朱慶功,劉俊女,趙笑春,羅佳鑫
北京市輕型汽油車蒸發(fā)排放總量評(píng)估
朱慶功1*,劉俊女2,趙笑春3,羅佳鑫1
(1.中國汽車技術(shù)研究中心有限公司,天津 300300;2.北京市機(jī)動(dòng)車排放管理中心,北京 100176;3.北京奔馳汽車有限公司,北京 100176)
通過實(shí)際測(cè)試得到輕型汽油車蒸發(fā)排放熱浸和晝間排放因子,結(jié)合北京市輕型汽油車保有量和車輛使用情況,基于MOVES模型評(píng)估北京市輕型汽油車蒸發(fā)排放總量.結(jié)果表明,國五和國六標(biāo)準(zhǔn)車輛的平均蒸發(fā)排放因子分為1.03,0.37g/test;輕型汽油車蒸發(fā)排放隨行駛里程增加未出現(xiàn)明顯劣化趨勢(shì);北京市輕型汽油車蒸發(fā)排放總量為8299.7t,約為輕型汽油車尾氣排放中THC的68.3%;若北京市國三車型全部置換為國六車型后,蒸發(fā)排放總量將降低13.7%.
輕型汽油車;蒸發(fā)排放;MOVES模型;總量評(píng)估
我國正在推進(jìn)細(xì)顆粒物(PM2.5)和臭氧(O3)協(xié)同控制以改善環(huán)境空氣質(zhì)量,揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)作為二者生成的共同前體物越來越受到關(guān)注.我國人為源VOCs排放中汽油揮發(fā)和機(jī)動(dòng)車尾氣排放占比較高,研究表明,深圳市臭氧污染日VOCs排放汽油揮發(fā)占比為26.0%,機(jī)動(dòng)車尾氣占比為21.2%[1].
基于2016年夏季北京大氣VOCs觀測(cè)數(shù)據(jù),汽油揮發(fā)占觀測(cè)期內(nèi)VOCs污染的15.59%,相比于工業(yè)排放、溶劑使用等來源,機(jī)動(dòng)車排放對(duì)大氣VOCs的影響更為明顯[2-3].通過對(duì)2008~2018年我國機(jī)動(dòng)車排放變化趨勢(shì)進(jìn)行分析,PM2.5和CO明顯下降,NO整體變化平緩,但VOCs排放呈上升趨勢(shì)[4].對(duì)于機(jī)動(dòng)車保有量較大城市,移動(dòng)源排放已成為VOCs排放的重要來源.部分學(xué)者針對(duì)輕型汽油車蒸發(fā)排放進(jìn)行了研究.為降低蒸發(fā)排放,有研究從降低汽油車的THC蒸發(fā)量和使用高性能的炭罐等兩個(gè)方面分析了技術(shù)路徑[5].對(duì)于環(huán)境溫度對(duì)蒸發(fā)排放影響,針對(duì)國五車型研究結(jié)果表明溫度變化對(duì)VOCs蒸發(fā)排放影響顯著[6].對(duì)于機(jī)動(dòng)車排放總量評(píng)估,國內(nèi)較多采用MOVES、MOBILE、IVE、COPERT、CMEM等模型進(jìn)行了估算,但對(duì)于蒸發(fā)排放量的估算研究較少[7-12].
我國輕型汽油車從國三排放標(biāo)準(zhǔn)開始要求開展蒸發(fā)排放測(cè)試,但國三,國四,國五標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)排放測(cè)試方法及排放限值均未改變[13-14],直至國六排放標(biāo)準(zhǔn)才對(duì)蒸發(fā)排放限值進(jìn)行了大幅加嚴(yán),同時(shí)測(cè)試程序更加嚴(yán)格[15].關(guān)于車輛蒸發(fā)排放因子,2014年環(huán)境保護(hù)部發(fā)布的“道路機(jī)動(dòng)車大氣污染物排放清單編制技術(shù)指南(試行)”根據(jù)國外模型第一次給出了我國機(jī)動(dòng)車HC蒸發(fā)排放系數(shù)[16],2020年我國第二次污染源普查中首次通過實(shí)測(cè)測(cè)試方法得出了蒸發(fā)排放因子,但測(cè)試樣本中未包含國六輕型汽油車.從2020年開始,北京市全面實(shí)施國六排放標(biāo)準(zhǔn),同時(shí),目前生態(tài)環(huán)境部門正在推進(jìn)排放清單編制業(yè)務(wù)化,重點(diǎn)區(qū)域正逐步開展VOCs關(guān)鍵物種排放清單研究工作,為準(zhǔn)確評(píng)估VOCs蒸發(fā)排放量,有必要開展輕型汽油車VOCs排放本地化研究.
