴油乘用车进行深圳典型道路工况下的气态污染物排放测试，分析得出低速下高加速状态柴油车排放因子最大，同时车辆的行驶里程对排放有一定的影响^[9]。

吴晓伟等使用PEMS统计得出了公交车运行速度、加速度、气态污染物排放速率、排放因子特性^[10]。强明明等利用PEMS，证明了混合动力轿车CO, HC和NO等污染物的排放比传统轿车更少，因而更加环保^[11]。蔡晓林等利用PEMS获得大量的实际道路上的行驶参数和排放原始数据获得了试验用公交汽车的实际道路排放因子^[12]。陈绍刚等采用PEMS以纯柴油模式的怠速排放水平作为比较基准，对某一大型混合动力客车发动机的启动停止对排放特性的影响进行了研究^[13]。孟雄对某小型载客汽车进行重庆市典型道路工况下的CO，HC，NO排放测试并建立特定工况下排放因子与路面坡度之间的拟合模型^[14]。

宋国华等利用PEMS对捷达轻型车在高速公路人工和电子收费两种方式下的大量尾气排放数据进行了收集和比较.分析结果表明ETC能降低所有污染物的排放，但NOx的降幅却远低于HC和CO的降幅^[15]。陈燕涛针对车辆在实际道路条件下按照瞬态工况行驶的特点，引入瞬态工况参数，得出的排放分布矩阵可以很直观的分析由于车辆行驶情况对车辆排放情况的影响。初步反映出轻型在用车在我国大城市交通环境中的排放情况^[16]。

方荣华等分别用PEMS排放测试与VMAS排放测试对车辆进行了研究，得出的结论为两种测试方法有较好的线性相关性，但PEMS的准确度更高^[17]。张潇等利用PEMS收集了在交叉口和路段上的实时尾气排放数据，计算了交叉口各转向相对于路段的排放系数^[18]。郭兴等通过对车载排放测试技术与传统实验室测试方法做对比，说明了PEMS的优越性^[19]。

Yangfang等使用PEMS将数据装箱与集成参数统计方法对在怠速及高速下运行的轻型汽油车进行了研究^[20]。Wanggaijuan等利用PEMS对排放速率，特定物质（PM）排放率和驾驶参数进行了研究。最后，制定了柴油客车公路热负荷排放率模型^[21]。Jens Gallus等利用PEMS研究了不同的驾驶风格以及不同的道路类型中PN的排放^[22]。Maciej Bajerlein等利用PEMS测试了公交车在各种速度下的排放情况，并提倡使用混合动力车实现环保节能^[23]。Jerzy Merkisz等在发动机试验台上的实验室条件下，及利用PEMS分别测量了汽车排放量，通过对比测量结果，分析了比较传统实验室条件下PEMS测试技术的准确性 ^[24]。Jaiprakashl等通过使用PEMS对柴油车排放物进行测试，分析得出在柴油车中使用涡轮增压器来实现高温燃烧能减少CO的排放但会导致NOx排放量增加^[25]。

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