第 １６ 卷　 第 ２ 期２０１８ 年 ４ 月

实验科学与技术Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

Ｖｏｌ1049008 １６ Ｎｏ1049008 ２Ａｐｒ1049008 ２０１８

轻型汽油车不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放特性研究丁嘉磊 １ꎬ２ꎬ 张铁臣 １ꎬ 高俊华 ２ꎬ 杨正军 ２

(１ 河北工业大学 能源与环境工程学院ꎬ 天津 北辰区 ３００４００ꎻ ２ 中国汽车技术研究中心ꎬ 北京 大兴区 １００１７６)

摘要　 在四驱底盘测功机上利用超低轻型汽油车定容取样分析系统和羰基类采样分析设备ꎬ 该文对轻型汽油车不同工

况下非甲烷有机气体 (ＮＭＯＧ) 的排放特性进行了研究ꎬ 试验包括 ＮＥＤＣ ＷＬＴＰ 和 ＦＴＰ７５ 三种基本工况ꎮ 研究结果表明ꎬ三种工况下ꎬ 污染物种类数量关系为 ＮＥＤＣ gt ＷＬＴＰ gt ＦＴＰ７５ꎬ ＮＭＯＧ 的排放质量大小关系为 ＮＥＤＣ gt ＦＴＰ７５ gt ＷＬＴＰꎻ 且无

论哪种工况ꎬ 第一阶段 ＮＭＯＧ 的排放所占总工况的质量比均大于该工况的其他阶段ꎻ 轻型汽油车在三种工况下ꎬ 均有

ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮生成ꎬ 且是占 ＮＭＯＧ 排放物比重较大的四种主要污染物ꎮ关　 键　 词　 定容取样分析系统ꎻ 羰基类ꎻ 非甲烷有机气体ꎻ 工况ꎻ 污染物

中图分类号　 ＴＫ４１７ 文献标志码　 Ａ ｄｏｉ１０1049008 ３９６９ ｊ1049008 ｉｓｓｎ1049008 １６７２ － ４５５０1049008 ２０１８1049008 ０２1049008 ００７

Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ＮＭＯＧ Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｌｉｇｈｔ －ｄｕｔｙ ＧａｓｏｌｉｎｅＶｅｈｉｃｌｅｓ ｕｎｄｅｒ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｗｏｒｋ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ

ＤＩＮＧ Ｊｉａｌｅｉ １ꎬ２ꎬ ＺＨＡＮＧ Ｔｉｅｃｈｅｎｇ １ꎬ ＧＡＯ Ｊｕｎｈｕａ ２ꎬ ＹＡＮＧ Ｚｈｅｎｇｊｕｎ ２

(１ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ Ｂｅｉｃｈｅｎ ３００４００ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ２ Ｃｈｉｎａ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒꎬ Ｄａｘｉｎｇ １００１７６ꎬ Ｃｈｉｎａ)

Ａｂｓｔｒａｃｔ　 Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｋｅｓ ａ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｎｏｎ￣ｍｅｔｈａｎｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｇａｓ (ＮＭＯＧ) ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉ￣ｔｉｏｎｓ ｕｓｉｎｇ ｕｌｔｒａ － ｌｏｗ ｌｉｇｈｔ － ｄｕｔｙ ｇａｓｏｌｉｎｅ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｖｏｌｕｍｅ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｃａｒｂｏｎｙｌ ｇｒｏｕｐ ｓａｍｐｌｉｎｇꎬ ａｎａｌｙｓｉｓｅｓ ｅｑｕｉｐ￣ｍｅｎｔｓ ｉｎ ４ＷＤ ｃｈａｓｓｉｓ ｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒ ａｎｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌｉｇｈｔ－ｄｕｔｙ ｇａｓｏｌｉｎｅ ｖｅｈｉｃｌｅｓꎬ ａｎｄ ｔｅｓｔｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ＮＥＤＣꎬ ＷＬＴＰ ａｎｄ ＦＴＰ７５ｔｈｒｅｅ ｂａｓｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙꎬ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｏｆ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｕｎｄｅｒ ｔｈｒｅｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｗｏｒｋｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｉｓ ＮＥＤＣ gtＷＬＴＰ gt ＦＴＰ７５ꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ＮＭＯＧ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｑｕａｌｉｔｙ ｓｉｚｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｉｓ ＮＥＤＣ gt ＦＴＰ７５ gt ＷＬＴＰ Ｉｎ ｅｉｔｈｅｒ ｃａｓｅꎬ ｔｈｅｍａｓｓ ｒａｔｉｏ ｏｆ ＮＭＯＧ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｓｔａｇｅ ｔｏ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｉｓ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｓｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎＵｎｄｅｒ ｔｈｒｅｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓꎬ ｔｈｅ ｌｉｇｈｔ－ｄｕｔｙ ｇａｓｏｌｉｎｅ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｇｅｎｅｒａｔｅ ＮＭＨＣꎬ ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅꎬ ａｃｅｔａｌｄｅｈｙｄｅꎬ ａｎｄ ａｃｅｔｏｎｅꎬ ａｒｅ ｔｈｅ ｆｏｕｒｍａｉｎ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ ｆｏｒ ａ ｌａｒｇｅ ｐｒｏｐｏｔｉｏｎ ｏｆ ＮＭＯＧ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓꎮ

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ　 ｃｏｎｓｔａｎｔ ｖｏｌｕｍｅ ｓａｍｐｌｉｎｇ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｙｓｔｅｍꎻ ｃａｒｂｏｎｙｌ ｃｌａｓｓꎻ ｎｏｎ￣ｍｅｔｈａｎｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｇａｓꎻ ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎꎻ ｐｏｌｌｕ￣ｔａｎｔｓ

收稿日期 ２０１６－０７－２８ꎻ 修改日期 ２０１６－０９－２０基金项目 河北省自然科学基金(Ｅ２０１３２０２１２７)ꎮ作者简介 丁嘉磊(１９９２－)ꎬ 女ꎬ 硕士ꎬ 主要从事汽车排放与控制方面的研究ꎮ通讯作者 张铁臣(１９７２－)ꎬ 男ꎬ 副教授ꎬ 主要从事动力机械及工程方面的研究ꎬ ｚｈａｎｇｔｉｅｃｈｅｎ １６３1049008 ｃｏｍ

　 　 非甲烷有机气体(ＮＭＯＧ) 是指总有机气体

(ＴＯＧ) 中除甲烷(ＣＨ ４)以外的气体ꎮ 轻型汽油车

尾气中的 ＮＭＯＧ 排放物ꎬ 根据美国联邦环保署

(ＥＰＡ) 的定义ꎬ 它主要是非甲烷总烃(ＮＭＨＣ)和羰基化合物(醛 酮类ꎬ ＯＨＣ)的总和 [１]ꎮ ＮＭＨＣ是光化学臭氧及光化学二次污染物的最重要的前

体污染物之一ꎬ 而近地面臭氧浓度过高将不利于

人类生存及生态环境的发展 [２ － ４]ꎮ 醛 酮类化合

物(统称为羟基化合物)属于挥发性有机化合物之

一ꎬ 极易散发在空气中ꎻ 羟基化合物既是空气中

碳氢化合物光化学反应的产物mdashmdashmdash光化学烟雾ꎬ

又是产生自由基 臭氧 过氧硝基化合物(ＰＡＮ)的前驱物ꎬ 而且许多羟基化合物又是其他有机化

合物降解的中间产物ꎬ 如甲醛是众多脂肪烃降解

的中间产物之一 [５ － ７]ꎻ 由于羟基化合物具有羟基

宫能团ꎬ 使此类化合物比其他类似组成的化合物

拥有较高的化学活性ꎻ 醛酮类化合物的种类甚多ꎬ并非每一种化合物都具有强的毒性ꎬ 分子量越小

毒性越强ꎬ 能对人体造成伤害ꎬ 可强烈刺激眼呼吸器官和皮肤等 [８ － ９]ꎮ

由于目前世界环境问题日趋严重ꎬ 汽车尾气

的排放给我国能源供给和环境污染造成了极大地

第 １６ 卷　 第 ２ 期 丁嘉磊ꎬ 等 轻型汽油车不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放特性研究

压力ꎬ 随着京六草案的提出ꎬ 对排放污染物及其

限值也提出了新的要求ꎬ ＮＭＯＧ 也是首次出现在我

国排放标准中ꎬ 因此本文对轻型汽油车不同工况

下 ＮＭＯＧ 的排放特性进行了研究ꎮ

１　 测试条件与方法

１1049008 １　 测试条件

试验用的是 ２ 辆国Ⅴ排放水平的美系车ꎬ 主要

参数如表 １ 所示ꎻ 试验车使用的燃油均为同一批次

的 ９２ 京 Ⅴ 汽油ꎻ 试验工况为 ＮＥＤＣ ＷＬＴＰＦＴＰ７５ 三种工况 [１０ － １３]ꎬ 其主要基本特征如表 ２ 所

示ꎮ 为了保证试验结果的准确性ꎬ 每种工况分别

进行两次平行采样分析ꎮ表 １　 轻型车技术参数

项目参数

车辆 １ 车辆 ２

变速器形式 ＡＴ ＡＴ

发动机类型 直喷(ＧＤＩ) 直喷(ＧＤＩ)

排量 １1049008 ５ Ｌ １1049008 ５ Ｌ

驱动方式 前驱(ＦＷＤ) 前驱(ＦＷＤ)

当量惯量 １ ４７０ ｋｇ １ ２５０ ｋｇ

表 ２　 不同运转循环的主要基本统计特征比较

名称 时间 ｓ 里程 ｋｍ平均

车速 ｋｍ1048944ｈ － １

最大

车速 ｋｍ1048944ｈ － １

最大

减速度 ｍ1048944ｓ － ２

最大

加速度 ｍ1048944ｓ － ２

怠速时间

比例

ＮＥＤＣ １ １８０ １１1049008 ０１ ３３1049008 ６８ １２０ １1049008 ３９ １1049008 ０４ ２４1049008 ８０

ＷＬＴＰ １ ８００ ２３1049008 ２７ ４６1049008 ５４ １３１1049008 ３ １1049008 ５ １1049008 ６７ １３1049008 ２０

ＦＴＰ７５ １ ８７４ １７1049008 ７７ ３４1049008 １ ９１1049008 ２ １1049008 ７８ １1049008 ７８ １９1049008 ４０

１1049008 ２　 测试方案

使用的采样装置是依据美国环境保护总局

ＥＰＡ 对 ＮＭＯＧ 污染物的采集要求 [１]ꎬ 结合实验室

现有设备ꎬ 自行设计建立的ꎮ 整体系统采样流程

如图 １ 和图 ２ 所示ꎮ实验室现有采样装置 北京卡达克轻型车排

放实验室配置的超低轻型汽油车定容取样分析系

统(ＨＯＲＩＢＡ 公司ꎬ 日本) ＥＣＤＭ － ４８Ｌ － ４ＷＤ 型

四驱底盘测功机(ＭＡＨＡꎬ 德国) ＳＦＴＰ 汽车低温

排放环境试验仓及低温预置间系统( ＩＭＴＥＣＨꎬ 德

国)ꎮ 定容取样分析系统又分为三大系统 排气分

析系统(ＭＥＸＡ －７４００ＬＥ) 定容取样系统 (ＣＶＳ －

７４００Ｓ)和控制系统(ＶＥＴＳ － ７０００ＮＴ)ꎮＯＨＣ 采样的主要结构部件包括质量流量计

(ＭＦ４０００ 系列ꎬ 矽翔微机电系统有限公司ꎬ 美

国) 气体流量计(Ｂｉｏｓ －Ｄｅｆｅｎｄｅｒ５１０ꎬ 美国) 带

开关的三通阀 通用型空气采样泵(２２４ － ＰＣＸＲ８ － Ｓ

型ꎬ 美国 ＳＫＣ) 电源 涂敷 ２ꎬ ４ － 二硝基苯肼

(ＤＮＰＨ)吸附柱(ＧＬ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ 日本) 除臭氧柱

(ＧＬ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ 日本) 流量无纸记录显示仪 连

接管ꎬ 其采样连接方式如图 ３ 所示ꎮ

图 １　 实验装置系统图

图 ２　 轻型车 ＮＭＯＧ 的采集总体布置图

图 ２ 中ꎬ ＤＡＦ 为稀释空气滤清器ꎬ ＣＦＶ 为临

界流量文杜里管ꎬ ＭＣ 为混合室ꎬ ＴＴ 为传输管路ꎬＢＬ 为鼓风机ꎬ ＤＴ 为稀释通道ꎬ ＣＳ 为旋风分离器ꎮ

轻型车进行尾气检测时ꎬ 将汽车绑定在四驱

底盘测功机上ꎬ 用尾气管连接轻型车排气管进行

尾气采集ꎮ 尾气将与过滤后的空气进行一定比例

的稀释后ꎬ 通过定容取样系统进行采样分析ꎮ 由

于高沸点的 ＨＣ 在采样过程中会凝结ꎬ 为避免这个

问题ꎬ 应对采样管路加热ꎮ 在线实时测量 ＮＭＨＣ

1048944１３1048944

实验科学与技术 ２０１８ 年 ４ 月

排气时应加热到 １２７degＣ 左右ꎮ 采集醛 酮类污染

物ꎬ 是用连接管一端连接定容取样系统 ＣＶＳ －７４００Ｓ 稀释通道上的一个采样口ꎬ 另一端连接到采

样装置ꎬ 如图 ３ 和图 ４ 所示ꎮ 尾气在装置中依次通

过颗粒物过滤器 稀释通道 除臭氧管 三通阀ＤＮＰＨ 吸附柱 质量流量计ꎬ 并利用采样泵控制采

气流速ꎬ 保持在预定流速 １ Ｌ ｍｉｎ 左右ꎻ 采集到的

样品标准应高于吸附柱中醛酮类污染物的背景浓

度和低于涂敷在吸附柱中的 ＤＮＰＨ 摩尔数 [１４]ꎮ 之

后采用固体吸附法ꎬ 根据在酸性条件下ꎬ 醛酮类

化合物能够与 ２ꎬ ４ －二硝基苯肼 (ＤＮＰＨ) 发生衍

生化反应ꎬ 生成稳定的化合物ꎬ 如式(１)所示ꎮ 将

吸附柱用色谱纯乙腈淋洗后ꎬ 用四元梯度分离条

件下的 ＨＰＬＣ 通过二极管检测器对淋洗液进行检

测ꎬ 测定淋洗液中醛酮类污染物的浓度ꎬ 从而利

用计算公式推断出轻型车一定工况下相对应的醛

酮类污染物排放浓度ꎮ 此方法可同时测定尾气中

的甲醛 乙醛 丙酮 丙烯醛 丙醛 丁烯醛 丁

醛 苯甲醛 异戊醛 戊醛 ｏ － 苯甲醛 ｍ ＋ ｐ －苯甲醛己醛 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛 １５ 种化合物ꎮ 此

方法不受被测物质沸点及状态的影响ꎬ 具有较高

的分离度ꎬ 且操作简单ꎬ 是一种理想的采样分析

方法ꎬ 试验仪器 ＨＰＬＣ 的设备参数及使用条件如

表 ３ 所示ꎮ

1050448ＲＣＨＯ1048944Ｈ ２ＮＮＨ

ＮＯ ２

ＮＯ ２ rarr ＣＮＮＨ

Ｈ

1050448

ＮＯ ２

ＮＯ ２darr＋Ｈ ２Ｏ (１)

　　 　 　 (ａ) 装置位置　 　 　 　 　 　 　 (ｂ) 实物布置图

图 ３　 ＯＨＣ 采样装置位置及实物布置图

图 ４　 ＲＨＯ 采样布置图

表 ３　 ＨＰＬＣ 的设备参数及使用条件

项目 使用条件 设备参数

ＨＰＬＣＡｇｉｌｅｎｔ１２６０ 型ꎬ 配有自动进样器 二极管

阵列检测器

工作波长 １９０ ~ ９５０ ｎｍ

色谱柱Ｐｏｒｏｓｈｅｌｌ ＥＣ － Ｃ１８ 柱 ( ４1049008 ６ ｍｍ times ５０ ｍｍꎬ２1049008 ７ μｇ)

保护柱Ｅｃｌｉｐｓｅ ＸＤＢ － Ｃ１８ 保 护 柱 ( ４1049008 ６ ｍｍ times

１２1049008 ５ ｍｍꎬ ５ μｇ)

流动相乙腈和水ꎬ 梯度淋洗ꎮ 流动相滤膜过滤ꎬ 超

声波脱气ꎮ

进样量 ５ μＬ

流动相流速 ０1049008 ９ ｍＬ ｍｉｎ

柱温 ３０degＣ

２　 结果与分析

２1049008 １　 不同工况各个阶段的排放特性研究

为了比较不同工况对轻型车排放特性的影响ꎬ对各个阶段的排放情况进行了测试ꎬ 对各个阶段

的排放结果进行分析ꎬ 得到 ３ 种工况下各个阶段的

排放特性ꎮ２1049008 １1049008 １　 ＮＥＤＣ 工况

ＮＥＤＣ 工况下的测试结果如图 ５ 所示ꎮ由图 ５ 可知ꎬ 汽油车 ＮＥＤＣ 工况下主要有

ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮 丙醛 丁烯醛 苯甲

醛 ｍ ＋ ｐ 苯甲醛 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛这 ９ 种污染

物ꎮ ＮＭＯＧ 中除丙醛这种污染物外ꎬ 其他物质

ＥＣＥ 阶段的比排放量均明显大于 ＥＵＤＣ 阶段ꎮＥＣＥ 阶段的排放物浓度大于 ＥＵＤＣ 阶段的主

要原因为 １) 汽油机冷起动时ꎬ 进气流量小ꎬ 温

度低ꎬ 汽油雾化条件差ꎬ 同时很容易形成各缸混

合气浓度不一致ꎮ 为保证发动机的可靠性ꎬ 需要

在起动阶段对混合气进行加浓ꎬ 这样ꎬ 在冷起动

阶段形成了燃料较浓 温度较低 混合气均匀性

较差的局面ꎮ 这些都对燃料的充分燃烧不利ꎬ 因

此产生了大量的未燃 ＨＣꎬ 而未燃 ＨＣ 是导致

ＮＭＯＧ 产生的重要因素ꎮ 所以ꎬ 起动阶段造成了

ＮＭＯＧ 的大量排放ꎮ ２) 由于汽油车燃烧室中的主

1048944２３1048944

第 １６ 卷　 第 ２ 期 丁嘉磊ꎬ 等 轻型汽油车不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放特性研究

