外文翻譯--中國北京車放射因素的實地測試 中文版

1、<p><b>　　附錄 A 譯文</b></p><p>　　中國北京車放射因素的實地測試</p><p>　　王其東1，何可彬1，郝紅1，James Lents2</p><p>　?。?.中國北京清華大學環(huán)境工程學院，郵編：100084，電子郵箱：wqdong@pm25.org；2.美國加州大學CE-CERT，加州92507）&

2、lt;/p><p>　　摘要: 提出了用不同的駕駛周期功率計測試和實地測試。結(jié)果表明污染物放射和燃料消耗通常以ECE15+EUDC駕駛周期作為最低值和實際駕駛周期為上限值, 與同樣車相比，不同的駕駛周期將導(dǎo)致顯著不同的車污染放射。以ECE15+EUDC為駕駛周期, 污染物一氧化碳, 氮化物和碳氫化合物等污染放射的增長率是：0.42- 2.99、 -0.32-0.81和-0.11-11 。FTP75的測試結(jié)果是：0.1

3、1-1.29、 -0.77-0.64和0.47-10.50。北京1997年實地測試結(jié)果是：0.25-1.83、0.09-0.75 和-0.58-1.50。與燃氣汽車比較, 新式車和MPI+TWC車的污染放射都已減少到很低程度。新式車(如桑塔納) 將減少4.44%-58.44% 的一氧化碳, -4.95%-36.79%的氮化物、-32.32%-33.89%的碳氫化合物, 和-9.39%-14.29%的燃料消耗, 特別是那些MPI+TWC車

4、，減少一氧化碳的排放達82.48%-91.76%, 氮化物44.87%-92.79%, 碳氫化合物90.00%-93.89%，燃料消耗減少5.44%-10.55% </p><p>　　關(guān)鍵詞: 實地測試; 車放射因素; 駕駛周期; 能量方式</p><p><b>　　介紹</b></p><p>　　近年來,采取了許多措施為減少北京燒煤污染

5、的問題。這包括轉(zhuǎn)換許多高的污染工廠成為以天然氣為燃料從而減少二氧化硫的排放，并且制止北京市區(qū)和郊區(qū)空氣中的微粒物質(zhì)的集中(TSP)。以減少固定式的來源放射, 機動車是空氣中一氧化碳 、碳氫化合物和氮化物等污染物的主要來源。在90年代期間, 車在北京平均每年的增長率是17.4% (Fu 2001) 。1995年, 北京共有車90萬輛, 1997 年是10400輛, 2004年，這個數(shù)字達到21000。從1949 年到1997 年, 車的數(shù)

6、量從2300輛增長到10400;在北京，從第1輛增長到第1000000花費了48年。但從1997年到2003年, 它只花費了6年時間就到達第2000000。由于經(jīng)濟的改善，在北京出現(xiàn)更高的車增長率被期望在21 世紀期間的早期部分。圖1顯示北京從1990年到2003年的車的增長數(shù)。</p><p>　　圖1 北京車數(shù)量的增長</p><p>　　由于車的數(shù)目的迅速增長, 車輛排放對大氣污染程

7、度越來越重(表1)，其原因包括一氧化碳(CO)、氧化氮的增加和集中 。</p><p>　　表1 北京車輛排放污染物的比率</p><p>　　表1 表示, 車輛排放的增長是導(dǎo)致車輛對四周集中污染的主要原因(Wang 2002) 。比較到1995年, 1998年車污染的比例明顯增加了。</p><p>　　因為預(yù)計在北京車輛數(shù)目將以一種高速率繼續(xù)增加, 所以有必要馬

8、上知道, 在不同的駕駛周期之中，實際的放射因素和放射關(guān)系, 譬如歐洲駕駛周期: ECE15+EUDC, 美國駕駛周期: FTP75, 北京駕駛周期: 北京-1997 和實際的車污染。 </p><p><b>　　1 車測試</b></p><p><b>　　1.1測試器材</b></p><p>　　研究實地的車測試所

