摘要： 選取10輛國(guó)六b階段排放標(biāo)準(zhǔn)的不同動(dòng)力類(lèi)型輕型汽油車(chē)（插電式混合動(dòng)力和傳統(tǒng)單一汽油發(fā)動(dòng)機(jī)），在昆明海拔1 914 m的高原輕型整車(chē)環(huán)境模擬排放實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展常溫和低溫環(huán)境下WLTC循環(huán)排放測(cè)試，研究分析高原環(huán)境下輕型汽油車(chē)NH3和PN（PN10和PN23）排放特性及影響因素。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，尾氣經(jīng)TWC后NH3排放大幅增加，高原環(huán)境下國(guó)六b階段不同類(lèi)型輕型汽油車(chē)排放因子達(dá)到21.80～485.10 mg/km，顯著高于《大氣氨源排放清單編制技術(shù)指南》中輕型汽油車(chē)氨排放因子26 mg/km。插電式混合動(dòng)力和傳統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的輕型汽油車(chē)NH3排放主要集中在低速段和中速段，低溫環(huán)境下NH3排放更高。與PN23排放相比，插電式混合動(dòng)力汽車(chē)和傳統(tǒng)動(dòng)力輕型汽油車(chē)PN10排放分別增加21.11%～50.21%和12.00%～38.47%。低溫環(huán)境下PN10和PN23排放速率峰值分別為6.12×1011 個(gè)/s和5.28×1011 個(gè)/s，高出常溫環(huán)境下相應(yīng)PN排放速率約2個(gè)數(shù)量級(jí)。

關(guān)鍵詞： 高原環(huán)境；輕型汽油車(chē)；氨；顆粒；排放特性

DOI： 10.3969/j.issn.1001-2222.2024.06.008

中圖分類(lèi)號(hào)：TK411.5" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： B" 文章編號(hào)： 1001-２２２２（２０24）０6-００52-０8

隨著輕型汽車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)和控制技術(shù)升級(jí)，常規(guī)氣態(tài)污染物和顆粒物排放得到有效控制，但相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)動(dòng)車(chē)排放出的NH3和PN10等污染物對(duì)大氣中細(xì)顆粒物排放有較大貢獻(xiàn)［1-2］。國(guó)內(nèi)外輕型汽車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)中僅對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)顆粒物直徑在23 nm以上的固態(tài)顆粒物數(shù)量（particulate number，PN）提出限值要求，未對(duì)直徑在23 nm以下的顆粒物進(jìn)行數(shù)量管控［3］。NH3是大氣環(huán)境中二次顆粒物（PM2.5）生成的重要前體物，與大氣中NO_x，SO2等酸性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后生成硝酸鹽和硫酸鹽等二次顆粒物，會(huì)增加大氣中的細(xì)顆粒物排放［4-6］。

歐盟歐七排放標(biāo)準(zhǔn)提案中增加了NH3排放，對(duì)PN的粒徑要求從23 nm加嚴(yán)至10 nm［7］。近些年，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)輕型汽油車(chē)PN10和NH3排放開(kāi)展了相關(guān)測(cè)試研究。Y. LIU等，羅佳鑫等和韓亞欣等［8-10］在實(shí)驗(yàn)室整車(chē)轉(zhuǎn)轂條件下開(kāi)展了WLTC工況和NEDC工況輕型汽油車(chē)NH3排放測(cè)試研究，發(fā)現(xiàn)NH3排放主要集中在冷起動(dòng)階段，WLTC和NEDC工況下催化劑后端NH3排放分別比催化劑前端高出45和72倍。X. WANG等［11］在整車(chē)轉(zhuǎn)轂條件下采用WLTC工況對(duì)7輛國(guó)六輕型汽油車(chē)NH3排放進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果顯示試驗(yàn)車(chē)輛的NH3排放主要在發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)階段產(chǎn)生，NH3的排放因子在（0.65±0.38）～（8.01±3.12） mg/km范圍內(nèi)。C. X. WANG等［12］模擬了輕型汽油車(chē)三元催化轉(zhuǎn)化器（TWC）工作中NH3生成，發(fā)現(xiàn)NH3主要在250～550 ℃的排氣溫度范圍內(nèi)形成，富燃狀態(tài)持續(xù)時(shí)間的增加將導(dǎo)致NH3選擇性增加。C. HUANG等［13］對(duì)上海市13輛排放為國(guó)Ⅱ至國(guó)Ⅴ的輕型汽油車(chē)NH3排放進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)基于里程的NH3排放因子為（29.2±24.1） mg/km。