本文通過測(cè)試60輛國五和300輛國六排放標(biāo)準(zhǔn)輕型汽油車的蒸發(fā)排放,得到了輕型汽油車的蒸發(fā)晝間和熱浸排放因子,同時(shí)對(duì)于國五車型蒸發(fā)耐久性進(jìn)行了跟蹤試驗(yàn).根據(jù)北京市輕型汽油車的構(gòu)成情況、行駛特征和氣象條件等實(shí)際參數(shù),應(yīng)用MOVES模型結(jié)合實(shí)測(cè)蒸發(fā)排放因子評(píng)估了北京市輕型汽油車蒸發(fā)排放總量,分析了蒸發(fā)排放特征.結(jié)合目前北京市鼓勵(lì)淘汰更新國三排放標(biāo)準(zhǔn)輕型汽油車的相關(guān)政策,評(píng)估了車輛更新對(duì)汽油車蒸發(fā)排放總量的影響,以期為控制機(jī)動(dòng)車VOCs排放提供參考.
采用MOVES模型進(jìn)行蒸發(fā)排放總量核算,該模型由美國環(huán)保署(U.S. EPA)應(yīng)用車載排放測(cè)試數(shù)據(jù)和微觀交通模態(tài)化耦合開發(fā)的新一代機(jī)動(dòng)車排放估算模型.本文使用的MOVES2014b是EPA機(jī)動(dòng)車排放模型的最新版本,可用于估算VOCs, NO, PM2.5, PM10和CO.MOVES模型中[17],將車輛蒸發(fā)排放分為熱浸排放、晝間排放、運(yùn)行損失排放、炭罐擊穿排放、燃油系統(tǒng)老化泄漏排放以及加油排放等,較為全面的考慮了燃油蒸發(fā)排放的各個(gè)產(chǎn)生源,同時(shí)由于國六標(biāo)準(zhǔn)采用的蒸發(fā)測(cè)試程序與美國標(biāo)準(zhǔn)相同,因此本文采用MOVES模型進(jìn)行蒸發(fā)總量計(jì)算.
蒸發(fā)排放總量由蒸發(fā)排放因子和北京市輕型汽油車的實(shí)際使用數(shù)據(jù)計(jì)算得到.考慮到北京市實(shí)施嚴(yán)格的加油站油汽回收措施,因此蒸發(fā)排放總量核算未包含加油排放.考慮到北京市國二及以下車輛占比已不足3%,同時(shí)執(zhí)行工作日國二及以下排放標(biāo)準(zhǔn)輕型汽油車五環(huán)內(nèi)限行政策,因此蒸發(fā)排放總量計(jì)算也未包含國二及以下排放標(biāo)準(zhǔn)車輛.
1.2.1 熱浸排放和晝間排放因子 選擇60輛典型國五標(biāo)準(zhǔn)車輛和300典型國六標(biāo)準(zhǔn)車輛,分別依據(jù)GB 18352.5-2013[14]和GB 18352.6-2016[15]標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行蒸發(fā)污染物排放測(cè)試,得到國五和國六標(biāo)準(zhǔn)輕型汽油車熱浸和晝間排放因子.為減少車輛使用狀況對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響,所選車輛行駛里程均小于1.5萬km.對(duì)于國三和國四標(biāo)準(zhǔn)輕型汽油車的熱浸排放和晝間排放因子,由于國三、國四、國五標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)排放測(cè)試方法及排放限值均未改變,蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)國三、國四標(biāo)準(zhǔn)車型未進(jìn)行升級(jí)改動(dòng),因此均采用國五標(biāo)準(zhǔn)車輛的因子.