9、使用器材包括三份: OTC 氣體分析儀、DATRON系統(tǒng)(DFL 、微星傳感器和軟件包) 和GPS 工作儀器 (圖2) 。</p><p><b>　　圖2 實地測試設(shè)備</b></p><p>　　OTC氣體分析儀能對最緊湊和最準確的5 種氣體(碳氫化合物 、一氧化碳、二氧化碳、氧氣和氮化物)分析識別，分析儀由BAR97/ASM 支持其準確性。氣體分析儀將測試上述所

10、有五種氣體, 和同時顯示空氣對燃料比率(A/F) 。</p><p>　　表2 北京被測試車的簡要情況</p><p>　　DFL流量計結(jié)構(gòu)緊湊,對安裝單位的燃料消耗可以和容易的測量，微星傳感器提供準確, 可靠的快速和遠距離測量。使用技術(shù)根據(jù)多譜勒原理。為DF和微星傳感器的數(shù)據(jù)采集, DATRON系統(tǒng)的軟件包被開發(fā)為流動車型測試。在設(shè)施設(shè)定以后, DATRON系統(tǒng)可以顯示:即時燃料消耗(L

11、/h)，燃料消耗總和(l)，瞬時速度(km/h), 總距離(m) 。</p><p>　　GPS儀器工作和掌上計算機同時可以與北京上空的4-8顆衛(wèi)星相連, 可能記錄車瞬時速度，同樣提供車(緯度、經(jīng)度和高度的) 位置。</p><p>　　1.2 車輛實地實驗 </p><p>　　八輛載客車輛被選中作為測試對象。這些車攜帶有定位儀器、測引擎大小，引擎技術(shù)儀器, 和控

12、制設(shè)備。表2顯示了被測試的車的具體數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　1.3 測試路線</b></p><p>　　測試的路線選擇了北京典型的車行道(圖3), 譬如高速公路:E-F; 主干道: 第2條(H-I), 第3條(D-E)和第4條(F-G)環(huán)行路, 平安大道(K-L),中關(guān)村大道(A- B); 住宅區(qū)車行道: B-C, C-D, G-H, J-K 。整體測試的

13、路線有29.66 公里長，覆蓋了北京4到7個街區(qū)。</p><p>　　圖3 北京車測試的路線</p><p><b>　　1.4 搜集數(shù)據(jù)</b></p><p>　　一輛測試車由地方專業(yè)司機駕駛, 因此這可能減少因不同的司機行為的作用而產(chǎn)生的影響。司機被要求以可能反映都市駕駛的整體駕駛的樣式和在北京的固定的路線上駕駛。司機早晨駕駛, 從早7

14、:30到上午9:00, 下午5:00到下午6:30的車輛擁擠時間, 但并非高峰期間, 從上午11:30到下午1:00 。在實際路面測試中,在用包括歐洲駕駛周期的不同的駕駛周期測試了車的功率: ECE15+EUDC, 美國駕駛周期: FTP75和北京駕駛周期: 北京1997。不同的駕駛周期和不同的車為這次測試提供了平均污染值。</p><p><b>　　2 方法學</b></p>

15、<p>　　數(shù)據(jù)由GPS工作儀器和DATRON系統(tǒng)存放在文本文件, 在每次測量結(jié)束后，數(shù)據(jù)由OTC微星—分析儀轉(zhuǎn)入分析文件。過濾掉不必要的數(shù)據(jù), 包括去除復(fù)制紀錄和非常短的文件。然后, 就時間間隔而論, 我們其次結(jié)合GPS瞬時數(shù)據(jù)(速度、緯度、經(jīng)度和高度), DATRON系統(tǒng)瞬時數(shù)據(jù)(燃料消費、積累燃料消費, 速度, 被積累距離) 和OTC微星分系儀瞬間集中分析數(shù)據(jù)(碳氫化合物、一氧化碳、二氧化碳,氧氣和氮化物)，并做數(shù)據(jù)