侯宇旭等［14］選取一輛國(guó)六增壓直噴輕型汽油車(chē)開(kāi)展排放測(cè)試，發(fā)現(xiàn)在常溫WLTC，RTS95及低溫RDE循環(huán)測(cè)試中，10 nm以上顆粒物排放數(shù)量濃度較國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的23 nm以上顆粒物數(shù)量濃度分別高32.4%，30.4%和15.6%。D. D. GUO等［15］研究發(fā)現(xiàn)WLTC，RTS95及RDE循環(huán)測(cè)試中，PN10排放較PN23分別高出31.7%，27.8%和15.2%，激烈駕駛行為將增加PN23排放。Y. HIROYUKI等［16］研究分析了輕型汽油和柴油乘用車(chē)在高速工況下的PN排放特征。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)主要在平原環(huán)境下開(kāi)展輕型汽車(chē)NH3和PN10等污染物排放特性的研究，少有在高原環(huán)境下的研究，而海拔對(duì)污染物排放有較大影響。中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院機(jī)動(dòng)車(chē)排污監(jiān)控中心正牽頭組織開(kāi)展下階段輕型汽車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研究，已對(duì)NH3和PN10等排放提出了相關(guān)測(cè)試研究，特別是海拔環(huán)境拓展，因此有必要對(duì)國(guó)六階段輕型汽油車(chē)開(kāi)展NH3和PN10及相關(guān)污染物開(kāi)展測(cè)試研究。

本研究選取10輛國(guó)六b階段輕型汽油車(chē)，分別在中汽研汽車(chē)檢驗(yàn)中心（昆明）有限公司輕型整車(chē)環(huán)境模擬排放實(shí)驗(yàn)室（海拔1 914 m）和中汽研汽車(chē)檢驗(yàn)中心（寧波）有限公司輕型整車(chē)環(huán)境模擬排放實(shí)驗(yàn)室（海拔0 m），按照GB 18352.6—2016標(biāo)準(zhǔn)［17］中WLTC（worldwide harmonized light vehicles test cycle）工況開(kāi)展排放測(cè)試，研究分析測(cè)試工況、海拔條件以及環(huán)境溫度對(duì)輕型汽油車(chē)NH3和PN10等污染物排放特性的影響，為下階段輕型汽車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)深入研究提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)車(chē)輛

選取10輛國(guó)六b階段輕型汽油車(chē)開(kāi)展試驗(yàn)測(cè)試，其中5輛搭載插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)、5輛搭載傳統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。試驗(yàn)車(chē)輛后處理系統(tǒng)均采用三元催化轉(zhuǎn)化器（three-way catalyst，TWC）和汽油機(jī)顆粒捕集器（gasoline particulate filter，GPF），具體車(chē)輛參數(shù)如表1所示。

