重型柴油车实际道路排放颗粒物的粒度分布
柴油机尾气中微粒粒径分布特征的实验研究
第8 卷第11 期环境工程学报V o l． 8 ，N o． 112 0 1 4 年 1 1月Chinese Journal of E nvironmental E ngineering Nov . 2 0 1 4 柴油机尾气中微粒粒径分布特征的实验研究杨双刘乃瑞杨小献( 西北工业大学动力与能源学院，西安710072)摘要柴油机尾气中的微粒粒径大小分布范围广泛，不同直径的微粒所占的比例以及对环境和人身健康造成的危害各不相同，因此对微粒粒径特征进行研究更具有实际意义。
本研究分别采用滤膜称重法和光散射法对厦工XG951 Ⅲ装载机配置的国Ⅲ柴油发动机怠速工况下的尾气进行测试，研究了微粒的质量浓度分布、数量浓度分布以及质量浓度与数量浓度分布的关系。
研究结果表明，从微粒质量上看，可吸入微粒( PM10 ) 占微粒总量( TSP) 的74. 0% ，可入肺微粒( PM2. 5 ) 占可吸入微粒的48. 1% ;2. 5μm 以下粒径范围内的微粒质量浓度是2. 5 ～10 μm 粒径范围内微粒质量浓度的将近3 倍，是10～100 μm 粒径范围内微粒质量浓度的52 倍;2. 5 ～10 μm 粒径范围的微粒质量浓度是10 ～100 μm 粒径范围内微粒质量浓度的18 倍。
数量上，在不同的数量级上，微粒数量浓度随粒径变化差距很明显，尤其是1 μm 以下的微粒较多。
另外，质量浓度的粒径分布滞后于数量浓度。
因此PM2. 5 排放标准中应考虑以个数浓度代替质量浓度为标准。
关键词柴油机微粒质量浓度数量浓度粒径分布中图分类号TK421 + ．5文献标识码A文章编号1673-9108(2014)11-4892-05Experimental study on particle size distribution in diesel exhaustYang Shuang Liu Nairui Yang Xiaoxian( School of Power and Eneger，Northwestern Polytechnical University，Xi’an 710072，China)Abs t ract It is more practicall y signi f icant t o conduct research on the particle si z e distribution，as hazards t o the environment and human health are di ff erent w ith di ff erent particle si z e w hose distribution in the diesel ex- haust is extraordinaril y unequal． M embranes w eighing method and light scattering method w ere used in this study t o test the diesel exhaust of Eur o Ⅲdiesel engine conf igurated on Xiagong XG951Ⅲloader under idling condi- tion，the mass concentration of particulate distribution，number concentration distribution and the relationship bet w een mass concentration and number concentration distribution w ere studied． T he results s how ed that f or the particle m ass，respirable particles( P M10) account f or74.0% of particulates( T SP)，the lung particulate( PM2. 5) account for 48. 1% of respirable particulate; the particle mass concentration at the size less 2. 5 μm is nearl y tripled of the particle in2.5～10μm，is52times of that in10～100μm; the particle mass concentration in2.5～10μm is18times of the particle in10～100μm．And f or number，there is a bi g gap bet w een the num-ber concentration versus their diameters，especiall y，more particles bel ow 1μm．M oreover，si z e distribution of the mass concentration of the particle l agged t hat o f n umber c oncentration．So the number concentration shouldbe considered as the standard intead of the mass concentration in the P M2. 5emissions．Key words diesel engine; particle; mass concentration; number concentration; size distribution从现行各国针对柴油车的排放法规［1］来看，对微粒的限制都是针对微粒的质量，现行的技术也随之都是基于重量法来测评柴油机微粒的排放水统及肺部疾病。
重型柴油货车排放因子本地化研究
[１８]
在杭
用较广的国 ＩＩＩ、国 ＩＶ、国 Ｖ 重型柴油货车. 测试
州城市案例研究中对 ＩＶＥ 模型与遥感测试的车
的辽中南城市群包括沈阳市、大连市、鞍山市、抚
是减少污染物排放最有效的措施. 郭辉等
辆排放因子进行了比较分析ꎬ发现 ＩＶＥ 模型得到
的排放因子被高估了. 此外ꎬ还建立了基于燃料的
[１９]
车辆上的测试系统ꎬ记录车辆的行驶特征参数和
现的超载问题ꎬ重型柴油货车单位行驶里程能耗
污染物排放数据ꎬ具有测试结果准确、可直接反映
远大于其他地区ꎬ其污染物排放对大气污染的影
车辆实际运行过程排放状况和反映车辆瞬时运行
响更为突出. 环境保护部发布的« 道路机动车大
等
状况对污染物排放的影响等优点. 例如ꎬ高成康
地区具有很强的适应性. 例如ꎬ高成康等 [１７] 利用
南城市群的重型柴油货车排放因子数据库.