16、處理。</p><p>　　SAE手冊(SAE 1996)中描述了碳氫化合物、一氧化碳、二氧化碳、氧氣和氮化物的瞬間放射率(g/s)的標準計算方法。向許多放射率轉(zhuǎn)換—向許多期限轉(zhuǎn)換應(yīng)該是粗略種類集中數(shù)據(jù), 但必須保證報告中所有數(shù)據(jù)有同樣依據(jù)。因為引擎放射在大氣狀態(tài)不穩(wěn)定下測得的, 它對報告放射集中根據(jù)一個粗略依據(jù)似乎很合理。因此, 附錄1為轉(zhuǎn)換準確集中數(shù)據(jù)成大體期限給了轉(zhuǎn)換等式和一個方法。附錄的等式為瞬間放射率(

17、g/s)。</p><p>　　在全程描述放射和燃料消耗用平均車輛排放和燃料消費(Tong,2000)，也可以用基于距離的單位表達: g/km和l/100公里平均放射, 燃料消費因素由等式(1)和等式(2)計算。</p><p>　　平均放射因素（g/km）= （1）</p><p>　　平均燃料消費因素(1/100km)=

18、 （2）</p><p>　　其中e是由附屬的氣體污染物的瞬時放射率, f是瞬時燃料消費率, v是瞬時車速度。</p><p>　　對車污染除全球性分析以外, 我們期待速度, 加速度, 功率需要量, 路等級將被考慮在內(nèi)。所以, 在各種駕駛方法中，同時考慮車的實際功率和引擎應(yīng)力。EPA方法學為MOVES框架提出幾個方法：車的具體功率(VSP)與裝載要求和引擎有關(guān)（Jose，19

19、99）</p><p>　　VSP (kW/ton) 可以使用等式(3)計算：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　其中, v = 速度(m/s), a = 加速度(), h = 高度(m) 。</p><p>　　引擎應(yīng)力與在過去20 秒操作和RPM引擎期間車裝載要求有關(guān)(等式(4))。&l

20、t;/p><p>　　引擎應(yīng)力=RPM索引+（0.08ton/kw）能量算術(shù)平均值 （4）</p><p>　　其中能量算術(shù)平均值=平均() (kW/ton); RPM 索引= 速度t=0/平均速度(整體件); RPM 索引最小值= 0.91</p><p>　　分析中為VSP/負荷類別使用了一組共計60個箱(附錄顯示了界限VSP/引擎壓力) 。加州大

21、學研究計算引擎壓力放射時發(fā)現(xiàn)在另外引擎操作條件下的放射出現(xiàn)相似的功率需要量。</p><p><b>　　3 結(jié)果和討論</b></p><p>　　3.1 全球性分析結(jié)果</p><p>　　在實地測試和實驗室試驗后, 計算了平均車輛排放因素和燃料消耗因素</p><p>　　3.1.1同樣車在不同的駕駛周期的比較&

22、lt;/p><p>　　表3 表示, 同樣車的平均放射因素和燃料消耗因素相比, 僅因駕駛周期的不同而不同。歐洲駕駛周期ECE15+EUDC在中國作為標準駕駛周期, 因此我們認為車在</p><p>　　表3 同類型車在不同駕駛周期的平均放射因素和燃料消耗的比較</p><p>　　表4 各種駕駛周期與ECE15+EUDC駕駛周期的放射因素和燃料消耗增長的比較</p

23、><p>　　ECE15+EUDC駕駛周期內(nèi)有基本的放射因素和基本的燃料消耗因素，表4顯示了放射因素比率和其它駕駛周期的燃料消耗。表4表示, 污染物放射因素和燃料消費因素以ECE15+EUDC駕駛周期通常采取最低值的并且以實際駕駛周期為上限值。</p><p>　　3.1.2 比較同樣品牌車不同的引擎技術(shù)類型之間的差異</p><p>　　表5顯示了不同在引擎技術(shù)類型在