(ａ) 车辆 １ＮＥＤＣ 工况第 １ 次实验

(ｂ) 车辆 １ＮＥＤＣ 工况第 ２ 次实验

(ｃ) 车辆 ２ＮＥＤＣ 工况第 １ 次实验

(ｄ) 车辆 ２ＮＥＤＣ 工况第 ２ 次实验

图 ５　 ＮＥＤＣ 各阶段各种物质排放量占整个工况的百分比

要零件 润滑系及冷却系刚起动时不能立即达到

正常工作的温度ꎬ 需要一个怠速过程ꎬ 其主要特

点是转速低ꎬ 节气门开度小ꎬ 供油量少ꎮ 此时通

过加大喷油量的方法来加浓混合气ꎬ 从而使燃烧

具有较高的稳定性ꎮ 但高浓度的混合气ꎬ 会产生

不良的雾化ꎻ 而较小的节气门开度也会导致残余

废气的增加ꎬ 这种情况导致燃烧缓慢或不完全燃

烧的现象产生ꎬ 甚至出现间接着火的现象 [１５]ꎮ通过测试 ＮＭＯＧ 中的排放物占比ꎬ 可知 ＥＣＥ

阶段 ＮＭＨＣ 是 ＮＭＯＧ 排放物中的主要物质ꎬ 占整

个排放总质量的 ８６ ~ ９２ ꎬ ＯＨＣ 所占比例最多

不到 １５ ꎮ 由于 ＯＨＣ 占 ＮＭＯＧ 比例太少ꎬ 将 ＥＣＥ阶段 ＯＨＣ 物质单独分析ꎬ 可知主要产生的前 ６ 种

ＯＨＣ 类污染物质量百分比由多到少依次为丁烯醛丙酮 甲醛 乙醛 丙醛和 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛ꎬ其占 ＯＨＣ 百分比分别为 ３３1049008 ２ ~ ４１1049008 ９ １６1049008 ５ ~

２０1049008 ５ １６1049008 ３~２０1049008 １ ９1049008 ８~１１1049008 ０ ５1049008 ５ ~

１１1049008 ６和 ２1049008 ８ ~ ４1049008 ７ ꎬ 其他 ＯＨＣ 类污染物总质

量百分比不超过 ３1049008 １ ꎮ测试 ＥＵＤＣ 阶段 ＮＭＯＧ 排放物的占比ꎬ 可知

ＥＵＤＣ 阶段汽车排放物已处于稳定状态ꎬ ＮＭＨＣ 所

占质量百分比明显降低ꎬ 车辆 ２ 甚至没有 ＮＭＨＣ的生成ꎮ 两辆车产生这样不同的结果ꎬ 可能是由

于车辆 １ 的当量惯量大于车辆 ２ꎬ 但整体的排放规

律是一致的ꎮ ＥＵＤＣ 阶段最多的排放物是丙醛和丁

烯醛ꎬ 分别占 ＮＭＯＧ 的 ３０左右ꎮ２1049008 １1049008 ２　 ＷＬＴＰ 工况

ＷＬＴＰ 工况下的测试结果如图 ６ 所示ꎮ从图 ６ 中可知ꎬ 低速阶段汽油车排放物种类和

排放物比排放量均大于其他阶段(车辆 ２ 第二次试

验中的 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛例外)ꎮ 其原因是 ＮＭＯＧ排放物的来源主要有未燃 ＨＣ 燃料添加剂以及润

滑油三部分ꎬ 其中未燃 ＨＣ 占主要部分ꎮ 对于汽油

机ꎬ 冷起动阶段需要较浓的混合气来保证顺利起

动ꎬ 这本身增加了未燃 ＨＣꎻ 同时缸内燃烧温度较

低ꎬ 也不利于燃料的充分燃烧ꎮ 另外ꎬ 三元催化

转化器需要一定的温度和当量比ꎬ 过量空气系数

才能良好地工作ꎮ 冷启动阶段ꎬ 催化器的温度远

远达不到工作要求ꎬ 这使得催化器的工作效率大

打折扣 [１６]ꎮ 因此较浓的混合气以及较低的催化器

效率造成初始时刻 ＮＭＨＣ 及醛 酮类污染物在第 １个阶段比排放量大于其他 ３ 个阶段ꎮ

1048944３３1048944

实验科学与技术 ２０１８ 年 ４ 月

(ａ) 车辆 １ＷＬＴＰ 工况第 １ 次实验

(ｂ) 车辆 １ＷＬＴＰ 工况第 ２ 次实验

(ｃ) 车辆 ２ＷＬＴＰ 工况第 １ 次实验

(ｄ) 车辆 ２ＷＬＴＰ 工况第 ２ 次实验

图 ６　 ＷＬＴＰ 各阶段各种物质排放量占整个工况的百分比

测试汽油车 ＷＬＴＰ 工况下低速 中速 高速和超高速 ４ 个阶段的排放物占比ꎬ 可知 ４ 个阶段均有的主要污染物为 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮 丁烯醛和 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛ꎻ 丙醛和丁醛只有在低速阶段才出现ꎬ 超高速阶段偶尔也会有丁醛产生ꎮ

在低速阶段 ＮＭＨＣ 仍是 ＮＭＯＧ 排放物中主要

污染物ꎬ 排放质量比占 ９１1049008 ９ ~ ９６1049008 １ ꎬ ＯＨＣ 总的质量比不大于 １０ ꎮ 而这 １０的 ＯＨＣ 污染物中所占百分比较大的分别是甲醛 乙醛 丙酮和丁醛ꎮ 中速 高速这两个阶段 ＮＭＯＧ 中污染物质量百分比较高的分别是 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛和丙酮ꎬ但 ＮＭＨＣ 相较于低速阶段在 ＮＭＯＧ 中所占的比重有所降低ꎻ 同低速阶段相似ꎬ 超高速阶段 ＮＭＨＣ的排放质量比又有所提高ꎬ 占 ＮＭＯＧ 总污染物的

６７1049008 ０ ~ ９２1049008 ９ ꎬ ＯＨＣ 占的比重为 ７1049008 １ ~ ３３ ꎬ但此阶段 ＯＨＣ 中无丙醛生成ꎬ 且甲醛 乙醛 丙酮 丁烯醛与 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛占 ＯＨＣ 的比重相差不是很大ꎮ２1049008 １1049008 ３　 ＦＴＰ７５ 工况

ＦＴＰ７５ 工况下的测试结果如图 ７ 所示ꎮ由图 ７ 可知ꎬ ＦＴＰ７５ 工况下ꎬ 冷起动 瞬态

热起动三个阶段中共有的 ＮＭＯＧ 主要污染物有甲醛 乙醛和丙酮ꎻ ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛则出现的规律不太稳定ꎬ 冷起动阶段还包含 ＮＭＨＣ 和丙醛ꎻ热起动阶段偶尔也会存在 ＮＭＨＣ 这种污染物ꎮ

与 ＮＥＤＣ 工况和 ＷＬＴＣ 工况相比ꎬ ＦＴＰ７５ 工况下甲醛 乙醛和丙酮这三种排放物的 ３ 个阶段排放量百分比虽然差距不是很大ꎬ 但是冷起动阶段所占百分比依然大于其他两个阶段ꎮ 究其原因ꎬ 一是由于热起动阶段时较冷起动时的汽油机进气量少ꎬ 混合气度高ꎬ 缸内混合气温度高等原因所造成的ꎻ 二是由于瞬态阶段相比于冷起动阶段加速减速频繁ꎮ 车辆加速时ꎬ 汽油机会快速开启节气门来增加转矩达到最大值ꎬ 进气管内则会发生短期的混合气变稀ꎬ 导致非常规污染物排放增加ꎻ在减速过程中ꎬ 节气门的迅速关闭ꎬ 导致发动机在较高的转速下发生空转ꎬ 进气管的内部真空度增加ꎬ 燃油蒸发速度加快ꎬ 一部分流速较高的燃油从量孔中流出进入进气管ꎬ 形成过浓的混合气ꎬ这样则会导致非常规污染物的排放浓度增加ꎬ 燃油经济性变差等 [１１]ꎮ 因此 ３ 个阶段的醛酮类污染物排放质量占整个工况的百分比相差不大ꎮ

测试 ＦＴＰ７５ 工况下冷起动 瞬态 热起动３ 个阶段的排放情况ꎬ ３ 个阶段 ＮＭＨＣ 的排放质

量比大小关系为冷起动阶段 gt 热起动阶段 gt 瞬态

阶段ꎮ 冷起动阶段 ＮＭＨＣ 的比重占到 ９４1049008 ５ ~９５1049008 ９ ꎬ ＯＨＣ 的排放质量比占 ＮＭＯＧ 微乎其微ꎬ

1048944４３1048944

第 １６ 卷　 第 ２ 期 丁嘉磊ꎬ 等 轻型汽油车不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放特性研究

(ａ) 车辆 １ＦＴＰ７５ 工况第 １ 次实验

(ｂ) 车辆 １ＦＴＰ７５ 工况第 ２ 次实验

(ｃ) 车辆 ２ＦＴＰ７５ 工况第 １ 次实验

(ｄ) 车辆 ２ＦＴＰ７５ 工况第 ２ 次实验图 ７　 ＦＴＰ７５ 各阶段各种物质排放量占整个工况的百分比

在少数 ＯＨＣ 中甲醛 乙醛和丙酮成为主要排放物ꎻ瞬态阶段和热起动阶段不考虑 ＮＭＨＣ 的情况下ꎬ占 ＯＨＣ 排放比例较大的排放物依然是甲醛 乙醛

和丙酮ꎮ２1049008 ２　 不同工况下总的排放特性研究

由于前边对各个工况的分析ꎬ 两辆车各两次

试验结果所呈现的排放特性大致一致ꎬ 因此选取

车辆 １ 不同工况下的 １ 次实验结果进行对比分析ꎮ车辆 １ 在不同工况下各种污染物占 ＮＭＯＧ 的

质量百分比如图 ８ 所示ꎬ 车辆 １ 在不同工况下醛酮

类污染物占 ＯＨＣ 的质量百分比如图 ９ 所示ꎮ 由

图 ８ 可知ꎬ汽油车 ＮＥＤＣ 工况下 ＮＭＯＧ 排放污染物

中质量百分比前六种分别是 ４３1049008 ８ 的 ＮＭＨＣ２０1049008 ８的甲醛 １５1049008 ５ 的丁烯醛 １０1049008 ０ 的乙醛６1049008 ４ 的丙酮和 ３1049008 ０ 的丙醛ꎻ ＷＬＴＣ 工况下是

ＮＭＨＣ 甲醛 丙酮 乙醛 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛和

丁 醛ꎬ 占 比 约 为 ９０ ３1049008 ８ ３1049008 １ １1049008 ７ ０1049008 ９ 和 ０1049008 ４ ꎻ ＦＴＰ７５ 工况下分别是 ９０1049008 ３ 的

ＮＭＨＣ ３1049008 ５ 的甲醛 ２1049008 ７ 的丙酮 １1049008 ５ 的乙

醛 １1049008 ５的 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛和 ０1049008 ２ 的丁醛ꎮ由此可以得出 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮这四种物

质是轻型汽油车常温各种工况下 ＮＭＯＧ 排放物中

必然存在的物质ꎮ

图 ８　 不同工况下各种污染物占 ＮＭＯＧ 的质量百分比

图 ９　 不同工况下醛酮类污染物占 ＯＨＣ 的质量百分比

1048944５３1048944

实验科学与技术 ２０１８ 年 ４ 月

不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放量如图 １０ 所示ꎬ 从

图中可知在 ＮＥＤＣ ＷＬＴＣ 和 ＦＴＰ７５ 不同工况下污

染物 ＮＭＯＧ 的排放水平略有差异ꎬ ＮＥＤＣ 工况下排

放物的种类及排放量明显多于其他两个工况ꎮ 排

放种类的大小关系为 ＮＥＤＣ gt ＷＬＴＰ gt ＦＴＰ７５ꎬ 排放

质量的关系为 ＮＥＤＣ gt ＦＴＰ７５ gt ＷＬＴＰꎮ 究其原因ꎬ一是因为冷起动后的汽车速度 加速度不同导致

的排气差异ꎬ 使得催化器进入正常工作的时间不

同ꎻ 二是因为汽车行驶里程的不同ꎬ ＮＥＤＣ 工况循

环 １１1049008 ０１ ｋｍ ＷＬＴＣ 循环 ２３1049008 ２７ ｋｍ ＦＴＰ７５ 循环

１７1049008 ７７ ｋｍꎮ

图 １０　 不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放质量

轻型汽油车不同工况下的排放物主要是 ＮＭＨＣ及 Ｃ １ ~ Ｃ ３ 的羰基化合物ꎬ 说明燃烧过程中ꎬ 低碳

数的羰基化合物较多存在ꎻ Ｃ ４ ~ Ｃ ９的羰基类化合

物占 ＮＭＯＧ 中总羰基化合物排放量比例少ꎬ 说明

其在燃烧过程中不易生成或存在时间较短ꎮ

３　 结束语

由上述的分析可知１) ＮＥＤＣ 工况主要有 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛

丙酮 丙醛 丁烯醛 苯甲醛 ｍ ＋ ｐ 苯甲醛２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛 ９ 种污染物ꎻ ＷＬＴＰ 工况主要有

ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮 丙醛 丁烯醛 丁醛

和 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛 ８ 种污染物ꎻ ＦＴＰ７５ 工况主要

有 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮 丙醛和 ２ꎬ ５ 二甲基

苯甲醛 ６ 种污染物ꎮ 污染物种类关系为 ＮＥＤＣ gtＷＬＴＰ gt ＦＴＰ７５ꎮ

２) 无论哪种工况ꎬ 第一阶段 ＮＭＯＧ 的排放所

占总工况的质量比大于该工况其他阶段ꎮ３) 轻型汽油车在 ３ 种工况下ꎬ 均有 ＮＭＨＣ

甲醛 乙醛 丙酮生成ꎬ 且是占 ＮＭＯＧ 排放物比

重较大的 ４ 种主要污染物ꎮ４) ３ 种工况下 ＮＭＯＧ 的排放质量大小关系为

ＮＥＤＣ gt ＦＴＰ７５ gt ＷＬＴＰꎮ５) ３ 种工况下的排放物中 ＮＭＨＣ 和 Ｃ １ ~ Ｃ ３

羰基化合物占 ＮＭＯＧ 排放量比例较大ꎬ 而 Ｃ ４ ~ Ｃ ９

的羰基类化合排放量较少ꎮ

参考文献

[ １ ] Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｇｅｎｃｙ ａｉｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ

ｂｏａｒｄ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ｎｏｎ － ｍｅｔｈａｎｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｇａｓ ｔｅｓｔ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ

[ＥＢ ＯＬ] [２０１５ －１１ －１５] ｈｔｔｐｓ ｗｗｗ1049008 ａｒｂ1049008 ｃａ1049008 ｇｏｖ ｍｓｐｒｏｇ ｌｅｖｐｒｏｇ ｃｌｅａｎｄｏｃ ｃｌｅａｎ＿ｎｍｏｇｔｐｓ＿ｆｉｎａｌ1049008 ｐｄｆ

[２] 曹磊ꎬ 李昌ꎬ 郭红松 京Ⅴ轻型汽油车 ＮＭＨＣ 排放特

性研究[Ｊ] 车用发动机ꎬ ２０１３(６) ２５ － ２９[３] 朱彬ꎬ 肖辉 非甲烷碳氢化合物的光化学臭氧生成潜

势的数值模拟研究[Ｊ] 大气科学学报ꎬ ２０００ꎬ ２３(３)

３３８ － ３４５[４] 安俊岭ꎬ 高会旺ꎬ 王自发ꎬ 等 ＮＯ ｘ不变时 ＮＭＨＣ 的

变化对 Ｏ ３ 生成的影响[Ｃ] 第七届全国大气环境学

术会议 北京 中国环境科学学会大气环境分会ꎬ

１９９８ ３２３ － ３２５[５] 周颖超 甲醇柴油混合燃料理化性质及羰基污染物排

放特性的研究[Ｄ] 天津 天津大学ꎬ ２００７[６] 陈恭府 超低硫柴油掺配生质柴油之油品特性及污染

排放分析[Ｄ] 广州 中山大学ꎬ ２００５[７] ＣＡＲＴＥＲ Ｗ Ｐ Ｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ

ｃｈａｍｂｅｒ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｍａｘｉｍｕｍ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ ｒｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ[ Ｊ] Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｅｎｖｉｒｏｎ￣

ｍｅｎｔꎬ １９９５ꎬ ２９ (１８) ２５１３ － ２５２７[８] ＣＡＦＦＮＥＹ Ｊ Ｓꎬ ＭＡＲＬＥＹ Ｎ Ａꎬ ＭＡＲＴＩＮ Ｒ Ｓꎬ ｅｔ ａｌ Ｐｏ￣

ｔｅｎｔｉａｌ ａｉｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ｅｔｈａｎｏｌ － ｇａｓｏｌｉｎｅ ｆｕｅｌｂｌｅｎｄｓ ａ ｆｉｅｌｄ ｓｔｕｄｙ ｉｎ Ａｌｂｕｑｕｅｒｑｕｅꎬ Ｎｅｗ Ｍｅｘｉｃｏ [ Ｊ]Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ １９９７ꎬ ３１ (１１)

３０５３ － ３０６１[９] ＣＡＲＬＩＥＲ Ｐꎬ ＨＡＮＮＡＣＨＩ Ｈꎬ ＭＯＵＶＩＥＲ Ｇ Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ

ｏｆ ｃａｒｂｏｎｙｌ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅmdashＡ ｒｅｖｉｅｗ[Ｊ]Ａｔ￣

ｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ １９８６ꎬ ２０ (１１) ２０７９ －２０９９[１０] 李晨贞ꎬ 徐月云 不同运转循环下的轻型汽车排放特

性研究[Ｊ] 小型内燃机与车辆技术ꎬ ２０１５ꎬ ４４(５)

２１ － ２５[１１] 许立兵 轻型车超低排放测试技术研究[Ｄ] 杭州

浙江大学ꎬ ２００８

[１２] ＷＬＴＰ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｅｓｔ ｃｙｃｌｅｓ [ＥＢ ＯＬ] [２０１２ －１２ －２０]ｈｔｔｐｓ ｗｗｗ1049008 ｄｉｅｓｅｌｎｅｔ1049008 ｃｏｍ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｃｙｃｌｅｓ ｗｌｔｐ1049008 ｐｈｐ

(下转第 ４１ 页)

1048944６３1048944

第 １６ 卷　 第 ２ 期 丁嘉磊ꎬ 等 轻型汽油车不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放特性研究

压力ꎬ 随着京六草案的提出ꎬ 对排放污染物及其

限值也提出了新的要求ꎬ ＮＭＯＧ 也是首次出现在我

国排放标准中ꎬ 因此本文对轻型汽油车不同工况

下 ＮＭＯＧ 的排放特性进行了研究ꎮ

１　 测试条件与方法

１1049008 １　 测试条件

试验用的是 ２ 辆国Ⅴ排放水平的美系车ꎬ 主要

参数如表 １ 所示ꎻ 试验车使用的燃油均为同一批次

的 ９２ 京 Ⅴ 汽油ꎻ 试验工况为 ＮＥＤＣ ＷＬＴＰＦＴＰ７５ 三种工况 [１０ － １３]ꎬ 其主要基本特征如表 ２ 所

示ꎮ 为了保证试验结果的准确性ꎬ 每种工况分别

进行两次平行采样分析ꎮ表 １　 轻型车技术参数

项目参数

车辆 １ 车辆 ２

变速器形式 ＡＴ ＡＴ

发动机类型 直喷(ＧＤＩ) 直喷(ＧＤＩ)

排量 １1049008 ５ Ｌ １1049008 ５ Ｌ

驱动方式 前驱(ＦＷＤ) 前驱(ＦＷＤ)

当量惯量 １ ４７０ ｋｇ １ ２５０ ｋｇ

表 ２　 不同运转循环的主要基本统计特征比较

名称 时间 ｓ 里程 ｋｍ平均

车速 ｋｍ1048944ｈ － １

最大

车速 ｋｍ1048944ｈ － １

最大

减速度 ｍ1048944ｓ － ２

最大

加速度 ｍ1048944ｓ － ２

怠速时间

比例

ＮＥＤＣ １ １８０ １１1049008 ０１ ３３1049008 ６８ １２０ １1049008 ３９ １1049008 ０４ ２４1049008 ８０

ＷＬＴＰ １ ８００ ２３1049008 ２７ ４６1049008 ５４ １３１1049008 ３ １1049008 ５ １1049008 ６７ １３1049008 ２０

ＦＴＰ７５ １ ８７４ １７1049008 ７７ ３４1049008 １ ９１1049008 ２ １1049008 ７８ １1049008 ７８ １９1049008 ４０

１1049008 ２　 测试方案

使用的采样装置是依据美国环境保护总局

ＥＰＡ 对 ＮＭＯＧ 污染物的采集要求 [１]ꎬ 结合实验室

现有设备ꎬ 自行设计建立的ꎮ 整体系统采样流程

如图 １ 和图 ２ 所示ꎮ实验室现有采样装置 北京卡达克轻型车排

放实验室配置的超低轻型汽油车定容取样分析系

统(ＨＯＲＩＢＡ 公司ꎬ 日本) ＥＣＤＭ － ４８Ｌ － ４ＷＤ 型

四驱底盘测功机(ＭＡＨＡꎬ 德国) ＳＦＴＰ 汽车低温

排放环境试验仓及低温预置间系统( ＩＭＴＥＣＨꎬ 德

国)ꎮ 定容取样分析系统又分为三大系统 排气分

析系统(ＭＥＸＡ －７４００ＬＥ) 定容取样系统 (ＣＶＳ －

７４００Ｓ)和控制系统(ＶＥＴＳ － ７０００ＮＴ)ꎮＯＨＣ 采样的主要结构部件包括质量流量计

(ＭＦ４０００ 系列ꎬ 矽翔微机电系统有限公司ꎬ 美

国) 气体流量计(Ｂｉｏｓ －Ｄｅｆｅｎｄｅｒ５１０ꎬ 美国) 带

开关的三通阀 通用型空气采样泵(２２４ － ＰＣＸＲ８ － Ｓ

型ꎬ 美国 ＳＫＣ) 电源 涂敷 ２ꎬ ４ － 二硝基苯肼

(ＤＮＰＨ)吸附柱(ＧＬ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ 日本) 除臭氧柱

(ＧＬ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ 日本) 流量无纸记录显示仪 连

接管ꎬ 其采样连接方式如图 ３ 所示ꎮ

图 １　 实验装置系统图

图 ２　 轻型车 ＮＭＯＧ 的采集总体布置图

图 ２ 中ꎬ ＤＡＦ 为稀释空气滤清器ꎬ ＣＦＶ 为临

界流量文杜里管ꎬ ＭＣ 为混合室ꎬ ＴＴ 为传输管路ꎬＢＬ 为鼓风机ꎬ ＤＴ 为稀释通道ꎬ ＣＳ 为旋风分离器ꎮ

轻型车进行尾气检测时ꎬ 将汽车绑定在四驱

底盘测功机上ꎬ 用尾气管连接轻型车排气管进行

尾气采集ꎮ 尾气将与过滤后的空气进行一定比例

的稀释后ꎬ 通过定容取样系统进行采样分析ꎮ 由

于高沸点的 ＨＣ 在采样过程中会凝结ꎬ 为避免这个

问题ꎬ 应对采样管路加热ꎮ 在线实时测量 ＮＭＨＣ

1048944１３1048944

实验科学与技术 ２０１８ 年 ４ 月

排气时应加热到 １２７degＣ 左右ꎮ 采集醛 酮类污染

物ꎬ 是用连接管一端连接定容取样系统 ＣＶＳ －７４００Ｓ 稀释通道上的一个采样口ꎬ 另一端连接到采

样装置ꎬ 如图 ３ 和图 ４ 所示ꎮ 尾气在装置中依次通

过颗粒物过滤器 稀释通道 除臭氧管 三通阀ＤＮＰＨ 吸附柱 质量流量计ꎬ 并利用采样泵控制采

气流速ꎬ 保持在预定流速 １ Ｌ ｍｉｎ 左右ꎻ 采集到的

样品标准应高于吸附柱中醛酮类污染物的背景浓

度和低于涂敷在吸附柱中的 ＤＮＰＨ 摩尔数 [１４]ꎮ 之

后采用固体吸附法ꎬ 根据在酸性条件下ꎬ 醛酮类

化合物能够与 ２ꎬ ４ －二硝基苯肼 (ＤＮＰＨ) 发生衍

生化反应ꎬ 生成稳定的化合物ꎬ 如式(１)所示ꎮ 将

吸附柱用色谱纯乙腈淋洗后ꎬ 用四元梯度分离条

件下的 ＨＰＬＣ 通过二极管检测器对淋洗液进行检

测ꎬ 测定淋洗液中醛酮类污染物的浓度ꎬ 从而利

用计算公式推断出轻型车一定工况下相对应的醛

酮类污染物排放浓度ꎮ 此方法可同时测定尾气中

的甲醛 乙醛 丙酮 丙烯醛 丙醛 丁烯醛 丁

醛 苯甲醛 异戊醛 戊醛 ｏ － 苯甲醛 ｍ ＋ ｐ －苯甲醛己醛 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛 １５ 种化合物ꎮ 此

方法不受被测物质沸点及状态的影响ꎬ 具有较高

的分离度ꎬ 且操作简单ꎬ 是一种理想的采样分析

方法ꎬ 试验仪器 ＨＰＬＣ 的设备参数及使用条件如

表 ３ 所示ꎮ

1050448ＲＣＨＯ1048944Ｈ ２ＮＮＨ

ＮＯ ２

ＮＯ ２ rarr ＣＮＮＨ

Ｈ

1050448

ＮＯ ２

ＮＯ ２darr＋Ｈ ２Ｏ (１)

　　 　 　 (ａ) 装置位置　 　 　 　 　 　 　 (ｂ) 实物布置图

图 ３　 ＯＨＣ 采样装置位置及实物布置图

图 ４　 ＲＨＯ 采样布置图

表 ３　 ＨＰＬＣ 的设备参数及使用条件

项目 使用条件 设备参数

ＨＰＬＣＡｇｉｌｅｎｔ１２６０ 型ꎬ 配有自动进样器 二极管

阵列检测器

工作波长 １９０ ~ ９５０ ｎｍ

色谱柱Ｐｏｒｏｓｈｅｌｌ ＥＣ － Ｃ１８ 柱 ( ４1049008 ６ ｍｍ times ５０ ｍｍꎬ２1049008 ７ μｇ)

保护柱Ｅｃｌｉｐｓｅ ＸＤＢ － Ｃ１８ 保 护 柱 ( ４1049008 ６ ｍｍ times

１２1049008 ５ ｍｍꎬ ５ μｇ)

流动相乙腈和水ꎬ 梯度淋洗ꎮ 流动相滤膜过滤ꎬ 超

声波脱气ꎮ

进样量 ５ μＬ

流动相流速 ０1049008 ９ ｍＬ ｍｉｎ

柱温 ３０degＣ

２　 结果与分析

２1049008 １　 不同工况各个阶段的排放特性研究

为了比较不同工况对轻型车排放特性的影响ꎬ对各个阶段的排放情况进行了测试ꎬ 对各个阶段

的排放结果进行分析ꎬ 得到 ３ 种工况下各个阶段的

排放特性ꎮ２1049008 １1049008 １　 ＮＥＤＣ 工况

ＮＥＤＣ 工况下的测试结果如图 ５ 所示ꎮ由图 ５ 可知ꎬ 汽油车 ＮＥＤＣ 工况下主要有

ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮 丙醛 丁烯醛 苯甲

醛 ｍ ＋ ｐ 苯甲醛 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛这 ９ 种污染

物ꎮ ＮＭＯＧ 中除丙醛这种污染物外ꎬ 其他物质

ＥＣＥ 阶段的比排放量均明显大于 ＥＵＤＣ 阶段ꎮＥＣＥ 阶段的排放物浓度大于 ＥＵＤＣ 阶段的主

要原因为 １) 汽油机冷起动时ꎬ 进气流量小ꎬ 温

度低ꎬ 汽油雾化条件差ꎬ 同时很容易形成各缸混

合气浓度不一致ꎮ 为保证发动机的可靠性ꎬ 需要

在起动阶段对混合气进行加浓ꎬ 这样ꎬ 在冷起动

阶段形成了燃料较浓 温度较低 混合气均匀性

较差的局面ꎮ 这些都对燃料的充分燃烧不利ꎬ 因

此产生了大量的未燃 ＨＣꎬ 而未燃 ＨＣ 是导致

ＮＭＯＧ 产生的重要因素ꎮ 所以ꎬ 起动阶段造成了

ＮＭＯＧ 的大量排放ꎮ ２) 由于汽油车燃烧室中的主

1048944２３1048944

第 １６ 卷　 第 ２ 期 丁嘉磊ꎬ 等 轻型汽油车不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放特性研究

(ａ) 车辆 １ＮＥＤＣ 工况第 １ 次实验

(ｂ) 车辆 １ＮＥＤＣ 工况第 ２ 次实验

(ｃ) 车辆 ２ＮＥＤＣ 工况第 １ 次实验

(ｄ) 车辆 ２ＮＥＤＣ 工况第 ２ 次实验

图 ５　 ＮＥＤＣ 各阶段各种物质排放量占整个工况的百分比

要零件 润滑系及冷却系刚起动时不能立即达到

正常工作的温度ꎬ 需要一个怠速过程ꎬ 其主要特

点是转速低ꎬ 节气门开度小ꎬ 供油量少ꎮ 此时通

过加大喷油量的方法来加浓混合气ꎬ 从而使燃烧

具有较高的稳定性ꎮ 但高浓度的混合气ꎬ 会产生

不良的雾化ꎻ 而较小的节气门开度也会导致残余

废气的增加ꎬ 这种情况导致燃烧缓慢或不完全燃

烧的现象产生ꎬ 甚至出现间接着火的现象 [１５]ꎮ通过测试 ＮＭＯＧ 中的排放物占比ꎬ 可知 ＥＣＥ

阶段 ＮＭＨＣ 是 ＮＭＯＧ 排放物中的主要物质ꎬ 占整

个排放总质量的 ８６ ~ ９２ ꎬ ＯＨＣ 所占比例最多

不到 １５ ꎮ 由于 ＯＨＣ 占 ＮＭＯＧ 比例太少ꎬ 将 ＥＣＥ阶段 ＯＨＣ 物质单独分析ꎬ 可知主要产生的前 ６ 种

ＯＨＣ 类污染物质量百分比由多到少依次为丁烯醛丙酮 甲醛 乙醛 丙醛和 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛ꎬ其占 ＯＨＣ 百分比分别为 ３３1049008 ２ ~ ４１1049008 ９ １６1049008 ５ ~

２０1049008 ５ １６1049008 ３~２０1049008 １ ９1049008 ８~１１1049008 ０ ５1049008 ５ ~

１１1049008 ６和 ２1049008 ８ ~ ４1049008 ７ ꎬ 其他 ＯＨＣ 类污染物总质

量百分比不超过 ３1049008 １ ꎮ测试 ＥＵＤＣ 阶段 ＮＭＯＧ 排放物的占比ꎬ 可知

ＥＵＤＣ 阶段汽车排放物已处于稳定状态ꎬ ＮＭＨＣ 所

占质量百分比明显降低ꎬ 车辆 ２ 甚至没有 ＮＭＨＣ的生成ꎮ 两辆车产生这样不同的结果ꎬ 可能是由

于车辆 １ 的当量惯量大于车辆 ２ꎬ 但整体的排放规

律是一致的ꎮ ＥＵＤＣ 阶段最多的排放物是丙醛和丁

烯醛ꎬ 分别占 ＮＭＯＧ 的 ３０左右ꎮ２1049008 １1049008 ２　 ＷＬＴＰ 工况

ＷＬＴＰ 工况下的测试结果如图 ６ 所示ꎮ从图 ６ 中可知ꎬ 低速阶段汽油车排放物种类和

排放物比排放量均大于其他阶段(车辆 ２ 第二次试

验中的 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛例外)ꎮ 其原因是 ＮＭＯＧ排放物的来源主要有未燃 ＨＣ 燃料添加剂以及润

滑油三部分ꎬ 其中未燃 ＨＣ 占主要部分ꎮ 对于汽油

机ꎬ 冷起动阶段需要较浓的混合气来保证顺利起

动ꎬ 这本身增加了未燃 ＨＣꎻ 同时缸内燃烧温度较

低ꎬ 也不利于燃料的充分燃烧ꎮ 另外ꎬ 三元催化

转化器需要一定的温度和当量比ꎬ 过量空气系数

才能良好地工作ꎮ 冷启动阶段ꎬ 催化器的温度远

远达不到工作要求ꎬ 这使得催化器的工作效率大

打折扣 [１６]ꎮ 因此较浓的混合气以及较低的催化器

效率造成初始时刻 ＮＭＨＣ 及醛 酮类污染物在第 １个阶段比排放量大于其他 ３ 个阶段ꎮ

1048944３３1048944

实验科学与技术 ２０１８ 年 ４ 月

(ａ) 车辆 １ＷＬＴＰ 工况第 １ 次实验

(ｂ) 车辆 １ＷＬＴＰ 工况第 ２ 次实验

(ｃ) 车辆 ２ＷＬＴＰ 工况第 １ 次实验

(ｄ) 车辆 ２ＷＬＴＰ 工况第 ２ 次实验

图 ６　 ＷＬＴＰ 各阶段各种物质排放量占整个工况的百分比

测试汽油车 ＷＬＴＰ 工况下低速 中速 高速和超高速 ４ 个阶段的排放物占比ꎬ 可知 ４ 个阶段均有的主要污染物为 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮 丁烯醛和 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛ꎻ 丙醛和丁醛只有在低速阶段才出现ꎬ 超高速阶段偶尔也会有丁醛产生ꎮ