1.2.2 炭罐擊穿排放因子 輕型汽油車在實(shí)際使用中由于連續(xù)短距離行駛或車輛長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)停駛導(dǎo)致炭罐脫附不充分,實(shí)際使用時(shí)會(huì)存在炭罐擊穿的現(xiàn)象.滲透排放并不能完整代表輕型汽油車的晝間排放水平.通過油箱蒸汽排氣公式計(jì)算輕型汽油車每天產(chǎn)生的燃油蒸汽,采用產(chǎn)生的燃油蒸汽量與炭罐有效吸附量的差值計(jì)算炭罐擊穿排放量.燃油蒸汽產(chǎn)生量(TVG)計(jì)算如下式:
式中:2是1d時(shí)間內(nèi)的最高溫度,℃;1是1d時(shí)間內(nèi)的最低溫度,℃,溫度數(shù)據(jù)根據(jù)北京市氣象資料中每月的平均最高溫度和平均最低溫度計(jì)算;RVP是燃油蒸氣壓,kPa,根據(jù)北京市車用汽油地方標(biāo)準(zhǔn),取中值60kPa;tanksize是油箱大小,L;tankfill是油箱的填充程度,%,以40%加油量計(jì)算;,,是相關(guān)性系數(shù),因北京市平均海拔為43.5m,本文相關(guān)性系數(shù)采用MOVES模型中海平面系數(shù),其中為0.00817,為0.2357,為0.0409.
式中油箱蒸汽量?jī)H用于計(jì)算溫度上升時(shí)油箱中產(chǎn)生的燃油蒸汽排出量,當(dāng)油箱溫度隨環(huán)境溫度下降時(shí),認(rèn)為在此段時(shí)間內(nèi)無蒸汽排氣產(chǎn)生,并且由于溫度下降,通過炭罐排氣口吸入周圍的空氣會(huì)有反吹效應(yīng),參考MOVES模型,平均23.8%的油氣吸附量會(huì)從車載炭罐中吹掃回油箱中[17].
對(duì)于炭罐的有效吸附量和初始狀態(tài),如表1所示,其中總吸附量根據(jù)以往測(cè)試數(shù)據(jù)匯總得到,而炭罐初始狀態(tài)根據(jù)MOVES模型計(jì)算得到,通過總吸附量和初始狀態(tài)的差值即可得到有效吸附量.
表1 炭罐的有效吸附量和初始狀態(tài)
1.2.3 運(yùn)行損失和燃油系統(tǒng)老化泄漏排放因子 采用MOVES推薦的燃油系統(tǒng)老化泄漏排放因子.運(yùn)行損失排放主要產(chǎn)生于炭罐吸附能力下降后運(yùn)行時(shí)炭罐大氣口溢出燃油蒸汽以及車輛老化后油箱蓋附近溢出的燃油蒸汽,由于目前國內(nèi)暫無測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),本文的運(yùn)行損失采用試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)合模型估算方法來確定,共對(duì)2輛國四和4輛國五在用車輛進(jìn)行了運(yùn)行損失排放測(cè)試.由于目前國內(nèi)暫無車輛運(yùn)行損失的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),通過改造環(huán)境倉的進(jìn)排氣控制,設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案對(duì)運(yùn)行損失進(jìn)行了量化評(píng)估.首先將整車排放測(cè)試的環(huán)境倉設(shè)置為內(nèi)循環(huán)模式,沒有新風(fēng)和排氣的流入和排出.將試驗(yàn)車輛在環(huán)境倉內(nèi)至少浸車6h,環(huán)境溫度設(shè)置為38℃,待車輛冷卻液溫度和機(jī)油溫度達(dá)到(38±2)℃時(shí)開始測(cè)試.將車輛移動(dòng)到底盤測(cè)功機(jī)上,通過進(jìn)氣管連接進(jìn)氣系統(tǒng),從環(huán)境倉外取氣,將尾氣通過排氣管排抽到室外.使用分析儀測(cè)試車輛運(yùn)行前環(huán)境倉內(nèi)的THC作為初始值.在底盤測(cè)功機(jī)上運(yùn)行WLTC工況的低速、中速和高速階段,連續(xù)運(yùn)行2次.使用分析儀測(cè)試車輛運(yùn)行后環(huán)境倉內(nèi)的THC作為結(jié)束值.在沒有車輛的情況下,運(yùn)行上述同樣的步驟,作為背景參考值.通過環(huán)境倉的體積和車輛行駛的里程,計(jì)算車輛運(yùn)行損失的排放因子.