ＩＶＥ 模型得出了哈长城市群的机动车排放因子ꎬ
１ １ 测试车辆与路线的选取
系统分析了车辆排放的时空分布特征ꎬ并模拟了
重型柴油货车的排放标准是影响污染物排放
不同情景下的预计排放. 结果表明ꎬ淘汰老旧车辆
因子的重要因素ꎬ因此ꎬ本研究的测试车辆选取应
ｇａｏｃｋ＠ ｍａｉｌ. ｎｅｕ. ｅｄｕ. ｃｎ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓꎬ ｄｒｉｖｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｔｒａｆｆｉｃ
ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎꎬ ｔｈｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｈｅａｖｙ￣ｄｕｔｙ ｄｉｅｓｅｌ ｔｒｕｃｋｓ ｉｎ Ｍｉｄ￣Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｌｉａｏｎｉｎｇ
燃用生物柴油的柴油乘用车颗粒物排放特性
（ Ｔ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ）
【 Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ］ Ｏ ｎ ａ ｓ ａ ｍ ｐ ｌ ｅ Ｐ Ａ Ｓ Ｓ Ａ Ｔ ｄ ｉ ｅ ｓ ｅ ｌ ｃ ａ ｒ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｉ Ｖ ｐ ｕ ｒ ｅ ｄ ｉ ｅ ｓ ｅ ｌ ， ｐ ｕ ｒ ｅ ｂ ｉ ｏ ｄ ｉ ｅ ｓ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｅ ｓ ｅ ｌ － ｂ ｉ ｏ ｄ ｉ ｅ ｓ ｅ ｌ ｂ ｌ ｅ ｎ ｄ ｅ ｄ ｆ ｕ ｅ ｌ ｓ
ｔ ｈ ｅ ｈ ｅ ｌ ｐ ｏ ｆ ｅ ｘ ｈ ａ ｕ ｓ ｔ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｎ ｕ ｍｂ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｓ ｉ ｚ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｒ ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｉ ｎ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｓ ， ｐ ａ ｔ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｎ ｕ ｍｂ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｍａ ｓ ｓ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｃ ａ ｒ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ． Ｗｈ ｅ ｎ ｄ ｉ ｒ ｖ ｉ ｎ ｇ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｅ ｘ ｃ ｅ ｅ ｄ ｓ ６ ０ ｋ ｍ／ ｈ ，ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｎ ｕ ｍｂ ｅ ｒ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｒ ａ ｐ ｉ ｄ ｌ ｙ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｂ ｌ ｅ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｏ ｆ ｂ ｉ ｏ ｄ ｉ ｅ ｓ ｅ １ ．Ｐ ａ ｔｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｎ ｕ ｍｂ ｅ ｒ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ
国ⅳ柴油机颗粒物与颗粒态多环芳烃排放特征
国ⅳ柴油机颗粒物与颗粒态多环芳烃排放特征一、引言：国Ⅳ柴油机作为一种高效、经济又环保的动力源，已经在交通运输、工业生产和农业生产等领域得到了广泛的应用。
然而，柴油机在运行过程中会产生大量的颗粒物和颗粒态多环芳烃，对空气质量和人体健康造成危害。
为了进一步探究国Ⅳ柴油机排放的颗粒物和颗粒态多环芳烃特征，新的研究逐渐展开。
二、颗粒物排放特征：国Ⅳ柴油机排放的颗粒物主要包括可吸入颗粒物（PM10）和细颗粒物（PM2.5）。
这些颗粒物对人体健康具有较大影响。
在国Ⅳ柴油机运行过程中，颗粒物的体积浓度主要受使用燃料和工况条件的影响。