在低速阶段 ＮＭＨＣ 仍是 ＮＭＯＧ 排放物中主要

污染物ꎬ 排放质量比占 ９１1049008 ９ ~ ９６1049008 １ ꎬ ＯＨＣ 总的质量比不大于 １０ ꎮ 而这 １０的 ＯＨＣ 污染物中所占百分比较大的分别是甲醛 乙醛 丙酮和丁醛ꎮ 中速 高速这两个阶段 ＮＭＯＧ 中污染物质量百分比较高的分别是 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛和丙酮ꎬ但 ＮＭＨＣ 相较于低速阶段在 ＮＭＯＧ 中所占的比重有所降低ꎻ 同低速阶段相似ꎬ 超高速阶段 ＮＭＨＣ的排放质量比又有所提高ꎬ 占 ＮＭＯＧ 总污染物的

６７1049008 ０ ~ ９２1049008 ９ ꎬ ＯＨＣ 占的比重为 ７1049008 １ ~ ３３ ꎬ但此阶段 ＯＨＣ 中无丙醛生成ꎬ 且甲醛 乙醛 丙酮 丁烯醛与 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛占 ＯＨＣ 的比重相差不是很大ꎮ２1049008 １1049008 ３　 ＦＴＰ７５ 工况

ＦＴＰ７５ 工况下的测试结果如图 ７ 所示ꎮ由图 ７ 可知ꎬ ＦＴＰ７５ 工况下ꎬ 冷起动 瞬态

热起动三个阶段中共有的 ＮＭＯＧ 主要污染物有甲醛 乙醛和丙酮ꎻ ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛则出现的规律不太稳定ꎬ 冷起动阶段还包含 ＮＭＨＣ 和丙醛ꎻ热起动阶段偶尔也会存在 ＮＭＨＣ 这种污染物ꎮ

与 ＮＥＤＣ 工况和 ＷＬＴＣ 工况相比ꎬ ＦＴＰ７５ 工况下甲醛 乙醛和丙酮这三种排放物的 ３ 个阶段排放量百分比虽然差距不是很大ꎬ 但是冷起动阶段所占百分比依然大于其他两个阶段ꎮ 究其原因ꎬ 一是由于热起动阶段时较冷起动时的汽油机进气量少ꎬ 混合气度高ꎬ 缸内混合气温度高等原因所造成的ꎻ 二是由于瞬态阶段相比于冷起动阶段加速减速频繁ꎮ 车辆加速时ꎬ 汽油机会快速开启节气门来增加转矩达到最大值ꎬ 进气管内则会发生短期的混合气变稀ꎬ 导致非常规污染物排放增加ꎻ在减速过程中ꎬ 节气门的迅速关闭ꎬ 导致发动机在较高的转速下发生空转ꎬ 进气管的内部真空度增加ꎬ 燃油蒸发速度加快ꎬ 一部分流速较高的燃油从量孔中流出进入进气管ꎬ 形成过浓的混合气ꎬ这样则会导致非常规污染物的排放浓度增加ꎬ 燃油经济性变差等 [１１]ꎮ 因此 ３ 个阶段的醛酮类污染物排放质量占整个工况的百分比相差不大ꎮ

测试 ＦＴＰ７５ 工况下冷起动 瞬态 热起动３ 个阶段的排放情况ꎬ ３ 个阶段 ＮＭＨＣ 的排放质

量比大小关系为冷起动阶段 gt 热起动阶段 gt 瞬态

阶段ꎮ 冷起动阶段 ＮＭＨＣ 的比重占到 ９４1049008 ５ ~９５1049008 ９ ꎬ ＯＨＣ 的排放质量比占 ＮＭＯＧ 微乎其微ꎬ

1048944４３1048944

第 １６ 卷　 第 ２ 期 丁嘉磊ꎬ 等 轻型汽油车不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放特性研究

(ａ) 车辆 １ＦＴＰ７５ 工况第 １ 次实验

(ｂ) 车辆 １ＦＴＰ７５ 工况第 ２ 次实验

(ｃ) 车辆 ２ＦＴＰ７５ 工况第 １ 次实验

(ｄ) 车辆 ２ＦＴＰ７５ 工况第 ２ 次实验图 ７　 ＦＴＰ７５ 各阶段各种物质排放量占整个工况的百分比

在少数 ＯＨＣ 中甲醛 乙醛和丙酮成为主要排放物ꎻ瞬态阶段和热起动阶段不考虑 ＮＭＨＣ 的情况下ꎬ占 ＯＨＣ 排放比例较大的排放物依然是甲醛 乙醛

和丙酮ꎮ２1049008 ２　 不同工况下总的排放特性研究

由于前边对各个工况的分析ꎬ 两辆车各两次

试验结果所呈现的排放特性大致一致ꎬ 因此选取

车辆 １ 不同工况下的 １ 次实验结果进行对比分析ꎮ车辆 １ 在不同工况下各种污染物占 ＮＭＯＧ 的

质量百分比如图 ８ 所示ꎬ 车辆 １ 在不同工况下醛酮

类污染物占 ＯＨＣ 的质量百分比如图 ９ 所示ꎮ 由

图 ８ 可知ꎬ汽油车 ＮＥＤＣ 工况下 ＮＭＯＧ 排放污染物

中质量百分比前六种分别是 ４３1049008 ８ 的 ＮＭＨＣ２０1049008 ８的甲醛 １５1049008 ５ 的丁烯醛 １０1049008 ０ 的乙醛６1049008 ４ 的丙酮和 ３1049008 ０ 的丙醛ꎻ ＷＬＴＣ 工况下是

ＮＭＨＣ 甲醛 丙酮 乙醛 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛和

丁 醛ꎬ 占 比 约 为 ９０ ３1049008 ８ ３1049008 １ １1049008 ７ ０1049008 ９ 和 ０1049008 ４ ꎻ ＦＴＰ７５ 工况下分别是 ９０1049008 ３ 的

ＮＭＨＣ ３1049008 ５ 的甲醛 ２1049008 ７ 的丙酮 １1049008 ５ 的乙

醛 １1049008 ５的 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛和 ０1049008 ２ 的丁醛ꎮ由此可以得出 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮这四种物

质是轻型汽油车常温各种工况下 ＮＭＯＧ 排放物中

必然存在的物质ꎮ

图 ８　 不同工况下各种污染物占 ＮＭＯＧ 的质量百分比

图 ９　 不同工况下醛酮类污染物占 ＯＨＣ 的质量百分比

1048944５３1048944

实验科学与技术 ２０１８ 年 ４ 月

不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放量如图 １０ 所示ꎬ 从

图中可知在 ＮＥＤＣ ＷＬＴＣ 和 ＦＴＰ７５ 不同工况下污

染物 ＮＭＯＧ 的排放水平略有差异ꎬ ＮＥＤＣ 工况下排

放物的种类及排放量明显多于其他两个工况ꎮ 排

放种类的大小关系为 ＮＥＤＣ gt ＷＬＴＰ gt ＦＴＰ７５ꎬ 排放

质量的关系为 ＮＥＤＣ gt ＦＴＰ７５ gt ＷＬＴＰꎮ 究其原因ꎬ一是因为冷起动后的汽车速度 加速度不同导致

的排气差异ꎬ 使得催化器进入正常工作的时间不

同ꎻ 二是因为汽车行驶里程的不同ꎬ ＮＥＤＣ 工况循

环 １１1049008 ０１ ｋｍ ＷＬＴＣ 循环 ２３1049008 ２７ ｋｍ ＦＴＰ７５ 循环

１７1049008 ７７ ｋｍꎮ

图 １０　 不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放质量

轻型汽油车不同工况下的排放物主要是 ＮＭＨＣ及 Ｃ １ ~ Ｃ ３ 的羰基化合物ꎬ 说明燃烧过程中ꎬ 低碳

数的羰基化合物较多存在ꎻ Ｃ ４ ~ Ｃ ９的羰基类化合

物占 ＮＭＯＧ 中总羰基化合物排放量比例少ꎬ 说明

其在燃烧过程中不易生成或存在时间较短ꎮ

３　 结束语

由上述的分析可知１) ＮＥＤＣ 工况主要有 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛

丙酮 丙醛 丁烯醛 苯甲醛 ｍ ＋ ｐ 苯甲醛２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛 ９ 种污染物ꎻ ＷＬＴＰ 工况主要有

ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮 丙醛 丁烯醛 丁醛

和 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛 ８ 种污染物ꎻ ＦＴＰ７５ 工况主要

有 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮 丙醛和 ２ꎬ ５ 二甲基

苯甲醛 ６ 种污染物ꎮ 污染物种类关系为 ＮＥＤＣ gtＷＬＴＰ gt ＦＴＰ７５ꎮ

２) 无论哪种工况ꎬ 第一阶段 ＮＭＯＧ 的排放所

占总工况的质量比大于该工况其他阶段ꎮ３) 轻型汽油车在 ３ 种工况下ꎬ 均有 ＮＭＨＣ

甲醛 乙醛 丙酮生成ꎬ 且是占 ＮＭＯＧ 排放物比

重较大的 ４ 种主要污染物ꎮ４) ３ 种工况下 ＮＭＯＧ 的排放质量大小关系为

ＮＥＤＣ gt ＦＴＰ７５ gt ＷＬＴＰꎮ５) ３ 种工况下的排放物中 ＮＭＨＣ 和 Ｃ １ ~ Ｃ ３

羰基化合物占 ＮＭＯＧ 排放量比例较大ꎬ 而 Ｃ ４ ~ Ｃ ９

的羰基类化合排放量较少ꎮ

参考文献

[ １ ] Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｇｅｎｃｙ ａｉｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ

ｂｏａｒｄ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ｎｏｎ － ｍｅｔｈａｎｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｇａｓ ｔｅｓｔ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ

[ＥＢ ＯＬ] [２０１５ －１１ －１５] ｈｔｔｐｓ ｗｗｗ1049008 ａｒｂ1049008 ｃａ1049008 ｇｏｖ ｍｓｐｒｏｇ ｌｅｖｐｒｏｇ ｃｌｅａｎｄｏｃ ｃｌｅａｎ＿ｎｍｏｇｔｐｓ＿ｆｉｎａｌ1049008 ｐｄｆ

[２] 曹磊ꎬ 李昌ꎬ 郭红松 京Ⅴ轻型汽油车 ＮＭＨＣ 排放特

性研究[Ｊ] 车用发动机ꎬ ２０１３(６) ２５ － ２９[３] 朱彬ꎬ 肖辉 非甲烷碳氢化合物的光化学臭氧生成潜

势的数值模拟研究[Ｊ] 大气科学学报ꎬ ２０００ꎬ ２３(３)

３３８ － ３４５[４] 安俊岭ꎬ 高会旺ꎬ 王自发ꎬ 等 ＮＯ ｘ不变时 ＮＭＨＣ 的

变化对 Ｏ ３ 生成的影响[Ｃ] 第七届全国大气环境学

术会议 北京 中国环境科学学会大气环境分会ꎬ

１９９８ ３２３ － ３２５[５] 周颖超 甲醇柴油混合燃料理化性质及羰基污染物排

放特性的研究[Ｄ] 天津 天津大学ꎬ ２００７[６] 陈恭府 超低硫柴油掺配生质柴油之油品特性及污染

排放分析[Ｄ] 广州 中山大学ꎬ ２００５[７] ＣＡＲＴＥＲ Ｗ Ｐ Ｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ

ｃｈａｍｂｅｒ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｍａｘｉｍｕｍ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ ｒｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ[ Ｊ] Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｅｎｖｉｒｏｎ￣

ｍｅｎｔꎬ １９９５ꎬ ２９ (１８) ２５１３ － ２５２７[８] ＣＡＦＦＮＥＹ Ｊ Ｓꎬ ＭＡＲＬＥＹ Ｎ Ａꎬ ＭＡＲＴＩＮ Ｒ Ｓꎬ ｅｔ ａｌ Ｐｏ￣

ｔｅｎｔｉａｌ ａｉｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ｅｔｈａｎｏｌ － ｇａｓｏｌｉｎｅ ｆｕｅｌｂｌｅｎｄｓ ａ ｆｉｅｌｄ ｓｔｕｄｙ ｉｎ Ａｌｂｕｑｕｅｒｑｕｅꎬ Ｎｅｗ Ｍｅｘｉｃｏ [ Ｊ]Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ １９９７ꎬ ３１ (１１)

３０５３ － ３０６１[９] ＣＡＲＬＩＥＲ Ｐꎬ ＨＡＮＮＡＣＨＩ Ｈꎬ ＭＯＵＶＩＥＲ Ｇ Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ

ｏｆ ｃａｒｂｏｎｙｌ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅmdashＡ ｒｅｖｉｅｗ[Ｊ]Ａｔ￣

ｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ １９８６ꎬ ２０ (１１) ２０７９ －２０９９[１０] 李晨贞ꎬ 徐月云 不同运转循环下的轻型汽车排放特

性研究[Ｊ] 小型内燃机与车辆技术ꎬ ２０１５ꎬ ４４(５)

２１ － ２５[１１] 许立兵 轻型车超低排放测试技术研究[Ｄ] 杭州

浙江大学ꎬ ２００８

[１２] ＷＬＴＰ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｅｓｔ ｃｙｃｌｅｓ [ＥＢ ＯＬ] [２０１２ －１２ －２０]ｈｔｔｐｓ ｗｗｗ1049008 ｄｉｅｓｅｌｎｅｔ1049008 ｃｏｍ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｃｙｃｌｅｓ ｗｌｔｐ1049008 ｐｈｐ

(下转第 ４１ 页)

1048944６３1048944

实验科学与技术 ２０１８ 年 ４ 月

排气时应加热到 １２７degＣ 左右ꎮ 采集醛 酮类污染

物ꎬ 是用连接管一端连接定容取样系统 ＣＶＳ －７４００Ｓ 稀释通道上的一个采样口ꎬ 另一端连接到采

样装置ꎬ 如图 ３ 和图 ４ 所示ꎮ 尾气在装置中依次通

过颗粒物过滤器 稀释通道 除臭氧管 三通阀ＤＮＰＨ 吸附柱 质量流量计ꎬ 并利用采样泵控制采

气流速ꎬ 保持在预定流速 １ Ｌ ｍｉｎ 左右ꎻ 采集到的

样品标准应高于吸附柱中醛酮类污染物的背景浓

度和低于涂敷在吸附柱中的 ＤＮＰＨ 摩尔数 [１４]ꎮ 之

后采用固体吸附法ꎬ 根据在酸性条件下ꎬ 醛酮类

化合物能够与 ２ꎬ ４ －二硝基苯肼 (ＤＮＰＨ) 发生衍

生化反应ꎬ 生成稳定的化合物ꎬ 如式(１)所示ꎮ 将

吸附柱用色谱纯乙腈淋洗后ꎬ 用四元梯度分离条

件下的 ＨＰＬＣ 通过二极管检测器对淋洗液进行检

测ꎬ 测定淋洗液中醛酮类污染物的浓度ꎬ 从而利

用计算公式推断出轻型车一定工况下相对应的醛

酮类污染物排放浓度ꎮ 此方法可同时测定尾气中

的甲醛 乙醛 丙酮 丙烯醛 丙醛 丁烯醛 丁

醛 苯甲醛 异戊醛 戊醛 ｏ － 苯甲醛 ｍ ＋ ｐ －苯甲醛己醛 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛 １５ 种化合物ꎮ 此

方法不受被测物质沸点及状态的影响ꎬ 具有较高

的分离度ꎬ 且操作简单ꎬ 是一种理想的采样分析

方法ꎬ 试验仪器 ＨＰＬＣ 的设备参数及使用条件如

表 ３ 所示ꎮ

1050448ＲＣＨＯ1048944Ｈ ２ＮＮＨ

ＮＯ ２

ＮＯ ２ rarr ＣＮＮＨ

Ｈ

1050448

ＮＯ ２

ＮＯ ２darr＋Ｈ ２Ｏ (１)

　　 　 　 (ａ) 装置位置　 　 　 　 　 　 　 (ｂ) 实物布置图

图 ３　 ＯＨＣ 采样装置位置及实物布置图

图 ４　 ＲＨＯ 采样布置图

表 ３　 ＨＰＬＣ 的设备参数及使用条件

项目 使用条件 设备参数

ＨＰＬＣＡｇｉｌｅｎｔ１２６０ 型ꎬ 配有自动进样器 二极管

阵列检测器

工作波长 １９０ ~ ９５０ ｎｍ

色谱柱Ｐｏｒｏｓｈｅｌｌ ＥＣ － Ｃ１８ 柱 ( ４1049008 ６ ｍｍ times ５０ ｍｍꎬ２1049008 ７ μｇ)

保护柱Ｅｃｌｉｐｓｅ ＸＤＢ － Ｃ１８ 保 护 柱 ( ４1049008 ６ ｍｍ times

１２1049008 ５ ｍｍꎬ ５ μｇ)