1.2.4 車輛出行數(shù)據(jù) 北京市私人小汽車年均行駛里程為11968km,工作日日均出行次數(shù)2.81次,節(jié)假日日均出行次數(shù)2.62次,日均出行距離為31.3km,次均出行距離為11.4km[18].根據(jù)輕型汽油車的車型和注冊(cè)登記年份等信息,截止2020年底北京市的輕型汽油車共有約462.3萬輛.同時(shí)根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),在北京使用的外地輕型汽油車約為70.9萬輛,本文中總量計(jì)算包含在京使用的外地輕型汽油車.
主要測(cè)試設(shè)備見表2,均滿足GB 18352.5- 2013[14]和GB 18352.6-2016[15]標(biāo)準(zhǔn)要求.
表2 主要儀器設(shè)備
熱浸排放主要為輸油管路及進(jìn)氣閥等部件連接處逃逸的燃油蒸汽,其排放量受發(fā)動(dòng)機(jī)艙和燃油管路余熱及環(huán)境溫度的影響.如圖1(a)所示,國五實(shí)驗(yàn)車輛熱浸排放的最大值為0.39g/test,最小值為0.03g/test,平均0.14g/test.與國五標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的2.0g/test[14]的蒸發(fā)排放限值相比,國五輕型汽油車的熱浸排放整體控制效果較好,平均值僅為限值的7%.
如圖1(b)所示,國六標(biāo)準(zhǔn)輕型汽油車的熱浸排放最大值為0.54g/test,最小值為0.02g/test,平均0.12g/test.國六汽油車的熱浸排放均值與國五車型相差較小.依據(jù)國六標(biāo)準(zhǔn),熱浸試驗(yàn)需要在試驗(yàn)開始前對(duì)車輛進(jìn)行12~36h的38℃高溫浸車,并需要在38℃高溫環(huán)境下行駛WLTC工況(世界統(tǒng)一輕型汽車駕駛循環(huán))低速、中速和兩2個(gè)高速階段,每個(gè)階段間浸車2min后進(jìn)入密閉室.國五標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定熱浸試驗(yàn)僅要求在室溫條件下進(jìn)行浸車和行駛.結(jié)果表明,國六車型熱浸平均排放因子低于國五車型,但在測(cè)試規(guī)程上國六車型的測(cè)試條件更為苛刻,可以看出國六車型對(duì)蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn),排放控制效果好于國五車型.
分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,由于密閉室內(nèi)HC的升高與時(shí)間成線性關(guān)系,不存在炭罐擊穿現(xiàn)象,所以晝間排放主要是滲透排放.如圖2(a)所示,國五輕型汽油車晝間排放最大值為1.69g/test,最小值為0.28g/test,平均0.88g/test.同國五限值相比,晝間排放平均值達(dá)限值的44%.晝間排放顯著高于熱浸排放,約為熱浸排放的6.3倍.
如圖2(b),國六車型晝間排放的最大值0.63g/ test,最小值為0.04g/test,平均0.25g/test.同國五標(biāo)準(zhǔn)車輛的蒸發(fā)規(guī)律相似,國六車輛的晝間排放同樣高于熱浸排放,但差值減小,國六車輛晝間排放平均值約為熱浸排放平均值的2倍.在測(cè)試規(guī)程上,國六標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定晝間排放測(cè)試由國五標(biāo)準(zhǔn)的24h延長(zhǎng)至48h,晝間排放結(jié)果取前后24h排放的較大值,相比于國五蒸發(fā)排放標(biāo)準(zhǔn),法規(guī)要求大幅加嚴(yán).國六車輛與國五車輛的熱浸排放因子大體相當(dāng),但晝間排放控制水平顯著提升[19].主要原因是國六車型使用了改進(jìn)的油箱和油管材料,大幅減少了燃油管路和燃油箱中燃油蒸汽滲透的發(fā)生.從試驗(yàn)車輛晝間排放的最大值僅為0.63g/d來看,炭罐均未發(fā)生擊穿現(xiàn)象.