使用低硫燃料和采用 SCR 技术等措施，可以显著降低颗粒物排放浓度。
三、多环芳烃排放特征：国Ⅳ柴油机排放的多环芳烃主要来源于未燃烧的烃类物质和机油等添加物，其中苯并[a]芘、苯并[a]蒽、芘等多环芳烃是最为典型的物种。
多环芳烃的排放浓度除受燃油成分的影响外，还受机油、燃烧温度、油耗等因素的影响。
采用先进的燃烧控制技术和清洁燃料可有效降低多环芳烃的排放。
四、颗粒物和多环芳烃的协同排放特征：国Ⅳ柴油机排放的颗粒物和多环芳烃是相关的，它们在燃烧过程中互相影响，共同排放到环境中。
颗粒物的存在可以促进多环芳烃的形成，而多环芳烃的存在又会附着在颗粒物表面，形成颗粒物的一部分。
因此，控制颗粒物排放是降低多环芳烃排放的有效手段之一。
五、结论：国Ⅳ柴油机排放的颗粒物和多环芳烃对环境和人体健康造成的危害不可忽视。
采用先进的燃烧控制技术和清洁燃料，有效降低颗粒物和多环芳烃的排放，是保障环境和人民健康的必然选择。
未来需要继续深入探究颗粒物和多环芳烃排放的特征，提出更加有效的控制措施，促进柴油机行业的可持续发展。
重型柴油车实际道路氮氧化物和碳排放研究
重型柴油车实际道路氮氧化物和碳排放研究
葛子豪;尹航;徐龙;杨扬;吉喆;黄英
【期刊名称】《中国环境科学》
【年(卷),期】2024(44)2
【摘要】通过对20辆国五及国六重型柴油车排放远程监控数据分析,分别使用
3B-MAW方法、总行程平均法以及功基窗口法对数据进行分析,获取了重型柴油车在实际道路上的NO_(x)和CO_(2)排放特征.数据分析结果表明国六重型柴油车实际道路NO_(x)排放显著低于国五重型柴油车,且二者在中/高负荷工况下的NO_(x)排放相比低负荷时亦有明显降低.但国六重型柴油车的CO_(2)排放却比国五重型柴油车高出10%左右,应引起广泛重视.按窗口功率比大小进行NO_(x)排放分析的
3B-MAW方法,既能考虑到重型柴油车道路排放特点,又能兼顾SCR催化剂对
NO_(x)排放控制的技术特点,适合用于进行重型柴油车排放远程监控数据评价分析.【总页数】8页(P646-653)
【作者】葛子豪;尹航;徐龙;杨扬;吉喆;黄英
【作者单位】北京理工大学;中国环境科学研究院;潍柴动力股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】X511
【相关文献】
1.基于发动机在环的重型柴油车实际道路细小颗粒物排放特性研究
2.低负荷工况下城市类重型柴油车的实际道路排放特性研究
3.基于远程数据的重型柴油车实际道
路碳排放测算准确度4.基于实际道路测试的重型柴油车排放评估方法研究5.功率阈值对重型柴油车实际道路排放结果的影响研究
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柴油机排气尾流中核模态颗粒数浓度和粒径分布变化特性
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｌｔ ｎ ａ ｄ ｃ ａ ｇ ｈ ｒ ｃｅｉｔｃ ｆｄｅｅ ｎ ｉ ｘ ａ ｓ ｅ ｒｔｉ ｉｅ ａｍｏ ｐ ｅ ｃ ｅ ｖｒ ｎ ｎ ｒ ｅ ｄ ｕｉ ｎ ｈ ｎ ｅ ｃ ａａ ｔｒｓｉｓｏ ｉｓ ｌｅ ｇｎｅ ｅ ｈ ｕ ｔｎ ａ ａｌ ｐ ｔ ｓ ｈ ｒ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔｗｅｅ ｉ ｏ ｐ ｉ ｎ ｅ ｔ ｔｄ ｂ ｓｄ ｏ ｗｏｓａ ｅｄ ｌ ｅ ｘ ｅ ｍｅ ｔ． ｉ ｖ ｓｉａｅ ａｅ ｎｔ －ｔｇ ｉ ｔｒｅ ｐ ｒ ｎｓ Ｔ ｅｐ ｒ ｏ ｅｉ ｔ ｎ ｅｅ ｏｕ ｏ ｈ ａｔｒｓ ｃ ｆ ｕ ｌａ ｏ ｄ ｇ ｕ ｉ ｈ ｕｐ ｓ ｏ ｆ ｄｔ ｖ ｌｔ ｎｃ ａ ｃｅ ｔ ｓｏ ｃｅ ｔ ｎ ｍｏ ｅ ｓ ｉ ｈ ｉ ｒ ｉｉ ｎ ｉ ｐ ｒｉｌｓｉ ｔｅｅ ｈ ｕ ｔ ｌｍｅｏ ｉｓ ｌ ｎ ｉｅ ．ｔ ｓｓ ｏ ａｔ ｅ ｎ ｈ ｘ ａ ｓ ｐ ｕ ｆｄｅ ｅ ｇ ｓ Ｉ ｉ ｈ ｗｎｔａ ｔ ｅｃ ａ ｇ ｓｏ ｐ ｍａｙｄｌｔ ｎｐ ｒ ｍｅｅｓ ｓ ｃ ｓｐ ｍａｙ ｃ ｅ ｎ ｈ ｔ ｈ ｈ ｎ ｅ ｆ ｒ ｒ ｉ ｉ ｉ ｕ ｏ ａ ａ ｔｒ， ｕ ｈａ ｒ ｒ ｉ
湿度Ｏ Ｈ 、混合气停留时间 Ｐ Ｔ和稀释比例 Ｐ Ｒ等稀释参数会显著影响稀释混合气中 ａ ） Ｄ （Ｒ ） （Ｄ ） 核模态粒子（ｎ ５ ｎ ） Ｄ ＜ ０ ｍ 的数 浓度和粒径分布， 表明核模态粒子主要由 排气稀释过程 中 粒转化作用产生的 气． 二次颗粒构成 ； Ｐ Ｔ 随 Ｄ 的降低以 Ｄ 及Ｐ Ｈ、
ｐ ｒｉｌｓｂ ｅ ｎ ｇ —ｏｐ ｒｉｌ ｏ ｖ ｒｉｎ ｄ ｒｎ ｘ ａ ｓ ｌ ｉｎ ａ ｄ ｃ ｏｉｉ Ｔ ｅ ｄ ｃｅ ｅｏ ＤＴ ｒｔ ｅｉｃ ａ ｅｏ ａБайду номын сангаас ｅ ａ ｄ ｏ ａ ｔ －ａ ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｏ ｕ ｉｇ ｅ ｕ ｔｄ ｕ ｏ ｏ ｌ ｇ． ｃ ｓ ｓ ｃ ｓ ｈ ｉｔ ｎ ｒ ｈ ｅｒ ａ ｆＰ ｓ ｏ ｎ ｒ ｓ ｆ ｈ ｅ