流动相乙腈和水ꎬ 梯度淋洗ꎮ 流动相滤膜过滤ꎬ 超

声波脱气ꎮ

进样量 ５ μＬ

流动相流速 ０1049008 ９ ｍＬ ｍｉｎ

柱温 ３０degＣ

２　 结果与分析

２1049008 １　 不同工况各个阶段的排放特性研究

为了比较不同工况对轻型车排放特性的影响ꎬ对各个阶段的排放情况进行了测试ꎬ 对各个阶段

的排放结果进行分析ꎬ 得到 ３ 种工况下各个阶段的

排放特性ꎮ２1049008 １1049008 １　 ＮＥＤＣ 工况

ＮＥＤＣ 工况下的测试结果如图 ５ 所示ꎮ由图 ５ 可知ꎬ 汽油车 ＮＥＤＣ 工况下主要有

ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮 丙醛 丁烯醛 苯甲

醛 ｍ ＋ ｐ 苯甲醛 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛这 ９ 种污染

物ꎮ ＮＭＯＧ 中除丙醛这种污染物外ꎬ 其他物质

ＥＣＥ 阶段的比排放量均明显大于 ＥＵＤＣ 阶段ꎮＥＣＥ 阶段的排放物浓度大于 ＥＵＤＣ 阶段的主

要原因为 １) 汽油机冷起动时ꎬ 进气流量小ꎬ 温

度低ꎬ 汽油雾化条件差ꎬ 同时很容易形成各缸混

合气浓度不一致ꎮ 为保证发动机的可靠性ꎬ 需要

在起动阶段对混合气进行加浓ꎬ 这样ꎬ 在冷起动

阶段形成了燃料较浓 温度较低 混合气均匀性

较差的局面ꎮ 这些都对燃料的充分燃烧不利ꎬ 因

此产生了大量的未燃 ＨＣꎬ 而未燃 ＨＣ 是导致

ＮＭＯＧ 产生的重要因素ꎮ 所以ꎬ 起动阶段造成了

ＮＭＯＧ 的大量排放ꎮ ２) 由于汽油车燃烧室中的主

1048944２３1048944

第 １６ 卷　 第 ２ 期 丁嘉磊ꎬ 等 轻型汽油车不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放特性研究

(ａ) 车辆 １ＮＥＤＣ 工况第 １ 次实验

(ｂ) 车辆 １ＮＥＤＣ 工况第 ２ 次实验

(ｃ) 车辆 ２ＮＥＤＣ 工况第 １ 次实验

(ｄ) 车辆 ２ＮＥＤＣ 工况第 ２ 次实验

图 ５　 ＮＥＤＣ 各阶段各种物质排放量占整个工况的百分比

要零件 润滑系及冷却系刚起动时不能立即达到

正常工作的温度ꎬ 需要一个怠速过程ꎬ 其主要特

点是转速低ꎬ 节气门开度小ꎬ 供油量少ꎮ 此时通

过加大喷油量的方法来加浓混合气ꎬ 从而使燃烧

具有较高的稳定性ꎮ 但高浓度的混合气ꎬ 会产生

不良的雾化ꎻ 而较小的节气门开度也会导致残余

废气的增加ꎬ 这种情况导致燃烧缓慢或不完全燃

烧的现象产生ꎬ 甚至出现间接着火的现象 [１５]ꎮ通过测试 ＮＭＯＧ 中的排放物占比ꎬ 可知 ＥＣＥ

阶段 ＮＭＨＣ 是 ＮＭＯＧ 排放物中的主要物质ꎬ 占整

个排放总质量的 ８６ ~ ９２ ꎬ ＯＨＣ 所占比例最多

不到 １５ ꎮ 由于 ＯＨＣ 占 ＮＭＯＧ 比例太少ꎬ 将 ＥＣＥ阶段 ＯＨＣ 物质单独分析ꎬ 可知主要产生的前 ６ 种

ＯＨＣ 类污染物质量百分比由多到少依次为丁烯醛丙酮 甲醛 乙醛 丙醛和 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛ꎬ其占 ＯＨＣ 百分比分别为 ３３1049008 ２ ~ ４１1049008 ９ １６1049008 ５ ~

２０1049008 ５ １６1049008 ３~２０1049008 １ ９1049008 ８~１１1049008 ０ ５1049008 ５ ~

１１1049008 ６和 ２1049008 ８ ~ ４1049008 ７ ꎬ 其他 ＯＨＣ 类污染物总质

量百分比不超过 ３1049008 １ ꎮ测试 ＥＵＤＣ 阶段 ＮＭＯＧ 排放物的占比ꎬ 可知

ＥＵＤＣ 阶段汽车排放物已处于稳定状态ꎬ ＮＭＨＣ 所

占质量百分比明显降低ꎬ 车辆 ２ 甚至没有 ＮＭＨＣ的生成ꎮ 两辆车产生这样不同的结果ꎬ 可能是由

于车辆 １ 的当量惯量大于车辆 ２ꎬ 但整体的排放规

律是一致的ꎮ ＥＵＤＣ 阶段最多的排放物是丙醛和丁

烯醛ꎬ 分别占 ＮＭＯＧ 的 ３０左右ꎮ２1049008 １1049008 ２　 ＷＬＴＰ 工况

ＷＬＴＰ 工况下的测试结果如图 ６ 所示ꎮ从图 ６ 中可知ꎬ 低速阶段汽油车排放物种类和

排放物比排放量均大于其他阶段(车辆 ２ 第二次试

验中的 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛例外)ꎮ 其原因是 ＮＭＯＧ排放物的来源主要有未燃 ＨＣ 燃料添加剂以及润

滑油三部分ꎬ 其中未燃 ＨＣ 占主要部分ꎮ 对于汽油

机ꎬ 冷起动阶段需要较浓的混合气来保证顺利起

动ꎬ 这本身增加了未燃 ＨＣꎻ 同时缸内燃烧温度较

低ꎬ 也不利于燃料的充分燃烧ꎮ 另外ꎬ 三元催化

转化器需要一定的温度和当量比ꎬ 过量空气系数

才能良好地工作ꎮ 冷启动阶段ꎬ 催化器的温度远

远达不到工作要求ꎬ 这使得催化器的工作效率大

打折扣 [１６]ꎮ 因此较浓的混合气以及较低的催化器

效率造成初始时刻 ＮＭＨＣ 及醛 酮类污染物在第 １个阶段比排放量大于其他 ３ 个阶段ꎮ

1048944３３1048944

实验科学与技术 ２０１８ 年 ４ 月

(ａ) 车辆 １ＷＬＴＰ 工况第 １ 次实验

(ｂ) 车辆 １ＷＬＴＰ 工况第 ２ 次实验

(ｃ) 车辆 ２ＷＬＴＰ 工况第 １ 次实验

(ｄ) 车辆 ２ＷＬＴＰ 工况第 ２ 次实验

图 ６　 ＷＬＴＰ 各阶段各种物质排放量占整个工况的百分比

测试汽油车 ＷＬＴＰ 工况下低速 中速 高速和超高速 ４ 个阶段的排放物占比ꎬ 可知 ４ 个阶段均有的主要污染物为 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮 丁烯醛和 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛ꎻ 丙醛和丁醛只有在低速阶段才出现ꎬ 超高速阶段偶尔也会有丁醛产生ꎮ

在低速阶段 ＮＭＨＣ 仍是 ＮＭＯＧ 排放物中主要

污染物ꎬ 排放质量比占 ９１1049008 ９ ~ ９６1049008 １ ꎬ ＯＨＣ 总的质量比不大于 １０ ꎮ 而这 １０的 ＯＨＣ 污染物中所占百分比较大的分别是甲醛 乙醛 丙酮和丁醛ꎮ 中速 高速这两个阶段 ＮＭＯＧ 中污染物质量百分比较高的分别是 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛和丙酮ꎬ但 ＮＭＨＣ 相较于低速阶段在 ＮＭＯＧ 中所占的比重有所降低ꎻ 同低速阶段相似ꎬ 超高速阶段 ＮＭＨＣ的排放质量比又有所提高ꎬ 占 ＮＭＯＧ 总污染物的

６７1049008 ０ ~ ９２1049008 ９ ꎬ ＯＨＣ 占的比重为 ７1049008 １ ~ ３３ ꎬ但此阶段 ＯＨＣ 中无丙醛生成ꎬ 且甲醛 乙醛 丙酮 丁烯醛与 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛占 ＯＨＣ 的比重相差不是很大ꎮ２1049008 １1049008 ３　 ＦＴＰ７５ 工况

ＦＴＰ７５ 工况下的测试结果如图 ７ 所示ꎮ由图 ７ 可知ꎬ ＦＴＰ７５ 工况下ꎬ 冷起动 瞬态

热起动三个阶段中共有的 ＮＭＯＧ 主要污染物有甲醛 乙醛和丙酮ꎻ ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛则出现的规律不太稳定ꎬ 冷起动阶段还包含 ＮＭＨＣ 和丙醛ꎻ热起动阶段偶尔也会存在 ＮＭＨＣ 这种污染物ꎮ

与 ＮＥＤＣ 工况和 ＷＬＴＣ 工况相比ꎬ ＦＴＰ７５ 工况下甲醛 乙醛和丙酮这三种排放物的 ３ 个阶段排放量百分比虽然差距不是很大ꎬ 但是冷起动阶段所占百分比依然大于其他两个阶段ꎮ 究其原因ꎬ 一是由于热起动阶段时较冷起动时的汽油机进气量少ꎬ 混合气度高ꎬ 缸内混合气温度高等原因所造成的ꎻ 二是由于瞬态阶段相比于冷起动阶段加速减速频繁ꎮ 车辆加速时ꎬ 汽油机会快速开启节气门来增加转矩达到最大值ꎬ 进气管内则会发生短期的混合气变稀ꎬ 导致非常规污染物排放增加ꎻ在减速过程中ꎬ 节气门的迅速关闭ꎬ 导致发动机在较高的转速下发生空转ꎬ 进气管的内部真空度增加ꎬ 燃油蒸发速度加快ꎬ 一部分流速较高的燃油从量孔中流出进入进气管ꎬ 形成过浓的混合气ꎬ这样则会导致非常规污染物的排放浓度增加ꎬ 燃油经济性变差等 [１１]ꎮ 因此 ３ 个阶段的醛酮类污染物排放质量占整个工况的百分比相差不大ꎮ

测试 ＦＴＰ７５ 工况下冷起动 瞬态 热起动３ 个阶段的排放情况ꎬ ３ 个阶段 ＮＭＨＣ 的排放质

量比大小关系为冷起动阶段 gt 热起动阶段 gt 瞬态

阶段ꎮ 冷起动阶段 ＮＭＨＣ 的比重占到 ９４1049008 ５ ~９５1049008 ９ ꎬ ＯＨＣ 的排放质量比占 ＮＭＯＧ 微乎其微ꎬ

1048944４３1048944

第 １６ 卷　 第 ２ 期 丁嘉磊ꎬ 等 轻型汽油车不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放特性研究

(ａ) 车辆 １ＦＴＰ７５ 工况第 １ 次实验

(ｂ) 车辆 １ＦＴＰ７５ 工况第 ２ 次实验

(ｃ) 车辆 ２ＦＴＰ７５ 工况第 １ 次实验

(ｄ) 车辆 ２ＦＴＰ７５ 工况第 ２ 次实验图 ７　 ＦＴＰ７５ 各阶段各种物质排放量占整个工况的百分比

在少数 ＯＨＣ 中甲醛 乙醛和丙酮成为主要排放物ꎻ瞬态阶段和热起动阶段不考虑 ＮＭＨＣ 的情况下ꎬ占 ＯＨＣ 排放比例较大的排放物依然是甲醛 乙醛

和丙酮ꎮ２1049008 ２　 不同工况下总的排放特性研究

由于前边对各个工况的分析ꎬ 两辆车各两次

试验结果所呈现的排放特性大致一致ꎬ 因此选取

车辆 １ 不同工况下的 １ 次实验结果进行对比分析ꎮ车辆 １ 在不同工况下各种污染物占 ＮＭＯＧ 的

质量百分比如图 ８ 所示ꎬ 车辆 １ 在不同工况下醛酮

类污染物占 ＯＨＣ 的质量百分比如图 ９ 所示ꎮ 由

图 ８ 可知ꎬ汽油车 ＮＥＤＣ 工况下 ＮＭＯＧ 排放污染物

中质量百分比前六种分别是 ４３1049008 ８ 的 ＮＭＨＣ２０1049008 ８的甲醛 １５1049008 ５ 的丁烯醛 １０1049008 ０ 的乙醛６1049008 ４ 的丙酮和 ３1049008 ０ 的丙醛ꎻ ＷＬＴＣ 工况下是

ＮＭＨＣ 甲醛 丙酮 乙醛 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛和

丁 醛ꎬ 占 比 约 为 ９０ ３1049008 ８ ３1049008 １ １1049008 ７ ０1049008 ９ 和 ０1049008 ４ ꎻ ＦＴＰ７５ 工况下分别是 ９０1049008 ３ 的

ＮＭＨＣ ３1049008 ５ 的甲醛 ２1049008 ７ 的丙酮 １1049008 ５ 的乙

醛 １1049008 ５的 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛和 ０1049008 ２ 的丁醛ꎮ由此可以得出 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮这四种物

质是轻型汽油车常温各种工况下 ＮＭＯＧ 排放物中

必然存在的物质ꎮ

图 ８　 不同工况下各种污染物占 ＮＭＯＧ 的质量百分比

图 ９　 不同工况下醛酮类污染物占 ＯＨＣ 的质量百分比

1048944５３1048944

实验科学与技术 ２０１８ 年 ４ 月

不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放量如图 １０ 所示ꎬ 从

图中可知在 ＮＥＤＣ ＷＬＴＣ 和 ＦＴＰ７５ 不同工况下污

染物 ＮＭＯＧ 的排放水平略有差异ꎬ ＮＥＤＣ 工况下排

放物的种类及排放量明显多于其他两个工况ꎮ 排

放种类的大小关系为 ＮＥＤＣ gt ＷＬＴＰ gt ＦＴＰ７５ꎬ 排放

质量的关系为 ＮＥＤＣ gt ＦＴＰ７５ gt ＷＬＴＰꎮ 究其原因ꎬ一是因为冷起动后的汽车速度 加速度不同导致

的排气差异ꎬ 使得催化器进入正常工作的时间不

同ꎻ 二是因为汽车行驶里程的不同ꎬ ＮＥＤＣ 工况循

环 １１1049008 ０１ ｋｍ ＷＬＴＣ 循环 ２３1049008 ２７ ｋｍ ＦＴＰ７５ 循环

１７1049008 ７７ ｋｍꎮ

图 １０　 不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放质量

轻型汽油车不同工况下的排放物主要是 ＮＭＨＣ及 Ｃ １ ~ Ｃ ３ 的羰基化合物ꎬ 说明燃烧过程中ꎬ 低碳

数的羰基化合物较多存在ꎻ Ｃ ４ ~ Ｃ ９的羰基类化合

物占 ＮＭＯＧ 中总羰基化合物排放量比例少ꎬ 说明

其在燃烧过程中不易生成或存在时间较短ꎮ

３　 结束语

由上述的分析可知１) ＮＥＤＣ 工况主要有 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛

丙酮 丙醛 丁烯醛 苯甲醛 ｍ ＋ ｐ 苯甲醛２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛 ９ 种污染物ꎻ ＷＬＴＰ 工况主要有

ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮 丙醛 丁烯醛 丁醛

和 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛 ８ 种污染物ꎻ ＦＴＰ７５ 工况主要

有 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮 丙醛和 ２ꎬ ５ 二甲基

苯甲醛 ６ 种污染物ꎮ 污染物种类关系为 ＮＥＤＣ gtＷＬＴＰ gt ＦＴＰ７５ꎮ

２) 无论哪种工况ꎬ 第一阶段 ＮＭＯＧ 的排放所

占总工况的质量比大于该工况其他阶段ꎮ３) 轻型汽油车在 ３ 种工况下ꎬ 均有 ＮＭＨＣ

甲醛 乙醛 丙酮生成ꎬ 且是占 ＮＭＯＧ 排放物比

重较大的 ４ 种主要污染物ꎮ４) ３ 种工况下 ＮＭＯＧ 的排放质量大小关系为

ＮＥＤＣ gt ＦＴＰ７５ gt ＷＬＴＰꎮ５) ３ 种工况下的排放物中 ＮＭＨＣ 和 Ｃ １ ~ Ｃ ３

羰基化合物占 ＮＭＯＧ 排放量比例较大ꎬ 而 Ｃ ４ ~ Ｃ ９

的羰基类化合排放量较少ꎮ

参考文献

[ １ ] Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｇｅｎｃｙ ａｉｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ

ｂｏａｒｄ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ｎｏｎ － ｍｅｔｈａｎｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｇａｓ ｔｅｓｔ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ

[ＥＢ ＯＬ] [２０１５ －１１ －１５] ｈｔｔｐｓ ｗｗｗ1049008 ａｒｂ1049008 ｃａ1049008 ｇｏｖ ｍｓｐｒｏｇ ｌｅｖｐｒｏｇ ｃｌｅａｎｄｏｃ ｃｌｅａｎ＿ｎｍｏｇｔｐｓ＿ｆｉｎａｌ1049008 ｐｄｆ

[２] 曹磊ꎬ 李昌ꎬ 郭红松 京Ⅴ轻型汽油车 ＮＭＨＣ 排放特

性研究[Ｊ] 车用发动机ꎬ ２０１３(６) ２５ － ２９[３] 朱彬ꎬ 肖辉 非甲烷碳氢化合物的光化学臭氧生成潜

势的数值模拟研究[Ｊ] 大气科学学报ꎬ ２０００ꎬ ２３(３)

３３８ － ３４５[４] 安俊岭ꎬ 高会旺ꎬ 王自发ꎬ 等 ＮＯ ｘ不变时 ＮＭＨＣ 的

变化对 Ｏ ３ 生成的影响[Ｃ] 第七届全国大气环境学

术会议 北京 中国环境科学学会大气环境分会ꎬ

１９９８ ３２３ － ３２５[５] 周颖超 甲醇柴油混合燃料理化性质及羰基污染物排

放特性的研究[Ｄ] 天津 天津大学ꎬ ２００７[６] 陈恭府 超低硫柴油掺配生质柴油之油品特性及污染

排放分析[Ｄ] 广州 中山大学ꎬ ２００５[７] ＣＡＲＴＥＲ Ｗ Ｐ Ｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ

ｃｈａｍｂｅｒ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｍａｘｉｍｕｍ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ ｒｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ[ Ｊ] Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｅｎｖｉｒｏｎ￣

ｍｅｎｔꎬ １９９５ꎬ ２９ (１８) ２５１３ － ２５２７[８] ＣＡＦＦＮＥＹ Ｊ Ｓꎬ ＭＡＲＬＥＹ Ｎ Ａꎬ ＭＡＲＴＩＮ Ｒ Ｓꎬ ｅｔ ａｌ Ｐｏ￣

ｔｅｎｔｉａｌ ａｉｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ｅｔｈａｎｏｌ － ｇａｓｏｌｉｎｅ ｆｕｅｌｂｌｅｎｄｓ ａ ｆｉｅｌｄ ｓｔｕｄｙ ｉｎ Ａｌｂｕｑｕｅｒｑｕｅꎬ Ｎｅｗ Ｍｅｘｉｃｏ [ Ｊ]Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ １９９７ꎬ ３１ (１１)

３０５３ － ３０６１[９] ＣＡＲＬＩＥＲ Ｐꎬ ＨＡＮＮＡＣＨＩ Ｈꎬ ＭＯＵＶＩＥＲ Ｇ Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ

ｏｆ ｃａｒｂｏｎｙｌ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅmdashＡ ｒｅｖｉｅｗ[Ｊ]Ａｔ￣

ｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ １９８６ꎬ ２０ (１１) ２０７９ －２０９９[１０] 李晨贞ꎬ 徐月云 不同运转循环下的轻型汽车排放特

性研究[Ｊ] 小型内燃机与车辆技术ꎬ ２０１５ꎬ ４４(５)

２１ － ２５[１１] 许立兵 轻型车超低排放测试技术研究[Ｄ] 杭州

浙江大学ꎬ ２００８

[１２] ＷＬＴＰ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｅｓｔ ｃｙｃｌｅｓ [ＥＢ ＯＬ] [２０１２ －１２ －２０]ｈｔｔｐｓ ｗｗｗ1049008 ｄｉｅｓｅｌｎｅｔ1049008 ｃｏｍ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｃｙｃｌｅｓ ｗｌｔｐ1049008 ｐｈｐ

(下转第 ４１ 页)

1048944６３1048944

第 １６ 卷　 第 ２ 期 丁嘉磊ꎬ 等 轻型汽油车不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放特性研究

(ａ) 车辆 １ＮＥＤＣ 工况第 １ 次实验

(ｂ) 车辆 １ＮＥＤＣ 工况第 ２ 次实验

(ｃ) 车辆 ２ＮＥＤＣ 工况第 １ 次实验

(ｄ) 车辆 ２ＮＥＤＣ 工况第 ２ 次实验

图 ５　 ＮＥＤＣ 各阶段各种物质排放量占整个工况的百分比

要零件 润滑系及冷却系刚起动时不能立即达到

正常工作的温度ꎬ 需要一个怠速过程ꎬ 其主要特

点是转速低ꎬ 节气门开度小ꎬ 供油量少ꎮ 此时通

过加大喷油量的方法来加浓混合气ꎬ 从而使燃烧

具有较高的稳定性ꎮ 但高浓度的混合气ꎬ 会产生

不良的雾化ꎻ 而较小的节气门开度也会导致残余

废气的增加ꎬ 这种情况导致燃烧缓慢或不完全燃

烧的现象产生ꎬ 甚至出现间接着火的现象 [１５]ꎮ通过测试 ＮＭＯＧ 中的排放物占比ꎬ 可知 ＥＣＥ

阶段 ＮＭＨＣ 是 ＮＭＯＧ 排放物中的主要物质ꎬ 占整

个排放总质量的 ８６ ~ ９２ ꎬ ＯＨＣ 所占比例最多

不到 １５ ꎮ 由于 ＯＨＣ 占 ＮＭＯＧ 比例太少ꎬ 将 ＥＣＥ阶段 ＯＨＣ 物质单独分析ꎬ 可知主要产生的前 ６ 种

ＯＨＣ 类污染物质量百分比由多到少依次为丁烯醛丙酮 甲醛 乙醛 丙醛和 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛ꎬ其占 ＯＨＣ 百分比分别为 ３３1049008 ２ ~ ４１1049008 ９ １６1049008 ５ ~

２０1049008 ５ １６1049008 ３~２０1049008 １ ９1049008 ８~１１1049008 ０ ５1049008 ５ ~

１１1049008 ６和 ２1049008 ８ ~ ４1049008 ７ ꎬ 其他 ＯＨＣ 类污染物总质

量百分比不超过 ３1049008 １ ꎮ测试 ＥＵＤＣ 阶段 ＮＭＯＧ 排放物的占比ꎬ 可知

ＥＵＤＣ 阶段汽车排放物已处于稳定状态ꎬ ＮＭＨＣ 所

占质量百分比明显降低ꎬ 车辆 ２ 甚至没有 ＮＭＨＣ的生成ꎮ 两辆车产生这样不同的结果ꎬ 可能是由

于车辆 １ 的当量惯量大于车辆 ２ꎬ 但整体的排放规

律是一致的ꎮ ＥＵＤＣ 阶段最多的排放物是丙醛和丁

烯醛ꎬ 分别占 ＮＭＯＧ 的 ３０左右ꎮ２1049008 １1049008 ２　 ＷＬＴＰ 工况

ＷＬＴＰ 工况下的测试结果如图 ６ 所示ꎮ从图 ６ 中可知ꎬ 低速阶段汽油车排放物种类和

排放物比排放量均大于其他阶段(车辆 ２ 第二次试

验中的 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛例外)ꎮ 其原因是 ＮＭＯＧ排放物的来源主要有未燃 ＨＣ 燃料添加剂以及润

滑油三部分ꎬ 其中未燃 ＨＣ 占主要部分ꎮ 对于汽油

机ꎬ 冷起动阶段需要较浓的混合气来保证顺利起

动ꎬ 这本身增加了未燃 ＨＣꎻ 同时缸内燃烧温度较

低ꎬ 也不利于燃料的充分燃烧ꎮ 另外ꎬ 三元催化

转化器需要一定的温度和当量比ꎬ 过量空气系数

才能良好地工作ꎮ 冷启动阶段ꎬ 催化器的温度远

远达不到工作要求ꎬ 这使得催化器的工作效率大

打折扣 [１６]ꎮ 因此较浓的混合气以及较低的催化器

效率造成初始时刻 ＮＭＨＣ 及醛 酮类污染物在第 １个阶段比排放量大于其他 ３ 个阶段ꎮ

1048944３３1048944

实验科学与技术 ２０１８ 年 ４ 月

(ａ) 车辆 １ＷＬＴＰ 工况第 １ 次实验

(ｂ) 车辆 １ＷＬＴＰ 工况第 ２ 次实验

(ｃ) 车辆 ２ＷＬＴＰ 工况第 １ 次实验

(ｄ) 车辆 ２ＷＬＴＰ 工况第 ２ 次实验

图 ６　 ＷＬＴＰ 各阶段各种物质排放量占整个工况的百分比

测试汽油车 ＷＬＴＰ 工况下低速 中速 高速和超高速 ４ 个阶段的排放物占比ꎬ 可知 ４ 个阶段均有的主要污染物为 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮 丁烯醛和 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛ꎻ 丙醛和丁醛只有在低速阶段才出现ꎬ 超高速阶段偶尔也会有丁醛产生ꎮ

在低速阶段 ＮＭＨＣ 仍是 ＮＭＯＧ 排放物中主要

污染物ꎬ 排放质量比占 ９１1049008 ９ ~ ９６1049008 １ ꎬ ＯＨＣ 总的质量比不大于 １０ ꎮ 而这 １０的 ＯＨＣ 污染物中所占百分比较大的分别是甲醛 乙醛 丙酮和丁醛ꎮ 中速 高速这两个阶段 ＮＭＯＧ 中污染物质量百分比较高的分别是 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛和丙酮ꎬ但 ＮＭＨＣ 相较于低速阶段在 ＮＭＯＧ 中所占的比重有所降低ꎻ 同低速阶段相似ꎬ 超高速阶段 ＮＭＨＣ的排放质量比又有所提高ꎬ 占 ＮＭＯＧ 总污染物的

６７1049008 ０ ~ ９２1049008 ９ ꎬ ＯＨＣ 占的比重为 ７1049008 １ ~ ３３ ꎬ但此阶段 ＯＨＣ 中无丙醛生成ꎬ 且甲醛 乙醛 丙酮 丁烯醛与 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛占 ＯＨＣ 的比重相差不是很大ꎮ２1049008 １1049008 ３　 ＦＴＰ７５ 工况

ＦＴＰ７５ 工况下的测试结果如图 ７ 所示ꎮ由图 ７ 可知ꎬ ＦＴＰ７５ 工况下ꎬ 冷起动 瞬态

热起动三个阶段中共有的 ＮＭＯＧ 主要污染物有甲醛 乙醛和丙酮ꎻ ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛则出现的规律不太稳定ꎬ 冷起动阶段还包含 ＮＭＨＣ 和丙醛ꎻ热起动阶段偶尔也会存在 ＮＭＨＣ 这种污染物ꎮ

与 ＮＥＤＣ 工况和 ＷＬＴＣ 工况相比ꎬ ＦＴＰ７５ 工况下甲醛 乙醛和丙酮这三种排放物的 ３ 个阶段排放量百分比虽然差距不是很大ꎬ 但是冷起动阶段所占百分比依然大于其他两个阶段ꎮ 究其原因ꎬ 一是由于热起动阶段时较冷起动时的汽油机进气量少ꎬ 混合气度高ꎬ 缸内混合气温度高等原因所造成的ꎻ 二是由于瞬态阶段相比于冷起动阶段加速减速频繁ꎮ 车辆加速时ꎬ 汽油机会快速开启节气门来增加转矩达到最大值ꎬ 进气管内则会发生短期的混合气变稀ꎬ 导致非常规污染物排放增加ꎻ在减速过程中ꎬ 节气门的迅速关闭ꎬ 导致发动机在较高的转速下发生空转ꎬ 进气管的内部真空度增加ꎬ 燃油蒸发速度加快ꎬ 一部分流速较高的燃油从量孔中流出进入进气管ꎬ 形成过浓的混合气ꎬ这样则会导致非常规污染物的排放浓度增加ꎬ 燃油经济性变差等 [１１]ꎮ 因此 ３ 个阶段的醛酮类污染物排放质量占整个工况的百分比相差不大ꎮ

测试 ＦＴＰ７５ 工况下冷起动 瞬态 热起动３ 个阶段的排放情况ꎬ ３ 个阶段 ＮＭＨＣ 的排放质

量比大小关系为冷起动阶段 gt 热起动阶段 gt 瞬态

阶段ꎮ 冷起动阶段 ＮＭＨＣ 的比重占到 ９４1049008 ５ ~９５1049008 ９ ꎬ ＯＨＣ 的排放质量比占 ＮＭＯＧ 微乎其微ꎬ

1048944４３1048944

第 １６ 卷　 第 ２ 期 丁嘉磊ꎬ 等 轻型汽油车不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放特性研究

(ａ) 车辆 １ＦＴＰ７５ 工况第 １ 次实验

(ｂ) 车辆 １ＦＴＰ７５ 工况第 ２ 次实验

(ｃ) 车辆 ２ＦＴＰ７５ 工况第 １ 次实验

(ｄ) 车辆 ２ＦＴＰ７５ 工况第 ２ 次实验图 ７　 ＦＴＰ７５ 各阶段各种物质排放量占整个工况的百分比

在少数 ＯＨＣ 中甲醛 乙醛和丙酮成为主要排放物ꎻ瞬态阶段和热起动阶段不考虑 ＮＭＨＣ 的情况下ꎬ占 ＯＨＣ 排放比例较大的排放物依然是甲醛 乙醛

和丙酮ꎮ２1049008 ２　 不同工况下总的排放特性研究

由于前边对各个工况的分析ꎬ 两辆车各两次

试验结果所呈现的排放特性大致一致ꎬ 因此选取

车辆 １ 不同工况下的 １ 次实验结果进行对比分析ꎮ车辆 １ 在不同工况下各种污染物占 ＮＭＯＧ 的

质量百分比如图 ８ 所示ꎬ 车辆 １ 在不同工况下醛酮

类污染物占 ＯＨＣ 的质量百分比如图 ９ 所示ꎮ 由

图 ８ 可知ꎬ汽油车 ＮＥＤＣ 工况下 ＮＭＯＧ 排放污染物

中质量百分比前六种分别是 ４３1049008 ８ 的 ＮＭＨＣ２０1049008 ８的甲醛 １５1049008 ５ 的丁烯醛 １０1049008 ０ 的乙醛６1049008 ４ 的丙酮和 ３1049008 ０ 的丙醛ꎻ ＷＬＴＣ 工况下是

ＮＭＨＣ 甲醛 丙酮 乙醛 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛和

丁 醛ꎬ 占 比 约 为 ９０ ３1049008 ８ ３1049008 １ １1049008 ７ ０1049008 ９ 和 ０1049008 ４ ꎻ ＦＴＰ７５ 工况下分别是 ９０1049008 ３ 的

ＮＭＨＣ ３1049008 ５ 的甲醛 ２1049008 ７ 的丙酮 １1049008 ５ 的乙

醛 １1049008 ５的 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛和 ０1049008 ２ 的丁醛ꎮ由此可以得出 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮这四种物

质是轻型汽油车常温各种工况下 ＮＭＯＧ 排放物中

必然存在的物质ꎮ

图 ８　 不同工况下各种污染物占 ＮＭＯＧ 的质量百分比

图 ９　 不同工况下醛酮类污染物占 ＯＨＣ 的质量百分比

1048944５３1048944

实验科学与技术 ２０１８ 年 ４ 月

不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放量如图 １０ 所示ꎬ 从

图中可知在 ＮＥＤＣ ＷＬＴＣ 和 ＦＴＰ７５ 不同工况下污

染物 ＮＭＯＧ 的排放水平略有差异ꎬ ＮＥＤＣ 工况下排

放物的种类及排放量明显多于其他两个工况ꎮ 排

放种类的大小关系为 ＮＥＤＣ gt ＷＬＴＰ gt ＦＴＰ７５ꎬ 排放

质量的关系为 ＮＥＤＣ gt ＦＴＰ７５ gt ＷＬＴＰꎮ 究其原因ꎬ一是因为冷起动后的汽车速度 加速度不同导致

的排气差异ꎬ 使得催化器进入正常工作的时间不

同ꎻ 二是因为汽车行驶里程的不同ꎬ ＮＥＤＣ 工况循

环 １１1049008 ０１ ｋｍ ＷＬＴＣ 循环 ２３1049008 ２７ ｋｍ ＦＴＰ７５ 循环

１７1049008 ７７ ｋｍꎮ

图 １０　 不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放质量

轻型汽油车不同工况下的排放物主要是 ＮＭＨＣ及 Ｃ １ ~ Ｃ ３ 的羰基化合物ꎬ 说明燃烧过程中ꎬ 低碳

数的羰基化合物较多存在ꎻ Ｃ ４ ~ Ｃ ９的羰基类化合

物占 ＮＭＯＧ 中总羰基化合物排放量比例少ꎬ 说明

其在燃烧过程中不易生成或存在时间较短ꎮ

３　 结束语

由上述的分析可知１) ＮＥＤＣ 工况主要有 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛

丙酮 丙醛 丁烯醛 苯甲醛 ｍ ＋ ｐ 苯甲醛２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛 ９ 种污染物ꎻ ＷＬＴＰ 工况主要有

ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮 丙醛 丁烯醛 丁醛

和 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛 ８ 种污染物ꎻ ＦＴＰ７５ 工况主要

有 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮 丙醛和 ２ꎬ ５ 二甲基

苯甲醛 ６ 种污染物ꎮ 污染物种类关系为 ＮＥＤＣ gtＷＬＴＰ gt ＦＴＰ７５ꎮ

２) 无论哪种工况ꎬ 第一阶段 ＮＭＯＧ 的排放所

占总工况的质量比大于该工况其他阶段ꎮ３) 轻型汽油车在 ３ 种工况下ꎬ 均有 ＮＭＨＣ

甲醛 乙醛 丙酮生成ꎬ 且是占 ＮＭＯＧ 排放物比

重较大的 ４ 种主要污染物ꎮ４) ３ 种工况下 ＮＭＯＧ 的排放质量大小关系为

ＮＥＤＣ gt ＦＴＰ７５ gt ＷＬＴＰꎮ５) ３ 种工况下的排放物中 ＮＭＨＣ 和 Ｃ １ ~ Ｃ ３

羰基化合物占 ＮＭＯＧ 排放量比例较大ꎬ 而 Ｃ ４ ~ Ｃ ９

的羰基类化合排放量较少ꎮ

参考文献

[ １ ] Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｇｅｎｃｙ ａｉｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ

ｂｏａｒｄ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ｎｏｎ － ｍｅｔｈａｎｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｇａｓ ｔｅｓｔ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ

[ＥＢ ＯＬ] [２０１５ －１１ －１５] ｈｔｔｐｓ ｗｗｗ1049008 ａｒｂ1049008 ｃａ1049008 ｇｏｖ ｍｓｐｒｏｇ ｌｅｖｐｒｏｇ ｃｌｅａｎｄｏｃ ｃｌｅａｎ＿ｎｍｏｇｔｐｓ＿ｆｉｎａｌ1049008 ｐｄｆ