1.2 試驗(yàn)方案

本研究選擇在中汽研汽車(chē)檢驗(yàn)中心（昆明）有限公司輕型整車(chē)環(huán)境模擬排放實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展排放測(cè)試，海拔為1 914 m，環(huán)境溫度在-40～60 ℃范圍內(nèi)。輕型車(chē)排放測(cè)試系統(tǒng)主要包括風(fēng)機(jī)、AIP底盤(pán)測(cè)功機(jī)、HORIBA排放分析儀、定容取樣系統(tǒng)（constant volume sampling，CVS）等。CVS流量測(cè)試范圍為6～12 m3/min，經(jīng)過(guò)稀釋的尾氣進(jìn)入常規(guī)污染物測(cè)試設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。通過(guò)非分光紅外法（NDIR）測(cè)量CO濃度；采用化學(xué)發(fā)光法（CLD）測(cè)量NO濃度。由于NH3極易溶于水，與常規(guī)污染物的理化特性存在較大差異，氣袋采樣和全流稀釋采樣可能會(huì)導(dǎo)致氨被吸收的同時(shí)出現(xiàn)采樣分析延遲，因此需要采用與常規(guī)污染物不同的采樣分析策略。因此，NH3分析儀主要采用傅里葉變換紅外光譜吸收法（FTIR）直接測(cè)量尾氣中的NH3排放濃度。為減少采樣與分析過(guò)程中氨的損失，試驗(yàn)中氨的采樣點(diǎn)盡量靠近排氣管出口，并對(duì)采樣管路和分析模塊進(jìn)行加熱，采樣前使用標(biāo)準(zhǔn)氣與純氮?dú)鈽?biāo)定分析儀的量程點(diǎn)與零點(diǎn)，采樣開(kāi)始前與結(jié)束后均使用加熱的純氮?dú)鈱?duì)采樣管路進(jìn)行吹掃。

為了研究粒徑在23 nm以下的細(xì)小顆粒物排放特性，使用兩種顆粒物計(jì)數(shù)設(shè)備進(jìn)行同步測(cè)量，其中HORIBA用于測(cè)量當(dāng)前法規(guī)要求的PN23，HORIBA MEXA-2300SPCS用于測(cè)量PN10。兩種設(shè)備均采用凝結(jié)粒子計(jì)數(shù)CPC原理進(jìn)行顆粒物數(shù)量濃度的測(cè)量，測(cè)量結(jié)果具有可比性。測(cè)試污染物包括CO，NO_x，NH3，PN23和PN10。具體的試驗(yàn)設(shè)備見(jiàn)表2。

測(cè)試過(guò)程中，采用符合國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)的92號(hào)基準(zhǔn)車(chē)用汽油，插電式混合動(dòng)力汽車(chē)采用電量保持模式（CS模式）開(kāi)展排放測(cè)試，滑行阻力采用平原環(huán)境實(shí)際道路滑行的阻力。常溫和低溫排放測(cè)試中環(huán)境溫度分別設(shè)定為（25±2） ℃和（-7±2） ℃，其中正式排放試驗(yàn)前在相應(yīng)的環(huán)境溫度下浸車(chē)6～12 h。

按照GB 18352.6—2016標(biāo)準(zhǔn)中的WLTC工況開(kāi)展排放測(cè)試，其中WLTC劃分為P1低速段（589 s）、P2中速段（433 s）、P3高速段（455 s）和P4超高速段（323 s）等4個(gè)階段，數(shù)據(jù)分析時(shí)也將對(duì)不同階段的NH3和PN10排放因子進(jìn)行研究。

2 結(jié)果與討論

2.1 NH3排放生成機(jī)理

輕型汽油車(chē)NH3排放并不直接產(chǎn)生于缸內(nèi)燃燒，而是TWC內(nèi)部發(fā)生氧化還原反應(yīng)的副產(chǎn)物［18］。為研究分析輕型汽油車(chē)尾氣中NH3排放產(chǎn)生的前體物，開(kāi)展高原環(huán)境、常溫WLTC工況下冷起動(dòng)排氣污染物排放試驗(yàn)。為研究分析海拔對(duì)NH3排放的影響，開(kāi)展平原環(huán)境、常溫WLTC工況下冷起動(dòng)排氣污染物排放對(duì)比試驗(yàn)。高原環(huán)境下通過(guò)HORIBA分析儀同步采集TWC+GPF前后端CO，NO_x和NH3污染物排放及排氣溫度等數(shù)據(jù)，平原環(huán)境下通過(guò)HORIBA分析儀采集TWC+GPF后端CO，NO_x和NH3污染物排放數(shù)據(jù)并進(jìn)行對(duì)比分析，具體結(jié)果見(jiàn)表3和表4。