目前國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的蒸發(fā)排放為熱浸和晝間排放因子之和[13-15].如圖3(a)所示,按照國五標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法得到的國五輕型汽油車蒸發(fā)排放因子最大值為1.81g/test,最小值為0.32g/test,平均1.03g/test.國五車型蒸發(fā)排放整體控制較好,平均值為限值的52%.付鐵強(qiáng)等[20]于2004~2005年對(duì)200多輛國三車輛進(jìn)行了蒸發(fā)排放測(cè)試,蒸發(fā)排放結(jié)果一般控制在1.19g/test.由此可見,國五車型與2005年前后的國三車型相比,蒸發(fā)排放控制水平并沒有明顯的變化.這主要是因?yàn)閲?、國四和國五排放?biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)程序和限值完全一致,蒸發(fā)排放控制技術(shù)并沒有進(jìn)行相應(yīng)的升級(jí).劉歡等[21]選取3輛國四在用車,依據(jù)美國排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的蒸發(fā)排放試驗(yàn)結(jié)果均值達(dá)到了7.2g/test.這主要是由于不同蒸發(fā)排放標(biāo)準(zhǔn)炭罐脫附程序不同,相比于24h晝間排放,美國采用了更嚴(yán)格的48h和72h晝間排放程序.
如圖3(b),國六輕型汽油車的蒸發(fā)排放最大值為0.85g/test,最小值為0.12g/test,平均值為0.37g/test.雖然國六車輛蒸發(fā)排放整體控制水平較高,但蒸發(fā)排放平均值和國六第一類車限值0.7g/test較近.這主要是由于國六測(cè)試規(guī)程加嚴(yán)并且限值加嚴(yán),達(dá)標(biāo)難度增加.
輕型汽油車蒸發(fā)排放控制的核心部件是活性炭罐,在車輛行駛時(shí),吸附的燃油蒸氣從炭罐中脫附進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)中被燃燒,從而完成炭罐的循環(huán)脫附.在停車期間,當(dāng)燃油蒸汽的吸附量達(dá)到了炭罐的吸附上限后,炭罐被擊穿,燃油蒸汽將直接排放到大氣中,此時(shí)便會(huì)形成擊穿排放[22-23].
表3 不同月份油箱產(chǎn)生蒸汽量
表4 不同月份炭罐擊穿排放因子(g/test)
注:1~3、10~12月未發(fā)生擊穿現(xiàn)象.
本文結(jié)合車輛油箱容積的實(shí)際情況,設(shè)定了3種油箱容積,分別為40L(小油箱)、55L(中油箱)、75L(大油箱),其占比分別為25%、50%和25%.通過調(diào)研北京市氣象數(shù)據(jù),根據(jù)MOVES模型計(jì)算得出了車輛每天的燃油蒸汽產(chǎn)生量,如表3所示.油箱容積越大,溫差越大,則產(chǎn)生的蒸汽量越高.本文以車輛每周連續(xù)行駛4d,停駛3d進(jìn)行計(jì)算,炭罐的擊穿狀態(tài)如表4所示,炭罐容量越大,溫差越小,炭罐越不容易擊穿.
選取了2輛國四和4輛國五車型進(jìn)行了運(yùn)行損失排放測(cè)試,試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示,1#和2#車型為國四標(biāo)準(zhǔn)車型,其它車輛為國五標(biāo)準(zhǔn)車型.2臺(tái)國四車輛的運(yùn)行損失排放明顯高于4臺(tái)國五車輛.國四車輛的運(yùn)行損失平均值為18.74mg/km,而國五車輛的運(yùn)行損失平均值僅為8.94mg/km.隨著電控與噴油技術(shù)的進(jìn)步,能夠?qū)娪蛪毫M(jìn)行精確的控制,油箱中燃油的溫度受發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的影響越來越小,油箱中基本很少產(chǎn)生額外的燃油蒸汽,因此實(shí)際運(yùn)行損失排放很低.美國MOVES模型中1996~2003年份車型的運(yùn)行損失排放因子為0.72g/h,美國加州標(biāo)準(zhǔn)中車輛運(yùn)行損失排放限值為0.05g/mile[24],與本文中國四車型的結(jié)果較為接近.由于目前國內(nèi)無標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行損失排放測(cè)試,因此本文在進(jìn)行運(yùn)行損失排放總量計(jì)算時(shí),采用了美國加州標(biāo)準(zhǔn)限值0.05g/mile的運(yùn)行損失排放因子.