[２] 曹磊ꎬ 李昌ꎬ 郭红松 京Ⅴ轻型汽油车 ＮＭＨＣ 排放特

性研究[Ｊ] 车用发动机ꎬ ２０１３(６) ２５ － ２９[３] 朱彬ꎬ 肖辉 非甲烷碳氢化合物的光化学臭氧生成潜

势的数值模拟研究[Ｊ] 大气科学学报ꎬ ２０００ꎬ ２３(３)

３３８ － ３４５[４] 安俊岭ꎬ 高会旺ꎬ 王自发ꎬ 等 ＮＯ ｘ不变时 ＮＭＨＣ 的

变化对 Ｏ ３ 生成的影响[Ｃ] 第七届全国大气环境学

术会议 北京 中国环境科学学会大气环境分会ꎬ

１９９８ ３２３ － ３２５[５] 周颖超 甲醇柴油混合燃料理化性质及羰基污染物排

放特性的研究[Ｄ] 天津 天津大学ꎬ ２００７[６] 陈恭府 超低硫柴油掺配生质柴油之油品特性及污染

排放分析[Ｄ] 广州 中山大学ꎬ ２００５[７] ＣＡＲＴＥＲ Ｗ Ｐ Ｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ

ｃｈａｍｂｅｒ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｍａｘｉｍｕｍ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ ｒｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ[ Ｊ] Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｅｎｖｉｒｏｎ￣

ｍｅｎｔꎬ １９９５ꎬ ２９ (１８) ２５１３ － ２５２７[８] ＣＡＦＦＮＥＹ Ｊ Ｓꎬ ＭＡＲＬＥＹ Ｎ Ａꎬ ＭＡＲＴＩＮ Ｒ Ｓꎬ ｅｔ ａｌ Ｐｏ￣

ｔｅｎｔｉａｌ ａｉｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ｅｔｈａｎｏｌ － ｇａｓｏｌｉｎｅ ｆｕｅｌｂｌｅｎｄｓ ａ ｆｉｅｌｄ ｓｔｕｄｙ ｉｎ Ａｌｂｕｑｕｅｒｑｕｅꎬ Ｎｅｗ Ｍｅｘｉｃｏ [ Ｊ]Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ １９９７ꎬ ３１ (１１)

３０５３ － ３０６１[９] ＣＡＲＬＩＥＲ Ｐꎬ ＨＡＮＮＡＣＨＩ Ｈꎬ ＭＯＵＶＩＥＲ Ｇ Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ

ｏｆ ｃａｒｂｏｎｙｌ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅmdashＡ ｒｅｖｉｅｗ[Ｊ]Ａｔ￣

ｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ １９８６ꎬ ２０ (１１) ２０７９ －２０９９[１０] 李晨贞ꎬ 徐月云 不同运转循环下的轻型汽车排放特

性研究[Ｊ] 小型内燃机与车辆技术ꎬ ２０１５ꎬ ４４(５)

２１ － ２５[１１] 许立兵 轻型车超低排放测试技术研究[Ｄ] 杭州

浙江大学ꎬ ２００８

[１２] ＷＬＴＰ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｅｓｔ ｃｙｃｌｅｓ [ＥＢ ＯＬ] [２０１２ －１２ －２０]ｈｔｔｐｓ ｗｗｗ1049008 ｄｉｅｓｅｌｎｅｔ1049008 ｃｏｍ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｃｙｃｌｅｓ ｗｌｔｐ1049008 ｐｈｐ

(下转第 ４１ 页)

1048944６３1048944

实验科学与技术 ２０１８ 年 ４ 月

(ａ) 车辆 １ＷＬＴＰ 工况第 １ 次实验

(ｂ) 车辆 １ＷＬＴＰ 工况第 ２ 次实验

(ｃ) 车辆 ２ＷＬＴＰ 工况第 １ 次实验

(ｄ) 车辆 ２ＷＬＴＰ 工况第 ２ 次实验

图 ６　 ＷＬＴＰ 各阶段各种物质排放量占整个工况的百分比

测试汽油车 ＷＬＴＰ 工况下低速 中速 高速和超高速 ４ 个阶段的排放物占比ꎬ 可知 ４ 个阶段均有的主要污染物为 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮 丁烯醛和 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛ꎻ 丙醛和丁醛只有在低速阶段才出现ꎬ 超高速阶段偶尔也会有丁醛产生ꎮ

在低速阶段 ＮＭＨＣ 仍是 ＮＭＯＧ 排放物中主要

污染物ꎬ 排放质量比占 ９１1049008 ９ ~ ９６1049008 １ ꎬ ＯＨＣ 总的质量比不大于 １０ ꎮ 而这 １０的 ＯＨＣ 污染物中所占百分比较大的分别是甲醛 乙醛 丙酮和丁醛ꎮ 中速 高速这两个阶段 ＮＭＯＧ 中污染物质量百分比较高的分别是 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛和丙酮ꎬ但 ＮＭＨＣ 相较于低速阶段在 ＮＭＯＧ 中所占的比重有所降低ꎻ 同低速阶段相似ꎬ 超高速阶段 ＮＭＨＣ的排放质量比又有所提高ꎬ 占 ＮＭＯＧ 总污染物的

６７1049008 ０ ~ ９２1049008 ９ ꎬ ＯＨＣ 占的比重为 ７1049008 １ ~ ３３ ꎬ但此阶段 ＯＨＣ 中无丙醛生成ꎬ 且甲醛 乙醛 丙酮 丁烯醛与 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛占 ＯＨＣ 的比重相差不是很大ꎮ２1049008 １1049008 ３　 ＦＴＰ７５ 工况

ＦＴＰ７５ 工况下的测试结果如图 ７ 所示ꎮ由图 ７ 可知ꎬ ＦＴＰ７５ 工况下ꎬ 冷起动 瞬态

热起动三个阶段中共有的 ＮＭＯＧ 主要污染物有甲醛 乙醛和丙酮ꎻ ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛则出现的规律不太稳定ꎬ 冷起动阶段还包含 ＮＭＨＣ 和丙醛ꎻ热起动阶段偶尔也会存在 ＮＭＨＣ 这种污染物ꎮ

与 ＮＥＤＣ 工况和 ＷＬＴＣ 工况相比ꎬ ＦＴＰ７５ 工况下甲醛 乙醛和丙酮这三种排放物的 ３ 个阶段排放量百分比虽然差距不是很大ꎬ 但是冷起动阶段所占百分比依然大于其他两个阶段ꎮ 究其原因ꎬ 一是由于热起动阶段时较冷起动时的汽油机进气量少ꎬ 混合气度高ꎬ 缸内混合气温度高等原因所造成的ꎻ 二是由于瞬态阶段相比于冷起动阶段加速减速频繁ꎮ 车辆加速时ꎬ 汽油机会快速开启节气门来增加转矩达到最大值ꎬ 进气管内则会发生短期的混合气变稀ꎬ 导致非常规污染物排放增加ꎻ在减速过程中ꎬ 节气门的迅速关闭ꎬ 导致发动机在较高的转速下发生空转ꎬ 进气管的内部真空度增加ꎬ 燃油蒸发速度加快ꎬ 一部分流速较高的燃油从量孔中流出进入进气管ꎬ 形成过浓的混合气ꎬ这样则会导致非常规污染物的排放浓度增加ꎬ 燃油经济性变差等 [１１]ꎮ 因此 ３ 个阶段的醛酮类污染物排放质量占整个工况的百分比相差不大ꎮ

测试 ＦＴＰ７５ 工况下冷起动 瞬态 热起动３ 个阶段的排放情况ꎬ ３ 个阶段 ＮＭＨＣ 的排放质

量比大小关系为冷起动阶段 gt 热起动阶段 gt 瞬态

阶段ꎮ 冷起动阶段 ＮＭＨＣ 的比重占到 ９４1049008 ５ ~９５1049008 ９ ꎬ ＯＨＣ 的排放质量比占 ＮＭＯＧ 微乎其微ꎬ

1048944４３1048944

第 １６ 卷　 第 ２ 期 丁嘉磊ꎬ 等 轻型汽油车不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放特性研究

(ａ) 车辆 １ＦＴＰ７５ 工况第 １ 次实验

(ｂ) 车辆 １ＦＴＰ７５ 工况第 ２ 次实验

(ｃ) 车辆 ２ＦＴＰ７５ 工况第 １ 次实验

(ｄ) 车辆 ２ＦＴＰ７５ 工况第 ２ 次实验图 ７　 ＦＴＰ７５ 各阶段各种物质排放量占整个工况的百分比

在少数 ＯＨＣ 中甲醛 乙醛和丙酮成为主要排放物ꎻ瞬态阶段和热起动阶段不考虑 ＮＭＨＣ 的情况下ꎬ占 ＯＨＣ 排放比例较大的排放物依然是甲醛 乙醛

和丙酮ꎮ２1049008 ２　 不同工况下总的排放特性研究

由于前边对各个工况的分析ꎬ 两辆车各两次

试验结果所呈现的排放特性大致一致ꎬ 因此选取

车辆 １ 不同工况下的 １ 次实验结果进行对比分析ꎮ车辆 １ 在不同工况下各种污染物占 ＮＭＯＧ 的

质量百分比如图 ８ 所示ꎬ 车辆 １ 在不同工况下醛酮

类污染物占 ＯＨＣ 的质量百分比如图 ９ 所示ꎮ 由

图 ８ 可知ꎬ汽油车 ＮＥＤＣ 工况下 ＮＭＯＧ 排放污染物

中质量百分比前六种分别是 ４３1049008 ８ 的 ＮＭＨＣ２０1049008 ８的甲醛 １５1049008 ５ 的丁烯醛 １０1049008 ０ 的乙醛６1049008 ４ 的丙酮和 ３1049008 ０ 的丙醛ꎻ ＷＬＴＣ 工况下是

ＮＭＨＣ 甲醛 丙酮 乙醛 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛和

丁 醛ꎬ 占 比 约 为 ９０ ３1049008 ８ ３1049008 １ １1049008 ７ ０1049008 ９ 和 ０1049008 ４ ꎻ ＦＴＰ７５ 工况下分别是 ９０1049008 ３ 的

ＮＭＨＣ ３1049008 ５ 的甲醛 ２1049008 ７ 的丙酮 １1049008 ５ 的乙

醛 １1049008 ５的 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛和 ０1049008 ２ 的丁醛ꎮ由此可以得出 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮这四种物

质是轻型汽油车常温各种工况下 ＮＭＯＧ 排放物中

必然存在的物质ꎮ

图 ８　 不同工况下各种污染物占 ＮＭＯＧ 的质量百分比

图 ９　 不同工况下醛酮类污染物占 ＯＨＣ 的质量百分比

1048944５３1048944

实验科学与技术 ２０１８ 年 ４ 月

不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放量如图 １０ 所示ꎬ 从

图中可知在 ＮＥＤＣ ＷＬＴＣ 和 ＦＴＰ７５ 不同工况下污

染物 ＮＭＯＧ 的排放水平略有差异ꎬ ＮＥＤＣ 工况下排

放物的种类及排放量明显多于其他两个工况ꎮ 排

放种类的大小关系为 ＮＥＤＣ gt ＷＬＴＰ gt ＦＴＰ７５ꎬ 排放

质量的关系为 ＮＥＤＣ gt ＦＴＰ７５ gt ＷＬＴＰꎮ 究其原因ꎬ一是因为冷起动后的汽车速度 加速度不同导致

的排气差异ꎬ 使得催化器进入正常工作的时间不

同ꎻ 二是因为汽车行驶里程的不同ꎬ ＮＥＤＣ 工况循

环 １１1049008 ０１ ｋｍ ＷＬＴＣ 循环 ２３1049008 ２７ ｋｍ ＦＴＰ７５ 循环

１７1049008 ７７ ｋｍꎮ

图 １０　 不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放质量

轻型汽油车不同工况下的排放物主要是 ＮＭＨＣ及 Ｃ １ ~ Ｃ ３ 的羰基化合物ꎬ 说明燃烧过程中ꎬ 低碳

数的羰基化合物较多存在ꎻ Ｃ ４ ~ Ｃ ９的羰基类化合

物占 ＮＭＯＧ 中总羰基化合物排放量比例少ꎬ 说明

其在燃烧过程中不易生成或存在时间较短ꎮ

３　 结束语

由上述的分析可知１) ＮＥＤＣ 工况主要有 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛

丙酮 丙醛 丁烯醛 苯甲醛 ｍ ＋ ｐ 苯甲醛２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛 ９ 种污染物ꎻ ＷＬＴＰ 工况主要有

ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮 丙醛 丁烯醛 丁醛

和 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛 ８ 种污染物ꎻ ＦＴＰ７５ 工况主要

有 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮 丙醛和 ２ꎬ ５ 二甲基

苯甲醛 ６ 种污染物ꎮ 污染物种类关系为 ＮＥＤＣ gtＷＬＴＰ gt ＦＴＰ７５ꎮ

２) 无论哪种工况ꎬ 第一阶段 ＮＭＯＧ 的排放所

占总工况的质量比大于该工况其他阶段ꎮ３) 轻型汽油车在 ３ 种工况下ꎬ 均有 ＮＭＨＣ

甲醛 乙醛 丙酮生成ꎬ 且是占 ＮＭＯＧ 排放物比

重较大的 ４ 种主要污染物ꎮ４) ３ 种工况下 ＮＭＯＧ 的排放质量大小关系为

ＮＥＤＣ gt ＦＴＰ７５ gt ＷＬＴＰꎮ５) ３ 种工况下的排放物中 ＮＭＨＣ 和 Ｃ １ ~ Ｃ ３

羰基化合物占 ＮＭＯＧ 排放量比例较大ꎬ 而 Ｃ ４ ~ Ｃ ９

的羰基类化合排放量较少ꎮ

参考文献

[ １ ] Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｇｅｎｃｙ ａｉｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ

ｂｏａｒｄ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ｎｏｎ － ｍｅｔｈａｎｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｇａｓ ｔｅｓｔ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ

[ＥＢ ＯＬ] [２０１５ －１１ －１５] ｈｔｔｐｓ ｗｗｗ1049008 ａｒｂ1049008 ｃａ1049008 ｇｏｖ ｍｓｐｒｏｇ ｌｅｖｐｒｏｇ ｃｌｅａｎｄｏｃ ｃｌｅａｎ＿ｎｍｏｇｔｐｓ＿ｆｉｎａｌ1049008 ｐｄｆ

[２] 曹磊ꎬ 李昌ꎬ 郭红松 京Ⅴ轻型汽油车 ＮＭＨＣ 排放特

性研究[Ｊ] 车用发动机ꎬ ２０１３(６) ２５ － ２９[３] 朱彬ꎬ 肖辉 非甲烷碳氢化合物的光化学臭氧生成潜

势的数值模拟研究[Ｊ] 大气科学学报ꎬ ２０００ꎬ ２３(３)

３３８ － ３４５[４] 安俊岭ꎬ 高会旺ꎬ 王自发ꎬ 等 ＮＯ ｘ不变时 ＮＭＨＣ 的

变化对 Ｏ ３ 生成的影响[Ｃ] 第七届全国大气环境学

术会议 北京 中国环境科学学会大气环境分会ꎬ

１９９８ ３２３ － ３２５[５] 周颖超 甲醇柴油混合燃料理化性质及羰基污染物排

放特性的研究[Ｄ] 天津 天津大学ꎬ ２００７[６] 陈恭府 超低硫柴油掺配生质柴油之油品特性及污染

排放分析[Ｄ] 广州 中山大学ꎬ ２００５[７] ＣＡＲＴＥＲ Ｗ Ｐ Ｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ

ｃｈａｍｂｅｒ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｍａｘｉｍｕｍ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ ｒｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ[ Ｊ] Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｅｎｖｉｒｏｎ￣

ｍｅｎｔꎬ １９９５ꎬ ２９ (１８) ２５１３ － ２５２７[８] ＣＡＦＦＮＥＹ Ｊ Ｓꎬ ＭＡＲＬＥＹ Ｎ Ａꎬ ＭＡＲＴＩＮ Ｒ Ｓꎬ ｅｔ ａｌ Ｐｏ￣

ｔｅｎｔｉａｌ ａｉｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ｅｔｈａｎｏｌ － ｇａｓｏｌｉｎｅ ｆｕｅｌｂｌｅｎｄｓ ａ ｆｉｅｌｄ ｓｔｕｄｙ ｉｎ Ａｌｂｕｑｕｅｒｑｕｅꎬ Ｎｅｗ Ｍｅｘｉｃｏ [ Ｊ]Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ １９９７ꎬ ３１ (１１)

３０５３ － ３０６１[９] ＣＡＲＬＩＥＲ Ｐꎬ ＨＡＮＮＡＣＨＩ Ｈꎬ ＭＯＵＶＩＥＲ Ｇ Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ

ｏｆ ｃａｒｂｏｎｙｌ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅmdashＡ ｒｅｖｉｅｗ[Ｊ]Ａｔ￣

ｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ １９８６ꎬ ２０ (１１) ２０７９ －２０９９[１０] 李晨贞ꎬ 徐月云 不同运转循环下的轻型汽车排放特

性研究[Ｊ] 小型内燃机与车辆技术ꎬ ２０１５ꎬ ４４(５)