由表3可以看出，高原環(huán)境、常溫條件下，未經(jīng)過(guò)后處理凈化的PHEV和傳統(tǒng)輕型汽油車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒產(chǎn)生的CO與NO_x排放均較高，其排放因子分別在132.63～375.87 mg/km和9.92～45.58 mg/km范圍內(nèi)，但NH3排放量較少，排放因子分布在0.25～3.40 mg/km范圍內(nèi)，排放強(qiáng)度明顯低于CO和NO_x排放。污染物經(jīng)過(guò)后處理系統(tǒng)后，由于CO和NO_x在TWC內(nèi)部發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，排放因子均呈顯著下降趨勢(shì)，排放削減率分布在32.4%～42.9%和42.9～48.7%范圍內(nèi)，但NH3排放因子急劇上升，排放因子達(dá)到21.80～485.10 mg/km，比發(fā)動(dòng)機(jī)原排中的NH3排放增加了142.4～274.1倍。研究結(jié)果也表明尾氣NH3排放主要來(lái)源TWC內(nèi)部催化反應(yīng)，此外傳統(tǒng)輕型汽油車(chē)NH3排放因子普遍高于PHEV。由表4可以看出，高原環(huán)境、常溫WLTC工況下PHEV和傳統(tǒng)輕型汽油車(chē)NH3排放因子都顯著增加，分別為平原環(huán)境的12.49倍和11.88倍，主要原因是高原環(huán)境下發(fā)動(dòng)機(jī)CO和NO_x排放以及排氣溫度等參數(shù)發(fā)生變化，也引起TWC催化劑反應(yīng)溫度窗口在原有標(biāo)定策略條件下發(fā)生偏移，進(jìn)而導(dǎo)致污染物排放大幅升高。

2014年環(huán)境保護(hù)部（現(xiàn)生態(tài)環(huán)境部）發(fā)布的《大氣氨源排放清單編制技術(shù)指南（試行）》［19］（簡(jiǎn)稱(chēng)《指南》）中推薦了交通源氨排放因子，其中輕型汽油車(chē)氨排放因子為26 mg/km。表3中高原環(huán)境、常溫WLTC工況下，PHEV和傳統(tǒng)輕型汽油車(chē)NH3排放因子明顯高于《指南》中推薦的輕型汽油車(chē)氨排放因子，這表明高原環(huán)境對(duì)輕型汽油車(chē)NH3排放具有一定影響，且排放因子被低估，在排放測(cè)算中應(yīng)予以關(guān)注。

2.2 NH3排放特性分析

圖1示出高原環(huán)境、常溫WLTC工況下不同階段的NH3排放特性。由圖1可以看出，搭載插電式混合動(dòng)力和傳統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的輕型汽油車(chē)NH3排放主要集中在P1低速段和P2中速段，而在高速段和超高速階段僅有極少量的NH3生成。主要原因如下：車(chē)輛在冷起動(dòng)階段溫度較低，CO與催化劑表面端位羥基和橋式羥基發(fā)生反應(yīng)生成H2，產(chǎn)生的H2還原NO生成NH3，而當(dāng)車(chē)輛完全預(yù)熱后，還原性氣體CO和HC明顯減少，還原反應(yīng)生成的NH3相應(yīng)減少。

圖2示出1號(hào)PHEV在WLTC工況下NH3瞬態(tài)排放特征。

NH3主要在還原條件下（富燃工況）大量生成，其生成主要需要兩個(gè)條件：一是TWC內(nèi)部達(dá)到NH3生成的窗口溫度；二是尾氣中出現(xiàn)持續(xù)較高的CO排放導(dǎo)致TWC內(nèi)部處于還原環(huán)境。在冷起動(dòng)初始階段，TWC內(nèi)部催化劑尚未達(dá)到起燃溫度，此時(shí)不會(huì)生成NH3。催化劑達(dá)到起燃溫度后逐漸達(dá)到氨生成的窗口溫度，在加速的過(guò)程中，混合氣偏濃，缸內(nèi)燃燒不充分，導(dǎo)致進(jìn)入TWC的原排CO與未燃THC增加，且CO排放持續(xù)較高，導(dǎo)致TWC內(nèi)部持續(xù)保持還原環(huán)境，THC或水蒸氣中存在的氫原子與NO_x中存在的氮原子結(jié)合后生成NH3［5］。與低速段及中速段相比，盡管高速段和超高速段車(chē)速較大，但此時(shí)車(chē)輛處于較為穩(wěn)定的速度段或減速階段，缸內(nèi)混合氣較稀，且燃料燃燒較完全，進(jìn)入TWC內(nèi)部的氧化物較多，因此在這兩個(gè)階段并未生成大量的NH3排放。在冷起動(dòng)完成后，TWC內(nèi)部溫度已經(jīng)達(dá)到NH3生成的窗口溫度，然而空燃比在閉環(huán)控制下能夠較好地穩(wěn)定在理論空燃比附近，并不會(huì)出現(xiàn)較高的CO排放，導(dǎo)致TWC內(nèi)部還原環(huán)境不能持續(xù)保持，因而不會(huì)出現(xiàn)大量的NH3排放。

