西安市在用汽油車(chē)排放特性研究

程倫 楊珂 任運(yùn)征

摘 要：為分析西安市在用汽油車(chē)的排放水平，文章對(duì)在用汽油車(chē)排氣污染物濃度與其車(chē)齡進(jìn)行相關(guān)性研究。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的處理分析，得出CO、HC、NO的排放值與車(chē)齡的回歸公式及各公式的決定系數(shù)R2值。結(jié)果表明：6年車(chē)齡以上的被測(cè)車(chē)輛，其3種污染物排放值隨車(chē)齡的增加而快速升高。

關(guān)鍵詞：在用汽油車(chē);ASM工況法;排放特性;回歸分析

中圖分類(lèi)號(hào)：U473.9 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）14-76-03

Abstract： In order to analyze the emission level of gasoline vehicles in Xi'an， this paper studies the correlation between the exhaust pollutant concentration of gasoline vehicles and their vehicle age. Through the processing and analysis of the data， the regression formula of CO， HC， NO emission values and vehicle age and the determination coefficient R2value of each formula are obtained. The results show that the emission values of the three pollutants of the tested vehicles over 6 years old increase rapidly with the increase of the vehicle age.

Keywords： In-use gasoline vehicles; ASM operating conditions method; Emission characteristics; Regression analysis

CLC NO.： U473.9 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）14-76-03

前言

截至于2018年12月底，全國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量達(dá)到3.27億輛，其中汽車(chē)保有量已突破2.4億輛[1]。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們對(duì)出行需求與質(zhì)量的提高，人們對(duì)汽車(chē)的需求持續(xù)增大，其保有量迅速增加。隨著全球汽車(chē)保有量的急劇增加，內(nèi)燃機(jī)的大量使用給大氣環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的負(fù)面影響。因此，為了限制這些污染物的排放，我國(guó)制定的排放法規(guī)越來(lái)越嚴(yán)格。

由于在雙怠速工況下，無(wú)法對(duì)汽車(chē)的NOx排放情況進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，滿足不了汽油車(chē)排放管理的要求。因此陜西省制定了DB61/439-2008條例規(guī)定，從2008年起在陜西省推廣ASM穩(wěn)態(tài)加載工況法，減少城市大氣污染和提高全省生態(tài)環(huán)境。本文對(duì)西安市在用汽油車(chē)尾氣排放數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，為制定在用汽油車(chē)排放控制策略，改善西安市空氣質(zhì)量有著重大意義。

1 檢測(cè)方法與數(shù)據(jù)處理

1.1 ASM法

ASM穩(wěn)態(tài)工況法[2-3]由美國(guó)環(huán)保局提出，目前我國(guó)使用的是HJ/T240-2005中規(guī)定的ASM5025和ASM2540兩種加速模擬工況，其穩(wěn)態(tài)加載工況法（ASM）試驗(yàn)循環(huán)如圖1所示。ASM穩(wěn)態(tài)工況法的原理是將被測(cè)車(chē)輛熱機(jī)到規(guī)定狀態(tài)后，將汽車(chē)加速至規(guī)定車(chē)速，依據(jù)法規(guī)中的負(fù)荷要求對(duì)車(chē)輛進(jìn)行加載，待車(chē)輛達(dá)到穩(wěn)定的等速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)測(cè)得尾氣污染物中的HC、NOX、CO的氣體濃度。其中，ASM5025工況指測(cè)功機(jī)以車(chē)輛速度為25.0 km/h、加速度為1.475 m/s2時(shí)的輸出功率的50%為設(shè)定功率對(duì)車(chē)輛加載。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

從2016年1月4號(hào)到2017年3月3號(hào)，對(duì)西安市進(jìn)站檢測(cè)的輕型汽油車(chē)按照ASM穩(wěn)態(tài)工況法采集排放數(shù)據(jù)，經(jīng)篩選處理最終得到91096車(chē)次的有效數(shù)據(jù)樣本。

1.3 回歸分析模型建立

選取在用汽油車(chē)的車(chē)齡作為變量，建立HC、CO和NO一元回歸模型。分別進(jìn)行一次到六次函數(shù)擬合，對(duì)比判定系數(shù)R2。一般地，隨著函數(shù)冪次的增大，R2增大。通常，為了計(jì)算簡(jiǎn)便，擬合的的冪次數(shù)在R2達(dá)到0.95以上時(shí)，就不再用更高冪次數(shù)的擬合。

2 在用汽油車(chē)排放特性研究

本文在ASM5025工況下取得各車(chē)齡內(nèi)的CO、HC、NO實(shí)際測(cè)量值的平均值，為分析主要車(chē)型和簡(jiǎn)化計(jì)算，統(tǒng)計(jì)了基準(zhǔn)質(zhì)量1250 kg

2.1 排放與車(chē)齡關(guān)系的回歸分析

三種污染物隨車(chē)齡變化的檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

由圖2-4可以看出，汽車(chē)排放污染物與汽車(chē)使用時(shí)間有顯著的聯(lián)系。隨著車(chē)齡的增加，汽車(chē)的HC、CO、NO排放濃度均隨之增大，并在車(chē)齡大于6年后開(kāi)始急劇增長(zhǎng)。這主要是由于隨著使用時(shí)間的變長(zhǎng)，汽車(chē)總行駛里程增加，三元催化器性能的劣化，對(duì)污染物的轉(zhuǎn)化效率顯著下降。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械部分的磨損也會(huì)使污染物的生成增加：（1）發(fā)動(dòng)機(jī)在使用6年后最先磨損的就是內(nèi)燃機(jī)的缸體和活塞環(huán)，加劇了狹縫效應(yīng)和淬熄效應(yīng)，造成HC排放的快速增長(zhǎng)。（2）但是隨著在用汽油車(chē)車(chē)齡增加，內(nèi)燃機(jī)燃燒室的密封性及點(diǎn)火性能均有所變差，這將造成燃燒的效率及速度下降，加劇了不完全燃燒，引起CO濃度的升高。（3）高溫是造成NO產(chǎn)生的主要原因。隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，燃燒室會(huì)生成積碳，易產(chǎn)生表面點(diǎn)火，導(dǎo)致高溫使NO生成增多。

3 結(jié)論

本文對(duì)在用汽油車(chē)三項(xiàng)排放污染物（碳?xì)浠衔?、一氧化碳和一氧化氮）隨車(chē)齡的變化進(jìn)行了回歸分析。隨著車(chē)齡的增加，3種污染物濃度排放均顯著增加，用三次函數(shù)擬合較好。

參考文獻(xiàn)

[1]《中國(guó)移動(dòng)源環(huán)境管理年報(bào)（2019）》[EB/OL]，http：//www.mee.gov.cn/hjzl/sthjzk/ydyhjgl/201909/P020190905586230826402.pdf，2019 -09-04.

[2] GB 18285-2005，點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法（雙怠速法及簡(jiǎn)易工況法）[S].北京：國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局，2005.

[3] 曹家喆，黃文偉.現(xiàn)代汽車(chē)檢測(cè)診斷技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.