柴油机排放颗粒物特征及影响因素分析
柴油机排放颗粒物特征及影响因素分析YAN Shanshan;LIU Zhaoce;YANG Qi;WU Xin;ZHZO Jinbo;WU Zhenxiao;XUE Fanli;FAN Jingsen;NIU Hongya【摘要】采用二段撞击式单颗粒采样器进行采样,分析柴油机排放颗粒物的形貌、粒径、颗粒物排放的影响因素以及与国外柴油车的对比,最后发现:柴油机排放颗粒物以链状粒子为主,占粒子总数的72％,其次是矿物颗粒,矿物颗粒以单颗粒和粘附二次污染物两种形式存在,粒径大多集中在0.2～0.6 μm.周围大气颗粒物以多边形粒子为主,粒径集中在0.3 ～0.5 μm.随着柴油机负荷增大,颗粒物数量逐渐增加,但有机颗粒物数量表现出先增加后降低的趋势.【期刊名称】《河北工程大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(035)004【总页数】5页(P90-94)【关键词】柴油机;微米颗粒物;粒径;形貌【作者】YAN Shanshan;LIU Zhaoce;YANG Qi;WU Xin;ZHZO Jinbo;WU Zhenxiao;XUE Fanli;FAN Jingsen;NIU Hongya【作者单位】;;;;;;;;【正文语种】中文【中图分类】X513微米颗粒物在大气中具有较长的滞留时间和比较大的比表面积，已经成为我国当前的首要大气污染物，严重地影响人体健康、农作物生长、大气能见度以及气候变化[1-2]。
机动车排放细颗粒物为细颗粒物污染的重要贡献者之一，机动车污染已经变成空气污染的重要来源，是造成灰霾，光化学烟雾污染的主要原因[3-14]。
虽然在研究内容上已经有大量文献对柴油机排放颗粒物进行研究，但对柴油车颗粒物的研究涉及的比较少，而在研究柴油机排放颗粒物方面，主要研究柴油机排放尾气的化学组分及改进措施，对细颗粒物方面的亚微米粒径段的颗粒物特性研究较少，因而，本文运用透射电镜的方法，研究柴油车和柴油机的微米颗粒物(粒径处于0.2～1.0 μm)，对其形貌、粒径进行系统的梳理，并对不同转速和不同负荷情况下的柴油机所排放的颗粒物进行研究，完善现有对颗粒物的研究，旨在能更深一步地认识现代柴油机排气颗粒物，并为进一步的开展柴油机微粒排放控制的研究提供基础数据。
重型柴油机颗粒物分布规律的试验研究
第34卷第13期农业工程学报V ol.34 No.1362 2018年7月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jul. 2018重型柴油机颗粒物分布规律的试验研究周小波1,2，胡清华1※，闫峰3，苏万华2（1. 天津大学计算机科学与技术学院，天津300350； 2. 天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津300072；3. 中国汽车技术研究中心有限公司，天津300300）摘要：为了同时控制车用重型柴油机的颗粒物排放质量和数目，该文对稳态工况及瞬态工况下柴油机排放颗粒物分布规律进行了试验研究。
试验结果表明：在稳态工况下，随着负荷的增加或者转速的提高，积聚态及核态颗粒物数目浓度、中位直径（count median diameter，CMD）、表面积和质量均呈现增大趋势，且峰值向大粒径方向偏移。
在本研究中，稳态工况全工况总颗粒物数目浓度为1.5×106～4.5×106个/cm3，积聚态颗粒物数目浓度为2×106～1×107个/cm3，而核态颗粒物数目浓度为1×107～3×107个/cm3，在总颗粒物数目浓度中占比为65%～96%。
全工况当量比均小于0.7，在中低转速，当量比对颗粒物分布影响较为明显，在高转速尤其是大负荷条件下，当量比的影响减弱。
在瞬态工况下，颗粒物数目浓度出现了与颗粒物质量类似的排放尖峰现象，浓度峰值达到2×108～7×108个/cm3，比其对应的稳态工况出现的浓度峰值高出1个数量级。
而且排放尖峰现象中，积聚态颗粒物数目浓度占主要部分，其峰值浓度比稳态工况要高出2个数量级，此时排放尖峰现象中核态颗粒物数目浓度也出现明显增长。
排放尖峰现象对应的粒径主要集中在积聚态颗粒物的50～200 nm范围和核态颗粒物的6～8 nm及20～50 nm范围。
柴油机排气颗粒浓度和粒径分布特征试验研究
第25卷(2007)第2期内 燃 机 学 报T ransactions of CS I CEV o.l 25(2007)N o .2文章编号:1000 0909(2007)02 0113 0525 018收稿日期:2006 05 19;修回日期:2006 12 05。
基金项目:上海市科委重大科技项目(043012015)。
作者简介:李新令,博士研究生,E m ai:l l x@l s jt .cn 。
柴油机排气颗粒浓度和粒径分布特征试验研究李新令,黄 震,王嘉松,吴君华(上海交通大学燃烧与环境技术中心,上海200030)摘要:研究了6114柴油机不同工况下排气颗粒的数浓度、体积浓度和粒径分布特征,测试工况下柴油机排气颗粒数浓度均呈包括核模态(峰值粒径为10n m ~20n m )和积聚模态(峰值粒径为50n m ~80n m )的双峰对数正态分布。