圖4 運(yùn)行損失排放
液體泄漏排放包括從燃料系統(tǒng)中泄漏的任何非蒸汽形式的燃料.由于目前沒有方法可以準(zhǔn)確獲取泄露排放因子,因此本文使用MOVES模型中提供的排放因子數(shù)據(jù),并根據(jù)車齡和不同的蒸發(fā)排放過程進(jìn)行分類.隨著車輛使用年限的增加,燃油供給系統(tǒng)老化,泄漏排放因子隨之增加,北京市實(shí)施國三~國六排放標(biāo)準(zhǔn)日期分別為2005年,2008年,2013年和2020年,對(duì)應(yīng)液體泄漏排放因子見表5.
表5 輕型汽油車液體泄漏排放因子
從圖5中可以看出,7輛跟蹤試驗(yàn)車輛的蒸發(fā)排放試驗(yàn)結(jié)果隨著里程的增加未出現(xiàn)明顯的上升.蒸發(fā)排放耐久的劣化可以從油箱的滲透劣化和炭罐的吸附能力衰減2個(gè)方面進(jìn)行考慮.車輛的內(nèi)飾、輪胎也在很大程度上影響新車的蒸發(fā)排放,因此蒸發(fā)排放初始值較高.而對(duì)于炭罐吸附能力,國外研究表明隨著里程累計(jì),活性炭吸附能力變化較小.綜合油箱滲透、炭罐劣化與新車內(nèi)飾、輪胎等的影響,跟蹤試驗(yàn)車在10萬km的行駛過程中,燃油蒸發(fā)排放結(jié)果出現(xiàn)了先降低,然后基本趨于平穩(wěn)的變化趨勢(shì).
圖5 國五蒸發(fā)排放隨里程的變化趨勢(shì)
車輛的實(shí)際使用條件對(duì)蒸發(fā)排放總量有較大影響,北京市實(shí)施的尾號(hào)限行政策會(huì)導(dǎo)致車輛每周內(nèi)限行1d,將對(duì)車輛的出行和蒸發(fā)排放規(guī)律產(chǎn)生影響.此外,在輕型汽油車活動(dòng)水平和車輛使用習(xí)慣方面,不同車型的日或年行駛里程以及日均出行次數(shù)都會(huì)存在差異.但本文中的蒸發(fā)排放因子均是通過具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得,與真實(shí)的車輛排放可能存在差異.同時(shí)考慮由于炭罐的不當(dāng)使用,輕型汽油車的部分炭罐會(huì)出現(xiàn)失效現(xiàn)象,炭罐中的活性炭無法吸附油箱中產(chǎn)生的燃油蒸汽,導(dǎo)致燃油蒸汽直接排入大氣中,本文在計(jì)算蒸發(fā)排放總量時(shí)也考慮了炭罐失效情況.
此外,北京市為降低機(jī)動(dòng)車排放,實(shí)施了高排放老舊機(jī)動(dòng)車淘汰政策,鼓勵(lì)淘汰國三排放標(biāo)準(zhǔn)的汽油車.因此,本文核算了將國三標(biāo)準(zhǔn)車輛(約23.3萬輛)全部置換為國六標(biāo)準(zhǔn)車輛更新方案實(shí)施前后的蒸發(fā)排放總量,如圖6所示,基于MOVEs模型計(jì)算的北京市輕型汽油車蒸發(fā)排放總量為8299.7t,其中炭罐擊穿排放所占比例最大為42.4%,燃料泄漏排放、滲透排放、運(yùn)行損失排放和熱浸排放所占比例依次遞減,分別為20.7%,18.2%,13.0%和5.7%.當(dāng)國三輕型汽油車全部置換為國六標(biāo)準(zhǔn)后,蒸發(fā)排放總量降為7165.2t,降低了13.7%.同時(shí),由圖6可以看出,當(dāng)國三輕型汽油車全部置換為國六輕型汽油車后,北京市輕型汽油車蒸發(fā)排放總量中各部分所占比例有所變化,但差異不大.
