机动车污染排放模型研究综述

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1、机动车污染排放模型研究综述过去几十年，为了掌握机动车污染排放的规律和特征，向决策者提供科学有效的机动车污染控制措施，研究者们致力于研究机动车污染物排放的物化原理和影响机动车污染的主要因素，并据此建立多种尺度的机动车排放模型，以模拟城市区域或者街道的污染物排放。为了分析机动车的瞬态排放特征，目前的机动车排放模型研究正逐渐从宏观向微观发展，排放测试方法注重获取逐秒的排放数据，排放模型模拟的时间尺度和空间尺度逐步趋向微观。此外，机动车模型研究正趋向与交通模型进行耦合，从而揭示机动车在实际道路交通流中的排放特

2、征。从机动车排放的主要影响因素、机动车排放测试、机动车排放因子模型及机动车排放清单等4个方面综述了国内外机动车排放研究现状和发展动向，对比并评价各种机动车排放模型方法的优缺点和适用范围，对我国的机动车排放模型发展方向进行了展望。机动车污染排放模型研究的主旨是建立机动车污染排放与其影响因素之间的数学关系或物理关系。首先，研究者根据机动车污染物排放的物理化学原理，借助各种测试手段，对影响机动车污染排放的主要因素进行判断和识别。然后，针对所识别的主要影响因素，设计机动车污染排放测试方案，对在各影响因素作用下

3、机动车的排放进行测试。在获取样本足够的测试数据之后，通过数学统计和物理分析等方法描述机动车在各影响因素作用下的排放特征和规律，并据此构建机动车污染排放模型。1机动车污染排放的影响因素机动车的污染排放水平不仅由机动车的发动机技术和污染控制技术等自身条件所决定，还受道路状况和行驶状态等外部因素影响。影响机动车污染排放水平的因素还包括机动车维护水平、驾驶员驾驶习惯、空调使用状况、油品质量、环境温度等。根据各影响因素的特征，可将其归纳如下。(1)与机动车技术相关的影响因素，包括发动机技术和尾气控制技术，以及机

4、动车重量和发动机排量等参数。机动车技术相关的影响因素直接决定机动车污染排放水平。先进技术的普及极大地降低了机动车污染排放水平。例如，电子燃油喷射+三元催化转化器(TWC)技术仅为化油器技术污染排放水平的10％～20％[1]。(2)与机动车使用相关的影响因素，包括累计行驶里程和维护状况等。研究发现，机动车的污染排放水平会随行驶里程增加而不断劣化[2-3]，并且如果车况维护不佳，部件调整不当，行驶里程较少的车辆也会出现排放严重超标的情况。(3)与机动车行驶状态相关的影响因素，包括机动车启动方式(冷启动或热

5、启动)、机动车平均车速、机动车负载、机动车运行模式(加速、减速、或怠速)、爬坡等。理论上，机动车排放量跟油耗、空燃比和催化剂温度等参数有关。富燃情况下，催化剂效率降低，CO和HC的氧化不充分，致使机动车排放高于正常行驶状态。机动车在加速、爬坡及使用空调时，会导致发动机在富燃状态下运行，致使污染排放增加。驾驶员行为也会影响机动车排放，激进的开车行为将导致富燃和排放增加[4-6]。研究者做了大量实验，研究机动车各种行驶状态对排放的影响[7-9]。机动车在刚启动时，尾气控制装置内的催化剂尚未达到最佳温度，并

6、且为了避免发动机在预热阶段熄火，将汽车发动机控制在富燃状态，因此机动车在启动后的几分钟内通常产生较高的污染物排放。目前的排放因子计算模式通常将启动排放从其他行驶状态的排放分离出来而单独进行测试和计算。机动车行驶状态的特征参数纷繁复杂，如何确定并模拟行驶特征对排放的影响，成为整个机动车排放模型研究中的难点。为简化问题，研究者通常会选择一个或几个与机动车排放关联最为密切的参数来近似代表机动车的行驶特征，这类参数被研究者定义为“代用参数”。例如，MOBILE模型的“代用参数”为平均速度，速度一加速度矩阵方法

7、的“代表参数”为速度和加速度。这种使用“代用参数”的方法一方面使模拟简化，另一方面使模拟结果失去一定的准确性。(4)油品质量、环境温度和湿度等因素。油品质量直接影响机动车的污染排放。目前，欧洲和美国等已做了大量研究，分析油品质量对不同技术类型车辆污染物排放的影响[10-12]。EPA发现，在50～80ºF，CO和HC的排放是随温度降低而升高的。低于50ºF下时，污染物的排放随温度的降低呈非线性增加。一些机动车排放模型都考虑了环境温度。2机动车排放研究的测试方法目前研究的机动车污染排放测试方法主要分为实

8、验室测试和实际道路测试。前者包括台架测试；后者包括隧道实验、遥感测试和车载测试。4种测试具有不同的功能，各有自己的优势，可满足不同的研究需要。台架测试：由于台架测试在实验室中进行，研究者可以控制各种实验条件，实验的可重复性较好，因此台架测试仍然被认为是最可靠的确定机动车排放因子的方法。被测机动车在底盘测功机上按照某一设定工况(通常为标准工况)行驶，同时所排放的污染物被测试系统收集。欧美和日本等国家都先后建立起自己的标准排放测试程序。台架测试的主要缺点是系