高转速下排气颗粒数浓度和体积浓度大于中间转速时的数浓度和体积浓度。
相同转速下,颗粒体积浓度随负荷增加而增大,而数浓度高转速下随负荷增大而增加,中间转速下随负荷增加没有规律性变化。
相同转速下,积聚模态数浓度随负荷增加而增大,核模态数浓度高转速下随负荷增大而增加,但在中间转速下随负荷增加无规律性变化。
相同转速下,随负荷增加,核模态峰值粒径有减小趋势。
中间转速下积聚模态峰值粒径随负荷增大先增大后减小,高转速下积聚模态峰值随负荷变化无明显变化。
中间转速下排气颗粒的核模态峰值粒径小于高转速下核模态的峰值粒径,积聚模态峰值粒径大于高转速下积聚模态的峰值粒径。
排气颗粒中核模态粒子占有较大的数量百分比,积聚模态粒子占有较大的体积百分比。
关键词:柴油机;负荷;排气颗粒;数浓度;粒径分布中图分类号:TK 421.5 文献标志码:AI nvestigation on Concentrations and Size D istribution Characteristic ofParticles fro m D iesel EngineLI X in ling ,HUANG Zhen ,W ANG Jia song ,W U Jun hua(Center for Combustion and Environm enta l T echno l ogy ,Shanghha i Jiao tong U nivers it y ,Shangha i 200030,Chi na)Abstract :Exhaust particle number w ei ghted and volu m e w ei ghted concentrations and size distri buti on w ere m easured i n a 6114 model diesel e ng i ne by a t wo stage dil ution syste m and an S M PS .The number w ei ghte d size distribut i ons clearly sho w a b m i oda l and lognor m al i n for m w ith a nuclei mode i n dia meter range of 10nm to 20nm and an accu m ulat i on mode in dia m eter range of 50nm to 80nm.T he total num ber and volu m e conce ntrat i ons at high e ng i ne speed are lar ger than at m i ddle engine speed .A t the sa me engi ne speed ,t he total vol um e conce ntrat i on increasesw ith the i ncrease of load .The tota l nu m ber c oncen trat i ons i ncrease w ith the i ncrease of l oad at hi gh speed ,wh ile the total nu m ber concentrat i ons vary litt l e w ith load at m iddle engine speed .A t sa me eng i ne speed ,the number conce ntrat i ons of accu mu l ation mode i ncrease w ith the i ncrease of l oad .The number conce ntr at i ons of nuclei mode i ncrease w it h the i ncrease o f l oad at hi gh eng i ne speed ,a nd t he number c oncentration of nucle im ode varies little w it h load at m iddl e engi ne speed .M a x m i um dia m eter of nuclei mode at m i ddle eng i ne speed gives s m aller val ue than that at h i gh engine speed .M a x m i um d i a m eter of accu m ulat i on m ode at m i ddle e ng i ne speed g i ves larger val ue than at h i gh engine spee d .Nucleim ode gives l arge nu mber fraction wh ile acc umulation mode gives large volu m e fracti on .K ey words :D iesel eng i ne ;Loads ;Exhaust particles ;Number concentration ;Size d i stri bution引言空气中的悬浮颗粒物会对人体健康产生危害,悬浮颗粒按照粒径通常被划分为粗颗粒(P M 2.5~10)、细颗粒(P M 2.5)和超细颗粒(粒径小于100nm )。