圖6 北京市蒸發(fā)排放總量
本文前期研究應(yīng)用MOVES模型結(jié)合北京市輕型汽油車保有情況,計(jì)算得到北京市輕型汽油車尾氣THC排放總量為12151t,本文測(cè)算得到的蒸發(fā)排放總量占尾氣THC排放比例達(dá)到68.3%,蒸發(fā)排放占比較高,而目前的蒸發(fā)排放測(cè)試流程較難監(jiān)測(cè)到炭罐擊穿后的排放,與實(shí)際應(yīng)用情況存在差異,在實(shí)際監(jiān)管中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注.
3.1 國五標(biāo)準(zhǔn)車輛熱浸排放因子為0.14g/h,晝間排放因子為0.88g/d,蒸發(fā)排放因子為1.02g/test;國六熱浸排放因子為0.12g/h,晝間排放因子為0.25g/d,蒸發(fā)排放因子為0.37g/test,與國五車型相比,國六車型蒸發(fā)排放顯著降低.
3.2 7輛國五標(biāo)準(zhǔn)車輛蒸發(fā)排放結(jié)果隨里程累計(jì)增加先降低,然后趨于平穩(wěn),蒸發(fā)排放未出現(xiàn)明顯的劣化趨勢(shì).
3.3 北京市輕型汽油車蒸發(fā)排放總量為8299.7t,占尾氣THC排放比例達(dá)到68.3%;當(dāng)國三標(biāo)準(zhǔn)輕型汽油車全部置換為國六標(biāo)準(zhǔn)輕型汽油車后,蒸發(fā)排放總量降為7165.2t,蒸發(fā)排放總量降低13.7%.
3.4 蒸發(fā)排放總量中,炭罐擊穿后排放占比最大,為42.4%,現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試流程較難監(jiān)測(cè),在實(shí)際監(jiān)管中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注.
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Estimation of light-duty vehicles total evaporative emissions in Beijing.
ZHU Qing-gong1*, LIU Jun-nü2, ZHAO Xiao-chun3, LUO Jia-xin1
(1.China Automotive Technology and Research Center, Tianjin 300300, China;2.Beijing Vehicle Emission Management Center, Beijing 100176, China;3.Beijing Benz Automotive Co., Ltd., Beijing 100176, China)., 2022,42(3):1066~1072
Evaporative emission tests were performed to obtain the actual emission factors within hot-soak and diurnal-loss stages of light-duty gasoline vehicles. Based on the MOVES model, the total evaporative emissions from light-duty gasoline vehicles in Beijing was estimated with vehicle preservation and activity data as input. Evaporative emission factors of China-Ⅴ and China-Ⅵ vehicles were 1.03g/test and 0.37g/test, respectively. The evaporative emissions from light-duty gasoline vehicles showed no evident deterioration trend with the increase of mileage. The total evaporative emissions of light-duty gasoline vehicles in Beijing were 8299.7t, about 68.3% of the annual tailpipe THC emissions attributed to light-duty gasoline vehicles. A reduction of 13.7% in the total evaporative emissions from light-duty gasoline vehicles in Beijing is projected with China-VI vehicles replacing the in-service models certified to China-III.
light-duty vehicle;evaporative emission;MOVES model;total emissions estimation
X513
A
1000-6923(2022)03-1066-07
朱慶功(1989-),男,陜西咸陽人,工程師,碩士,主要從事機(jī)動(dòng)車排放測(cè)試及環(huán)境影響評(píng)估.發(fā)表論文10余篇.
2021-08-31
中國汽車技術(shù)研究中心有限公司資助項(xiàng)目(20010101)
*責(zé)任作者, 工程師, zhuqinggong@catarc.ac.cn