２１ － ２５[１１] 许立兵 轻型车超低排放测试技术研究[Ｄ] 杭州

浙江大学ꎬ ２００８

[１２] ＷＬＴＰ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｅｓｔ ｃｙｃｌｅｓ [ＥＢ ＯＬ] [２０１２ －１２ －２０]ｈｔｔｐｓ ｗｗｗ1049008 ｄｉｅｓｅｌｎｅｔ1049008 ｃｏｍ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｃｙｃｌｅｓ ｗｌｔｐ1049008 ｐｈｐ

(下转第 ４１ 页)

1048944６３1048944

第 １６ 卷　 第 ２ 期 丁嘉磊ꎬ 等 轻型汽油车不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放特性研究

(ａ) 车辆 １ＦＴＰ７５ 工况第 １ 次实验

(ｂ) 车辆 １ＦＴＰ７５ 工况第 ２ 次实验

(ｃ) 车辆 ２ＦＴＰ７５ 工况第 １ 次实验

(ｄ) 车辆 ２ＦＴＰ７５ 工况第 ２ 次实验图 ７　 ＦＴＰ７５ 各阶段各种物质排放量占整个工况的百分比

在少数 ＯＨＣ 中甲醛 乙醛和丙酮成为主要排放物ꎻ瞬态阶段和热起动阶段不考虑 ＮＭＨＣ 的情况下ꎬ占 ＯＨＣ 排放比例较大的排放物依然是甲醛 乙醛

和丙酮ꎮ２1049008 ２　 不同工况下总的排放特性研究

由于前边对各个工况的分析ꎬ 两辆车各两次

试验结果所呈现的排放特性大致一致ꎬ 因此选取

车辆 １ 不同工况下的 １ 次实验结果进行对比分析ꎮ车辆 １ 在不同工况下各种污染物占 ＮＭＯＧ 的

质量百分比如图 ８ 所示ꎬ 车辆 １ 在不同工况下醛酮

类污染物占 ＯＨＣ 的质量百分比如图 ９ 所示ꎮ 由

图 ８ 可知ꎬ汽油车 ＮＥＤＣ 工况下 ＮＭＯＧ 排放污染物

中质量百分比前六种分别是 ４３1049008 ８ 的 ＮＭＨＣ２０1049008 ８的甲醛 １５1049008 ５ 的丁烯醛 １０1049008 ０ 的乙醛６1049008 ４ 的丙酮和 ３1049008 ０ 的丙醛ꎻ ＷＬＴＣ 工况下是

ＮＭＨＣ 甲醛 丙酮 乙醛 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛和

丁 醛ꎬ 占 比 约 为 ９０ ３1049008 ８ ３1049008 １ １1049008 ７ ０1049008 ９ 和 ０1049008 ４ ꎻ ＦＴＰ７５ 工况下分别是 ９０1049008 ３ 的

ＮＭＨＣ ３1049008 ５ 的甲醛 ２1049008 ７ 的丙酮 １1049008 ５ 的乙

醛 １1049008 ５的 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛和 ０1049008 ２ 的丁醛ꎮ由此可以得出 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮这四种物

质是轻型汽油车常温各种工况下 ＮＭＯＧ 排放物中

必然存在的物质ꎮ

图 ８　 不同工况下各种污染物占 ＮＭＯＧ 的质量百分比

图 ９　 不同工况下醛酮类污染物占 ＯＨＣ 的质量百分比

1048944５３1048944

实验科学与技术 ２０１８ 年 ４ 月

不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放量如图 １０ 所示ꎬ 从

图中可知在 ＮＥＤＣ ＷＬＴＣ 和 ＦＴＰ７５ 不同工况下污

染物 ＮＭＯＧ 的排放水平略有差异ꎬ ＮＥＤＣ 工况下排

放物的种类及排放量明显多于其他两个工况ꎮ 排

放种类的大小关系为 ＮＥＤＣ gt ＷＬＴＰ gt ＦＴＰ７５ꎬ 排放

质量的关系为 ＮＥＤＣ gt ＦＴＰ７５ gt ＷＬＴＰꎮ 究其原因ꎬ一是因为冷起动后的汽车速度 加速度不同导致

的排气差异ꎬ 使得催化器进入正常工作的时间不

同ꎻ 二是因为汽车行驶里程的不同ꎬ ＮＥＤＣ 工况循

环 １１1049008 ０１ ｋｍ ＷＬＴＣ 循环 ２３1049008 ２７ ｋｍ ＦＴＰ７５ 循环

１７1049008 ７７ ｋｍꎮ

图 １０　 不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放质量

轻型汽油车不同工况下的排放物主要是 ＮＭＨＣ及 Ｃ １ ~ Ｃ ３ 的羰基化合物ꎬ 说明燃烧过程中ꎬ 低碳

数的羰基化合物较多存在ꎻ Ｃ ４ ~ Ｃ ９的羰基类化合

物占 ＮＭＯＧ 中总羰基化合物排放量比例少ꎬ 说明

其在燃烧过程中不易生成或存在时间较短ꎮ

３　 结束语

由上述的分析可知１) ＮＥＤＣ 工况主要有 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛

丙酮 丙醛 丁烯醛 苯甲醛 ｍ ＋ ｐ 苯甲醛２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛 ９ 种污染物ꎻ ＷＬＴＰ 工况主要有

ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮 丙醛 丁烯醛 丁醛

和 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛 ８ 种污染物ꎻ ＦＴＰ７５ 工况主要

有 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮 丙醛和 ２ꎬ ５ 二甲基

苯甲醛 ６ 种污染物ꎮ 污染物种类关系为 ＮＥＤＣ gtＷＬＴＰ gt ＦＴＰ７５ꎮ

２) 无论哪种工况ꎬ 第一阶段 ＮＭＯＧ 的排放所

占总工况的质量比大于该工况其他阶段ꎮ３) 轻型汽油车在 ３ 种工况下ꎬ 均有 ＮＭＨＣ

甲醛 乙醛 丙酮生成ꎬ 且是占 ＮＭＯＧ 排放物比

重较大的 ４ 种主要污染物ꎮ４) ３ 种工况下 ＮＭＯＧ 的排放质量大小关系为

ＮＥＤＣ gt ＦＴＰ７５ gt ＷＬＴＰꎮ５) ３ 种工况下的排放物中 ＮＭＨＣ 和 Ｃ １ ~ Ｃ ３

羰基化合物占 ＮＭＯＧ 排放量比例较大ꎬ 而 Ｃ ４ ~ Ｃ ９

的羰基类化合排放量较少ꎮ

参考文献

[ １ ] Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｇｅｎｃｙ ａｉｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ

ｂｏａｒｄ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ｎｏｎ － ｍｅｔｈａｎｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｇａｓ ｔｅｓｔ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ

[ＥＢ ＯＬ] [２０１５ －１１ －１５] ｈｔｔｐｓ ｗｗｗ1049008 ａｒｂ1049008 ｃａ1049008 ｇｏｖ ｍｓｐｒｏｇ ｌｅｖｐｒｏｇ ｃｌｅａｎｄｏｃ ｃｌｅａｎ＿ｎｍｏｇｔｐｓ＿ｆｉｎａｌ1049008 ｐｄｆ

[２] 曹磊ꎬ 李昌ꎬ 郭红松 京Ⅴ轻型汽油车 ＮＭＨＣ 排放特

性研究[Ｊ] 车用发动机ꎬ ２０１３(６) ２５ － ２９[３] 朱彬ꎬ 肖辉 非甲烷碳氢化合物的光化学臭氧生成潜

势的数值模拟研究[Ｊ] 大气科学学报ꎬ ２０００ꎬ ２３(３)

３３８ － ３４５[４] 安俊岭ꎬ 高会旺ꎬ 王自发ꎬ 等 ＮＯ ｘ不变时 ＮＭＨＣ 的

变化对 Ｏ ３ 生成的影响[Ｃ] 第七届全国大气环境学

术会议 北京 中国环境科学学会大气环境分会ꎬ

１９９８ ３２３ － ３２５[５] 周颖超 甲醇柴油混合燃料理化性质及羰基污染物排

放特性的研究[Ｄ] 天津 天津大学ꎬ ２００７[６] 陈恭府 超低硫柴油掺配生质柴油之油品特性及污染

排放分析[Ｄ] 广州 中山大学ꎬ ２００５[７] ＣＡＲＴＥＲ Ｗ Ｐ Ｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ

ｃｈａｍｂｅｒ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｍａｘｉｍｕｍ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ ｒｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ[ Ｊ] Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｅｎｖｉｒｏｎ￣

ｍｅｎｔꎬ １９９５ꎬ ２９ (１８) ２５１３ － ２５２７[８] ＣＡＦＦＮＥＹ Ｊ Ｓꎬ ＭＡＲＬＥＹ Ｎ Ａꎬ ＭＡＲＴＩＮ Ｒ Ｓꎬ ｅｔ ａｌ Ｐｏ￣

ｔｅｎｔｉａｌ ａｉｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ｅｔｈａｎｏｌ － ｇａｓｏｌｉｎｅ ｆｕｅｌｂｌｅｎｄｓ ａ ｆｉｅｌｄ ｓｔｕｄｙ ｉｎ Ａｌｂｕｑｕｅｒｑｕｅꎬ Ｎｅｗ Ｍｅｘｉｃｏ [ Ｊ]Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ １９９７ꎬ ３１ (１１)

３０５３ － ３０６１[９] ＣＡＲＬＩＥＲ Ｐꎬ ＨＡＮＮＡＣＨＩ Ｈꎬ ＭＯＵＶＩＥＲ Ｇ Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ

ｏｆ ｃａｒｂｏｎｙｌ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅmdashＡ ｒｅｖｉｅｗ[Ｊ]Ａｔ￣

ｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ １９８６ꎬ ２０ (１１) ２０７９ －２０９９[１０] 李晨贞ꎬ 徐月云 不同运转循环下的轻型汽车排放特

性研究[Ｊ] 小型内燃机与车辆技术ꎬ ２０１５ꎬ ４４(５)

２１ － ２５[１１] 许立兵 轻型车超低排放测试技术研究[Ｄ] 杭州

浙江大学ꎬ ２００８

[１２] ＷＬＴＰ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｅｓｔ ｃｙｃｌｅｓ [ＥＢ ＯＬ] [２０１２ －１２ －２０]ｈｔｔｐｓ ｗｗｗ1049008 ｄｉｅｓｅｌｎｅｔ1049008 ｃｏｍ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｃｙｃｌｅｓ ｗｌｔｐ1049008 ｐｈｐ

(下转第 ４１ 页)

1048944６３1048944

实验科学与技术 ２０１８ 年 ４ 月

不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放量如图 １０ 所示ꎬ 从

图中可知在 ＮＥＤＣ ＷＬＴＣ 和 ＦＴＰ７５ 不同工况下污

染物 ＮＭＯＧ 的排放水平略有差异ꎬ ＮＥＤＣ 工况下排

放物的种类及排放量明显多于其他两个工况ꎮ 排

放种类的大小关系为 ＮＥＤＣ gt ＷＬＴＰ gt ＦＴＰ７５ꎬ 排放

质量的关系为 ＮＥＤＣ gt ＦＴＰ７５ gt ＷＬＴＰꎮ 究其原因ꎬ一是因为冷起动后的汽车速度 加速度不同导致

的排气差异ꎬ 使得催化器进入正常工作的时间不

同ꎻ 二是因为汽车行驶里程的不同ꎬ ＮＥＤＣ 工况循

环 １１1049008 ０１ ｋｍ ＷＬＴＣ 循环 ２３1049008 ２７ ｋｍ ＦＴＰ７５ 循环

１７1049008 ７７ ｋｍꎮ

图 １０　 不同工况下 ＮＭＯＧ 的排放质量

轻型汽油车不同工况下的排放物主要是 ＮＭＨＣ及 Ｃ １ ~ Ｃ ３ 的羰基化合物ꎬ 说明燃烧过程中ꎬ 低碳

数的羰基化合物较多存在ꎻ Ｃ ４ ~ Ｃ ９的羰基类化合

物占 ＮＭＯＧ 中总羰基化合物排放量比例少ꎬ 说明

其在燃烧过程中不易生成或存在时间较短ꎮ

３　 结束语

由上述的分析可知１) ＮＥＤＣ 工况主要有 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛

丙酮 丙醛 丁烯醛 苯甲醛 ｍ ＋ ｐ 苯甲醛２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛 ９ 种污染物ꎻ ＷＬＴＰ 工况主要有

ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮 丙醛 丁烯醛 丁醛

和 ２ꎬ ５ 二甲基苯甲醛 ８ 种污染物ꎻ ＦＴＰ７５ 工况主要

有 ＮＭＨＣ 甲醛 乙醛 丙酮 丙醛和 ２ꎬ ５ 二甲基

苯甲醛 ６ 种污染物ꎮ 污染物种类关系为 ＮＥＤＣ gtＷＬＴＰ gt ＦＴＰ７５ꎮ

２) 无论哪种工况ꎬ 第一阶段 ＮＭＯＧ 的排放所

占总工况的质量比大于该工况其他阶段ꎮ３) 轻型汽油车在 ３ 种工况下ꎬ 均有 ＮＭＨＣ

甲醛 乙醛 丙酮生成ꎬ 且是占 ＮＭＯＧ 排放物比

重较大的 ４ 种主要污染物ꎮ４) ３ 种工况下 ＮＭＯＧ 的排放质量大小关系为

ＮＥＤＣ gt ＦＴＰ７５ gt ＷＬＴＰꎮ５) ３ 种工况下的排放物中 ＮＭＨＣ 和 Ｃ １ ~ Ｃ ３

羰基化合物占 ＮＭＯＧ 排放量比例较大ꎬ 而 Ｃ ４ ~ Ｃ ９

的羰基类化合排放量较少ꎮ

参考文献

[ １ ] Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｇｅｎｃｙ ａｉｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ

ｂｏａｒｄ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ｎｏｎ － ｍｅｔｈａｎｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｇａｓ ｔｅｓｔ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ

[ＥＢ ＯＬ] [２０１５ －１１ －１５] ｈｔｔｐｓ ｗｗｗ1049008 ａｒｂ1049008 ｃａ1049008 ｇｏｖ ｍｓｐｒｏｇ ｌｅｖｐｒｏｇ ｃｌｅａｎｄｏｃ ｃｌｅａｎ＿ｎｍｏｇｔｐｓ＿ｆｉｎａｌ1049008 ｐｄｆ

[２] 曹磊ꎬ 李昌ꎬ 郭红松 京Ⅴ轻型汽油车 ＮＭＨＣ 排放特

性研究[Ｊ] 车用发动机ꎬ ２０１３(６) ２５ － ２９[３] 朱彬ꎬ 肖辉 非甲烷碳氢化合物的光化学臭氧生成潜

势的数值模拟研究[Ｊ] 大气科学学报ꎬ ２０００ꎬ ２３(３)

３３８ － ３４５[４] 安俊岭ꎬ 高会旺ꎬ 王自发ꎬ 等 ＮＯ ｘ不变时 ＮＭＨＣ 的

变化对 Ｏ ３ 生成的影响[Ｃ] 第七届全国大气环境学

术会议 北京 中国环境科学学会大气环境分会ꎬ

１９９８ ３２３ － ３２５[５] 周颖超 甲醇柴油混合燃料理化性质及羰基污染物排

放特性的研究[Ｄ] 天津 天津大学ꎬ ２００７[６] 陈恭府 超低硫柴油掺配生质柴油之油品特性及污染

排放分析[Ｄ] 广州 中山大学ꎬ ２００５[７] ＣＡＲＴＥＲ Ｗ Ｐ Ｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ

ｃｈａｍｂｅｒ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｍａｘｉｍｕｍ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ ｒｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ[ Ｊ] Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｅｎｖｉｒｏｎ￣

ｍｅｎｔꎬ １９９５ꎬ ２９ (１８) ２５１３ － ２５２７[８] ＣＡＦＦＮＥＹ Ｊ Ｓꎬ ＭＡＲＬＥＹ Ｎ Ａꎬ ＭＡＲＴＩＮ Ｒ Ｓꎬ ｅｔ ａｌ Ｐｏ￣

ｔｅｎｔｉａｌ ａｉｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ｅｔｈａｎｏｌ － ｇａｓｏｌｉｎｅ ｆｕｅｌｂｌｅｎｄｓ ａ ｆｉｅｌｄ ｓｔｕｄｙ ｉｎ Ａｌｂｕｑｕｅｒｑｕｅꎬ Ｎｅｗ Ｍｅｘｉｃｏ [ Ｊ]Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ １９９７ꎬ ３１ (１１)

３０５３ － ３０６１[９] ＣＡＲＬＩＥＲ Ｐꎬ ＨＡＮＮＡＣＨＩ Ｈꎬ ＭＯＵＶＩＥＲ Ｇ Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ

ｏｆ ｃａｒｂｏｎｙｌ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅmdashＡ ｒｅｖｉｅｗ[Ｊ]Ａｔ￣

ｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ １９８６ꎬ ２０ (１１) ２０７９ －２０９９[１０] 李晨贞ꎬ 徐月云 不同运转循环下的轻型汽车排放特

性研究[Ｊ] 小型内燃机与车辆技术ꎬ ２０１５ꎬ ４４(５)

２１ － ２５[１１] 许立兵 轻型车超低排放测试技术研究[Ｄ] 杭州

浙江大学ꎬ ２００８

[１２] ＷＬＴＰ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｅｓｔ ｃｙｃｌｅｓ [ＥＢ ＯＬ] [２０１２ －１２ －２０]ｈｔｔｐｓ ｗｗｗ1049008 ｄｉｅｓｅｌｎｅｔ1049008 ｃｏｍ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｃｙｃｌｅｓ ｗｌｔｐ1049008 ｐｈｐ

(下转第 ４１ 页)

1048944６３1048944