重型国六发动机细颗粒物排放研究
重型国六发动机细颗粒物排放研究张鸿杰1,2 高磊1,2 陶汉国1,2 徐富强1,21.中国汽车技术研究中心有限公司 天津市 3003002.天津索克汽车试验有限公司 天津市 300300摘 要： 随着排放法规的不断升级，对于10nm以上颗粒物排放进行管控的需求持续增强。
为探究23nm以上颗粒物数量（PN23）和10nm以上颗粒物数量（PN10）排放特性差异，本文选用一款符合国六标准的重型柴油发动机，在发动机台架上运行重型车实际道路车载法排放试验循环（PEMS），冷热态WHTC循环和WHSC循环，使用颗粒物计数器对试验中PN23和PN10同时进行采样测量。
结果表明,PN10和PN23的瞬态排放规律基本一致；各次试验中PN10比排放结果均显著高于PN23，但对于不同测试循环，PN10和PN23排放差异有所不同；虽然PN10比排放结果显著高于PN23，但其结果仍可满足国六排放法规要求，在法规限值不加严的前提下，现有DPF技术可以应对由PN23向PN10的切换。
关键词：颗粒物数量 细颗粒物 重型柴油机 PEMS试验 排放1 前言机动车尾气排放是大气污染的一大原因，而随着机动车保有量的增长，车辆使用年限的累积，由机动车尾气排放带来的问题日益凸显[1,2]。
由机动车造成的颗粒物排放环境和人体健康均构成危害，颗粒物的环境危害主要源于其光学特性，粒子通过吸收与散射光，降低能见度，导致雾霾天气的发生[3]。
一般来说直径大于5.0μm的颗粒物可被上呼吸道拦截，小于2.5μm的颗粒物易发生成积反应，可附着于肺泡，严重危害人体健康[4]。
生态环境部发布的《中国移动源环境管理年报（2021）》[5]数据显示，2020年中国机动车颗粒物排放量达到6.8万吨，其中柴油车颗粒物排放量占比超过90%。
为限制颗粒物排放，生态环境部2018年发布《重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》[6]，除了对前一阶段排放法规中已有限值要求的颗粒物质量（PM）进一步加严，可新引入了对颗粒物数量（PN）的限值要求。
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第１期
蒿继东，等：重型柴油车实际道路排放颗粒物的粒度分布
。３９‘
粒物排放的平均浓度对比图。从图２可知，国Ⅲ 车平均分子浓度比国Ⅱ车高出１６．５％，平均质量 分数却比国Ⅱ车平均少３８．４％。
图２各次试验数据平均浓度对比图
ｄｉｓｔｒｉｂＩ】ｔｉｏｎ
柴油机排放控制的重点是Ｎ０。和颗粒物。 颗粒物成分比较复杂，主要包括碳粒、燃油和润滑 油中的有机物、硫酸盐、硝酸盐和灰尘等，其中部 分细小颗粒悬浮在空气中，能被人体吸入，从而危
害健康。由于颗粒物中存在一些致癌物质ｍ ２｜， 近年来对柴油机颗粒物排放控制要求日益严格。
我国重型柴油车排放标准是参照欧洲法规修 改制定的，通过对柴油机在台架上运行（稳态工况
Ｇａｏ Ｊｉ—ｄｏｎ９１¨，Ｚｈａｎｇ Ｙｕａｒｌ－ｊｕｎ３，Ｌｉ Ｍｅｎｇ—ｌｉａｎ９２，Ｑｉｎ Ｋｏｎｇ．ｊｉａｎ２，Ｃｈｅｎ Ｊｉｅ—ｆｅｎ９３ （１．Ｓ抛抬Ｋ鲫Ｌ８的豫幻删Ｄ，勘ｇｉ，ｌｇ ｅｏ优６嬲￡ｉ伽，Ｒ魍洳孤池戚移，Ｒ口巧ｉ挖３０００７２，砚ｉ７２口；２。砚ｉ撇Ａ群细掰ｏ￡ｉ犍 丁咨ｃ＾押ｏＺＤｇｙ口，ｌｄ ＲＰｓＰ口ｒｃ＾ＣＰ７ｌ￡ｅｒ，Ｔ缸巧ｉ咒３００１６２，（强ｉ九口；３．ＣＤＺＺＰｇｅ ｏ，Ａ“￡ＤｍＤ矗御Ｅ挖ｇｉ，１９８衍以ｇ，Ｗ‰＾盘靠ＵｈｉｗＨｉ￡ｙ Ｄ， ｎ咖加Ｚｏ删，耽历口挖４３００７０，吼ｉ抛）
ｖｅｈｉｃＩｅ ｉｎ ｆｂｕｒ ｔｅｓｔ
图３和图４分别为国Ⅱ车和国Ⅲ车在４次试 验中颗粒物平均分子浓度和平均质量分数在粒度 上的分布图。左边从高到低降低的曲线是分子浓 度曲线，从左向右升高的曲线是质量分数曲线。 从颗粒物分子浓度分布上看，相同排放水平的车 辆，前后两次试验测试的颗粒物粒度分布有着相 同的趋势；不同排放水平的车辆，粒度分布在局部 有所差异，见图３和图４中的圆圈标记，在国Ⅱ车
１８．５：１
１８．５；１
相同参数
四缸、四冲程、直喷、水冷
进气方式
增压中冷
增压中冷
供油方式
机械泵
高压共轨
喷油正时
１．５。士３０’
ＥＣＵ电控
１．２ ＥＬＰｌ分析仪工作原理 ＥＬＰＩ将ｏ．００７～１０肚ｍ的颗粒物分成１２
万方数据