24、同樣品牌車(不同的車之中)比較平均的放射因素和燃料消費因素。</p><p>　　表5 采用不同引擎技術(shù)的桑塔那汽車的放射因素</p><p><b>　　3.1.3 討論</b></p><p>　　通過比較, 我們能發(fā)現(xiàn)同樣車在不同的駕駛周期和用不同的車同樣駕駛周期時，車放射因素是相當不同的。相對ECE15+EUDC駕駛周期的實地測試,污染

25、物一氧化碳、氮化物和碳氫化合物放射因素的增長率分別是-0.42-2.99, -0.32-0.81和-0.11-11；在FTP75測試中, 0.11-1.29, -0.77-0.64和0.47-10.50；北京1997測試中，0.25-1.83, 0.09-0.75和-0.58-1.50。而且，相對ECE15+EUDC駕駛周期的實地測試，燃料消費因素的增長率是0.19-0.53；FTP75, -0.04-0.21；北京1997，0.25-

26、12.66。區(qū)別的一個關(guān)鍵原因是那駕駛周期是促使一輛車放射的重要因素, 譬如相當數(shù)量的低速、加速度、減速和行駛速度, 等等(表6) 。第二個原因是, ECE15+EUDC駕駛周期被看待為標準駕駛周期。所以, 制造商將調(diào)整車引擎適合標準駕駛周期以使新車獲得同類型測試和整合檢查的認同, 因此，車放射因素以ECE15+EUDC駕駛周期為最低。第三個原因是, 1997年，北京1997駕駛周期被開發(fā)了，但不是代表今天駕駛在</p>

27、<p>　　表6 不同駕駛周期的分析</p><p>　　表5 顯示, 新式車(桑塔納)將減少4.44%-58.44%一氧化碳-4.95%-36.79%氮化物、-32.32%-33.89%碳氫化合物和-9.39%-14.29%燃料消耗,而特別的MPI+TWC車減少排放一氧化碳達82.48%-91.76%，氮化物44.87%-92.79%，碳氫化合物90.00%-93/89%和燃料消耗5.44%-10.5

28、5%。這些在路測試結(jié)果證明, 它是根本改型燃氣汽車并且它是改進引擎技術(shù)類型使污染物減少最理想的方式。</p><p>　　應(yīng)當注意到，用不同的駕駛周期和另外車技術(shù)所獲得的車放射因素是相當不同的。當我們想要計算或預(yù)言城市中車的總放射數(shù)額時，我們需要更新北京車的放射因素。否則, 結(jié)果將是不精確的。</p><p>　　3.2 數(shù)值分析結(jié)果</p><p>　　在先前實驗

29、中，VSP被用做檢驗應(yīng)力, 并且本研究計劃在工程學學院集中為減少放射技術(shù)(CE-CERT) 做了很好的執(zhí)行并在加州大學依據(jù)放射估計車負荷。在補充VSP 改進放射估計中，使用了另外一個因素叫引擎應(yīng)力。在遇到了低速和低加速度會產(chǎn)生更低的引擎應(yīng)力，引擎應(yīng)力在關(guān)閉引擎最后20s相對地降低, 并且高引擎應(yīng)力發(fā)生在高速或加速度和和關(guān)閉引擎的最先20s。用共計60臺發(fā)動機為VSP和引擎應(yīng)力的沖擊對車放射VSP/引擎應(yīng)力做研究中發(fā)現(xiàn)有效顯示了車放射特征

30、。數(shù)據(jù)測量了在這項研究中由CE-CERT用60 </p><p>　　圖4 Alto FD%和放射污染率的關(guān)系</p><p>　　臺發(fā)動機研究VSP/發(fā)動機應(yīng)力。圖4, 5, 6, 7和8顯示駕駛百分比的分數(shù)(被省略: FD%) 和污染物(一氧化碳、二氧化碳、氮化物和碳氫化合物) 放射率如同VSP和引擎應(yīng)力的作用。</p><p>　　圖5 Fukang FD%

