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原文传递 LNG-电混合动力公交车道路排放特性与在用符合性评价研究

论文题名：	LNG-电混合动力公交车道路排放特性与在用符合性评价研究
关键词：	LNG-电混合动力公交车;排放特性;NTE法;功基窗口法;评价方法
摘要：	城市公交车辆实际运行工况与型式核准台架测试循环工况存在较大差异，导致城市公交车辆实际道路排放与台架测试排放水平之间存在差异。为弥补台架测试型式核准循环工况无法全面覆盖车辆实际运行工况的不足，美国和欧盟均提出采用基于便携式车载测试系统（PEMS）的实际行驶排放（RDE）测试方法进行重型车辆排放在用符合性检查，分别采用NTE法和功基窗口法分析处理车载排放测试数据，以评价重型车辆实际行驶排放水平。我国出台了国家标准《重型车用发动机与汽车车载测量方法及排放限值》（征求意见稿），该标准规定采用基于 PEMS的 RDE测试方法进行重型车辆排放在用符合性检查。　　本文以广州市典型 LNG-电混合动力公交车为研究对象，在公交线路上开展RDE测试，通过PEMS和CAN总线实时采集排气污染物体积分数、发动机转速和扭矩等数据，研究城市公交车行驶工况及排放特征。对比分析城市公交车辆实际工况、ETC循环工况和 WHTC循环工况的分布特征。研究比功率、发动机运行工况和混合度分布特征及其对整车排放的影响。分别采用NTE法和功基窗口法进行对象公交车辆实际行驶排放水平评价与分析，探索NTE法和功基窗口法的适用性。基于试验车辆实际工况分布特征，调整 NTE事件持续时间限值、N TE区域边界及欧盟功基窗口法中有效功基窗口的定义，形成修正后的NTE法、功基窗口法，并用于评估研究对象LNG-电混合动力公交车辆道路排放水平。　　本研究得到以下结果与结论：　　（1）公交车发动机运行工况主要分布在中小转速与中小扭矩区，不同于 ETC循环工况主要分布在中高转速与中高扭矩区。相比于 ETC循环，WHTC循环在发动机转速、功率和怠速比例等工况特征参数方面与广州市公交车运行工况特征参数更接近。　　（2）本研究的LNG-电混合公交车在混合度大于46.4％、速度低于23.5km/h时，车辆由电机驱动，发动机功率主要用于驱动空调工作，排放较低。混合度小于46.4%、速度大于23.5k m/h时，车辆主要由发动机驱动，电机辅助驱动，排放相对较高。　　（3）本研究车载测试时长8438s，测试里程61.2km。基于美国NTE法计算得到有效N TE事件7个，N TE事件工况点数量占比仅为3.25%。城市公交车辆运行工况主要分布在中小转速与中小扭矩区，不同于N TE区域分布在中高转速与中高扭矩区，且城市公交车发动机工况变化频繁，因此较难形成有效N TE事件。本文将N TE事件持续时间限值由30s调整为20s，且将美国NTE区域转速下边界由 n15转速降低至 nlo转速、功率下边界由30%最大功率降低至20%最大功率。结果表明，修正后获得的NTE事件数量增加了5.28倍，NTE事件工况点数量占比增加了16.84%，全部 NTE事件工况点 CO、NOX和 HC平均比排放数值分别为0.050g/kW·h、3.77g/kW·h和0.62g/kW·h。分析表明，在全部NTE事件中，CO和HC比排放数值均低于本文设定的N TE排放限值，而NOX比排放数值高于N TE排放限值。　　（4）基于ETC循环功计算得到的有效功基窗口数量为69个，仅占全部功基窗口数量的1.21%。城市公交车辆运行工况主要分布在中小转速与中小扭矩区，不同于ETC循环工况主要分布在中高转速与中高扭矩区，因此有效功基窗口数量较少。本文将窗口平均功率百分比限值由20%调整为18%。结果表明，修正后获得的有效功基窗口数量占比增加了75.28%，在全部有效功基窗口中，功基窗口持续时间平均值为ETC循环时长的1.39倍，CO、NOX和HC比排放平均值分别为0.070g/kW·h、7.90g/kW·h和0.93g/kW·h。分析表明，CO和HC比排放均低于国家标准排放限值（征求意见稿），而 NOX比排放数值高于排放限值。城市公交车辆运行工况点很多分布在ESC循环及ETC循环排放控制区的外部，是造成实际道路行驶NOX排放超标的重要因素。　　（5）相比于N TE法，功基窗口法计算得到的气体污染物比排放平均值与RDE测试平均比排放数值更为接近。
作者：	曾隆隆
专业：	机械工程
导师：	彭美春
授予学位：	硕士
授予学位单位：	广东工业大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文