级，对每级的颗粒数目和质量进行瞬态记录，采样 频率为ｌ Ｈｚ。测试过程中，尾气被抽入分析室之 前需要经过加热稀释（试验采用两级稀释），稀释 比对颗粒物的影响较大，加热一级稀释是为了尽 可能地模拟车辆的实际排放［６］。稀释后的气体在 经过放电室时，电晕放电产生的离子使样气中的 颗粒带电。随后，在一共１２级的级联撞击器中下 落，不同粒度大小的带电颗粒物由于惯性不同，下 落过程中会被不同的撞击级收集。分析仪依据各 级的电流信号大小，测出不同粒度的颗粒物数目， 最终计算出瞬态分子浓度［７］。由于实际颗粒物并 不是规则球体，ＥＬＰＩ给出的颗粒物直径是按照空 气动力学计算后等价成规则球体，并且将密度视 为均匀。根据计算得出瞬态质量分数。 １。３试验方案
万方数据
颗粒物数量排放的粒度分布中，ｏ．１２”ｍ左右有 一个小的峰值；而国Ⅲ车在该点仅仅是个拐点，并 无峰值点，且分子浓度随颗粒物的直径增大而一 直下降。国Ⅲ车排放的超细颗粒数量也明显比国 Ⅱ车多。
从每次的试验数据比较中还可看出，分析仪 读出的最后一级超细颗粒（ｏ．００７～ｏ．０２８肛ｍ）的 分子浓度前后几次测试结果相差较大。超细颗粒 是未燃不饱和碳氢裂解产生的细小碳核在低温区 通过聚合及环化与氧化过程，生成凝结的芳香族 碳氢化合物，再生成大分子量的物质［８’９］。在这 个过程中，聚合反应的时间和温度是影响分子量 较大的颗粒产生的主要因素。随着温度、流速的 改变，聚变反应发生的几率和时间受到影响，随机 性增强，导致最终测得的细颗粒物分子浓度有较 大的差异。
Ａｂｓｔｍｃｔ：Ｔｈｅ ＰＭ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｈｅａｖｙ－ｄｕｔｙ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｗｈｉｃｈ ｗｅｒｅ ｃｏｍｐｌｉａｎｔ ｔｏ ｔｈｅ Ｃｈｉｎａ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｔａｎｄａｒｄ ｓｔａｇｅⅡａｎｄ ｓｔａｇｅⅢｗｅｒｅ ｔｅｓｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｏａｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｉｔｙ ｂｕｓ ｄｒｉｖｉｎｇ ｃｙｃｌｅ．Ｔｈｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ＰＭ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ０．００７～１０肚ｍ ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙ ａｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｍｐａｃｔｏｒ． Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｎｕｍｂｅｆ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＰＭ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｉｚｅ ｕｎｄｅｒ Ｏ．３ ｐｍ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｔａｇｅⅢｖｅｈｉｃｌｅｓ ｗａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｂｙ ２３．８％ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｔａｇｅⅡｖｅｈｉｃｌｅｓ． Ｆｏｒ ｔｈｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｉｚｅ ａｂｏｖｅ Ｏ．３弘ｍ，ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｍａｓｓ ｃｏｎｅｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＰＭ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｔａｇｅⅢｖｅｈｉｃｌｅｓ ｗａｓ ｌｏｗｅｒ ｂｙ ６５．４％ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｔａｇｅ Ⅱ ｖｅｈｉｃｌｅｓ，ａｎｄ ａｖｅｒａｇｅ ｎｕｍｂｅｒ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗａｓ ｌｏｗｅｒ ｂｙ ２７．４％． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ａｎｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｈｅａｖｙ－ｄｕｔｙ ｄｉｅｓｅｌ ｖｅｈｉｃｌｅ；ＰＭ ｅｍｉｓｓｉｏｎ；ｒｏａｄ ｔｅｓｔ；ｓｉｚｅ