31、和放射污染率的關(guān)系</p><p>　　圖6 Jetta FD%和放射污染率的關(guān)系</p><p>　　圖7 Jeep FD%和放射污染率的關(guān)系</p><p>　　總之, 當車輛增多, 行駛的分數(shù)在更低的條件(第0-19)時的類別增量。表7 說明發(fā)行(百分比) 用不同的引擎音放射數(shù)額(低重音: 引擎重音從1.6 到3.1 (第0-19); 減輕重音: 引擎重音

32、從3.1 到7.8 (第20-39); 高重音: 引擎重音從7.8 到12.6 (第40-59)) 。</p><p>　　圖8 Petrol FD%和放射污染率的關(guān)系</p><p>　　在數(shù)據(jù)分析和演算以后, 我們能發(fā)現(xiàn)駕駛的分數(shù)(%) 用不同的車相似, 但放射率是相當不同的。進一步更多, 我們能發(fā)現(xiàn)駕駛的最大的分數(shù)出現(xiàn)在11, 并且放射率在適度引擎重音有時更加高級比在低引擎重音。容

33、器放射數(shù)額不僅與容器放射率有合作關(guān)系, 而且與駕駛的分數(shù)(FD%) 。雖然駕駛的最大的分數(shù)位于容器11, 最大的污染放射數(shù)額是車在低速和低加速度在操作時產(chǎn)生的，熄火前最后20s 是相對降低地。這意味著, 車駕駛方式的改進不是最理想和必要的。</p><p>　　表7 不同引擎應(yīng)力下的放射百分比</p><p>　　通過車的實際駕駛的分析, 我們在北京用不同的發(fā)動機能建立不同的車放射率的數(shù)據(jù)

34、庫。數(shù)據(jù)可能并且得出從語氣放射模型, 譬如CMEM (全面modals 放射模型), IVE (國際車放射) 模型數(shù)據(jù)庫。最好使用任命的城市的數(shù)據(jù)庫為模型計算任命的城市的放射因素, 結(jié)果將是更多緊挨現(xiàn)實世界放射因素和將改進模型的可靠性。</p><p><b>　　4 結(jié)論</b></p><p>　　同樣車在不同的駕駛周期將出現(xiàn)不同的車放射因素。實地測試中，相對EC

35、E15+EUDC駕駛周期, 污染物一氧化碳放射因素的增長率, 氮化物和碳氫化合物是-0.42-2.99,-0.32-0.81和-0.11-11；在FTP75測試中分別是0.11-1.29, -0.77-0.64 和0.47-10.50；北京1997測試是0.25-1.83, 0.09-0.75和-0.58-1.50。而且, 在ECE15+EUDC駕駛周期，燃料消耗的增長率0.19-0.53；在FTP75中是-0.04-0.21；北京19

36、97是0.25-12.66 。</p><p>　　與燃氣汽車比較, 新式車和MPI+TWC車的污染放射因素減少到另外程度。新式車(桑塔納)減少24.44%-58.44%一氧化碳、-4.95%-36.79%氮化物、-32.32%-33.89% 碳氫化合物和-9.39%-14.29% 燃料消耗,特別是那MPI+TWC 車，減少一氧化碳82.48%-91.76%, 氮化物44.87%-92.79%,碳氫化合物 90.