设备的安装控制如图１所示，采样管及采样 头直接从汽车排气管尾部取样。车载测试过程 中，需要空压机提供稀释空气。进行第一级稀释 的空气进入稀释器之前要加热（温度设置为１９０ ℃）；经过第一级稀释后，样气浓度已得到降低，用 于第二级稀释的空气不再需要加热。通过真空泵 定流量抽取排气，电脑控制设备压力、放电电压以 及监控测试过程中浓度变化情况。
１试验方案及设备
１．１试验设备 选取达到国Ⅱ和国Ⅲ排放限值的依维柯客车
各两辆作为试验车辆，在北京通县试验场模拟城 市公交车综合工况［５］。试验所用设备为芬兰 Ｄｅｋａｔｉ公司生产的ＥＬＰＩ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｉｍｐａｃｔｏｒ）颗粒物测试仪。试验车辆的 有关参数见表ｌ。
表１测试车辆有关参数
从质量分数分布上看，国Ⅱ车的排放明显比 国Ⅲ车高。由图４可知，从粒度分布趋势上看在 ｏ．１～Ｏ．８“ｍ段，国Ⅲ车颗粒物排放浓度随粒度 分布的变化比较平缓，变化不大；而国Ⅱ车在这个 区间有一个明显的凸起（见图３中箭头标记）。两 者的质量分数随粒度分布的总体趋势相似，粒度 在０．８ Ｈｍ以下时，国Ⅱ车和国Ⅲ车质量分数随 粒度的增大变化都不太显著，当粒度大于ｏ．８扯ｍ 时，两者的质量分数变化都比较明显。在２肚ｍ 左右都有一个拐点，２肚ｍ以后质量分数上升趋势 更明显。 ２．２粒度分布对比分析
关键词：动力机械工程；重型柴油车；颗粒物排放；道路试验；粒度分布
中图分类号：ＴＫ４２１．５
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７１—５４９７（２００８）０１一００３７一０５
Ｓｉｚｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉＯｎｓ ｏｆ ＰＭ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｆｔｏｍ ｈｅａＶｙ－ｄｕｔｙ ｄｉｅｓｅｌ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｏｎ ｒｏａｄ
（Ｄ＜０．３ ｐｍ）
· ４０ ·
吉林大学学报（工学版）
第３８卷
图６是国Ⅱ、国Ⅲ车在各自４次试验中，Ｄ＞ ｏ。３弘ｍ的颗粒物分子浓度对比图。试验结果表 明：国Ⅲ车的颗粒物排放数量在这一粒度区间要 比国Ⅱ车平均降低６５．４％。
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图１试验设备安装及控制图 Ｆｉｇ．１ ＩｎｓｔａＨａｔｉ蚰ｏｆ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍａｐ
２试验结果
测试数据为样气在每一秒时不同粒度Ｄ上 的质量分数（ｍｇ／ｍ３）和分子浓度（１／ｃｍ３）值。取 单次循环各级颗粒物浓度的平均值，得出该次试 验中各级粒度平均质量分数和分子浓度。 ２．１试验结果及对比
收稿日期：２００７—０２—２３． 基金项目：北京市科技计划重大项日（Ｄ０４０５００２０４０４１１）．
作者简介：高继东（１９７６一），男，高级工程师，博士研究生．研究方向：汽车排放控制．Ｅ－ｍａｉｌ：ｇａｏｊｄ＠ｃａｔａｒｃ．ａｃ－ｃｎ
万方数据
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吉林大学学报（工学版）
第３８卷
（ＥＳＣ）和瞬态工况（ＥＴＣ））作为法规来评估柴油 车颗粒物排放状况未能真实反映实际道路的排放 情况。日本环境局公布的试验结果显示，日本１０ ·１５工况和东京实际运行模式差别很大，按照法 规可使汽车ＮＯ。排放下降１７％的技术措施应用 在东京实际道路运行时，Ｎ０：排放仅仅下降 ３．９％［３｜。ＧＢｌ７６９１—２００５《车用压燃式、气体燃料 点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量 方法（中国Ⅲ、Ⅳ、Ｖ阶段）》中对柴油机颗粒物 的定义为：在温度不超过３２５ Ｋ（５２℃）的稀释后 的排气中，由规定的过滤介质上收集到的除水以 外的所有物质［４］。由于ＧＢｌ７６９１—２００５中规定 对过滤颗粒物所用的滤纸满足的要求是，直径Ｄ 大于ｏ．３肚ｍ的颗粒物采集效率至少为９５％，因 此，很难反映直径小于Ｏ。３扛ｍ的细小颗粒物的 实际排放情况。作者通过应用ＥＬＰＩ车载颗粒物 测试设备，对满足国Ⅱ和国Ⅲ排放水平的重型柴 油车进行实际道路排放测试，研究其颗粒物排放 特性和粒度分布。
Ｆｉｇ．２ Ａｖｅｒａｇｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｃＯｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ａｌｌ ｔｅｓｔ
图３国Ⅱ车４次实验浓度对比图 Ｆｉｇ．３ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉ蚰ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｓｔａｇｅⅡ
ｖｅｈｉｃｌｅ ｉｎ ｆｂｕｒ ｔｅｓｔｓ