37、00%-93.89%和燃料消耗5.44%-10.55% 。這些在路測試結(jié)果證明, 它是根本改型燃氣汽車并且它是污染物的減少最理想的方式改進引擎技術(shù)類型。</p><p>　　在對車的數(shù)據(jù)分析以后, 發(fā)現(xiàn)用不同的車駕駛的分數(shù)(%)很相似, 但放射率是相當不同的。此外, 我們能發(fā)現(xiàn)駕駛的最大的分數(shù)出現(xiàn)在11, 并且放射率在適度引擎應(yīng)力有時比在低引擎應(yīng)力更高。容器放射數(shù)額不僅與容器放射率有合作關(guān)系, 而且與駕駛的分數(shù)(

38、FD%) 。雖然駕駛的最大的分數(shù)位于11, 最大的放射數(shù)額總不是在11, 有時在12，雖然適度負荷擁有相對地高放射率, 放射數(shù)額在適度引擎應(yīng)力時只占大約0.85%-8.70% 。原因是, 在北京，駕駛的分數(shù)(FD%) 在適度引擎應(yīng)力和低應(yīng)力分別約1%和99%, 但在美國加利福尼亞，他們將是大約20% 和80% (史蒂文2002) 。這表明車操作的在低速和低加速度在操作和熄火前最后20s是相對地降低。這意味著, 車駕駛方式的改進不是最理想

39、和必要的。</p><p>　　值得注意的是,只有五輛車收集數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)展示駕駛周期和車技術(shù)車對污染放射的關(guān)系。進一步數(shù)據(jù)應(yīng)該在不同類型的多輛車上在適當?shù)牟煌胤今{駛收集。</p><p><b>　　附錄: </b></p><p>　　1.車在使用汽油時的放射計算g/s：</p><p>　　車在燃燒汽油時，一氧化碳、

40、碳氫化合物和氮化物的污染放射率由以下等式計算:</p><p><b>　　由以上各式得：</b></p><p>　　其中p是燃燒度，單位/L；是一氧化碳的分子量，值為28.01; 是二氧化氮（X氧化氮）的分子量，值為46.01; 是碳氫化合物的分子量，值為13.88; 是尾氣平均分子量; A/F是空氣和燃料比率; K是非標準狀態(tài)和標準狀態(tài)的比值; 是一氧化碳標準

41、狀態(tài)下的含量(%);是氮化物在標準狀態(tài)下的含量(ppm) ; 是碳氫化合物在標準狀態(tài)下的含量(ppm);是氧氣標準狀態(tài)下的含量(%) ; 是二氧化碳在標準狀態(tài)下的含量(%);是氫氣在標準狀態(tài)下的含量(%); y = H/C是測試原子比率:</p><p>　　2. 承擔界限被VSP/引擎應(yīng)力限定 (James?Lents 2002) </p><p>　　下表是60組發(fā)動機的VSP/應(yīng)力關(guān)

42、系</p><p><b>　　參考: </b></p><p>　　[ 1]付 L x, 郝J M, 何D Q 等2001 年。中國交通工具的污染評估[J ] ?？諝夂蛷U物管理協(xié)會, 51 學報: 658-668 。</p><p>　　[ 2]王Q D, 何K B, 李?T J 等2002 年。北京控制從車輛排放污染的戰(zhàn)略[M ] 。中國都

43、市路運輸和綠化能承受的汽車工業(yè) (張X. 編輯) 。北京: 中國環(huán)境科學出版。</p><p>　　[ 3]SAE 1996 年。小公共引擎測量氣體尾氣放射的試驗過程[M ] 。SAE J1088 FEB93, 1996 SAE 手冊, 1: 材料、燃料、放射和噪聲。汽車工程師的社會。</p><p>　　[ 4]Tong H Y, 黃W T, 陳 C S 2000 年。在路機動車放射和燃

44、料消費在都市駕駛的情況[J ] ?？諝夂蛷U物管理協(xié)會, 50 學報: 543-554 。</p><p>　　[ 5]Jose Luis Jimenez-Palacios 1999 年。TILDAS系統(tǒng)測試機動車載荷與放射[D ] 。Ph D 學術(shù)論文。麻省理工學院。54-61</p><p>　　[ 6]Steven H C 2002 年。真實世界的車放射: 第十一在路車污染放射會議的總