選擇1號(hào)試驗(yàn)車(chē)輛開(kāi)展高原環(huán)境、-7 ℃低溫條件下WLTC工況排放測(cè)試，其中試驗(yàn)過(guò)程中車(chē)輛仍為電量保持模式。表5示出高原環(huán)境，常溫和低溫條件下WLTC不同階段試驗(yàn)車(chē)輛NH3排放因子。研究發(fā)現(xiàn)： 1號(hào)試驗(yàn)車(chē)輛在低溫環(huán)境下浸車(chē)后，在冷起動(dòng)初始階段需要克服車(chē)輛內(nèi)阻的增加，為了快速完成暖機(jī)工況，發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，且存在瞬態(tài)的噴油加濃工況，但因缸壁溫度較低，燃油噴入缸內(nèi)后霧化較差，缸內(nèi)燃燒不完全程度加劇，導(dǎo)致尾氣中CO瞬態(tài)排放持續(xù)較高，TWC快速達(dá)到起燃溫度，此時(shí)滿(mǎn)足NH3生成的條件，尾氣中NH3排放也逐步增加。當(dāng)TWC達(dá)到起燃溫度后，車(chē)輛暖機(jī)工況基本結(jié)束，電機(jī)系統(tǒng)接入車(chē)輛驅(qū)動(dòng)。車(chē)輛在實(shí)際運(yùn)行中根據(jù)混合動(dòng)力控制策略，發(fā)動(dòng)機(jī)存在起動(dòng)和停機(jī)現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)重啟后，缸內(nèi)將噴入較濃的混合氣，同時(shí)停機(jī)也會(huì)導(dǎo)致TWC內(nèi)部溫度和CO轉(zhuǎn)化效率下降，但TWC內(nèi)部還原環(huán)境仍存在，在加速過(guò)程中CO與NH3排放出現(xiàn)瞬態(tài)峰值。

與-7 ℃低溫環(huán)境相比，常溫環(huán)境下在低速段未出現(xiàn)較高的NH3排放，其原因主要是常溫環(huán)境下發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)較為頻繁，導(dǎo)致TWC內(nèi)部溫度并不能穩(wěn)定保持在NH3生成窗口溫度。由于發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)運(yùn)行，TWC溫度穩(wěn)定，此時(shí)生成較少量的NH3。進(jìn)入中速段后，由于車(chē)速的增加，動(dòng)力電池參與動(dòng)力供應(yīng)較少，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠長(zhǎng)時(shí)間保持運(yùn)行狀態(tài)，TWC內(nèi)部溫度穩(wěn)定上升，為NH3的形成提供了必要條件，此時(shí)當(dāng)車(chē)輛加速時(shí)CO排放增加，TWC內(nèi)部形成NH3生成條件。

2.3 PN10和PN23排放特性分析

圖3示出10輛試驗(yàn)車(chē)輛在高原環(huán)境、常溫WLTC工況下的PN23和PN10排放數(shù)據(jù)對(duì)比。由圖3可以看出，對(duì)于插電式混合動(dòng)力和傳統(tǒng)動(dòng)力輕型汽油車(chē)，PN10排放因子明顯高于PN23，其中1號(hào)至5號(hào)插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的PN23和PN10排放因子分別處于1.21×1011～5.55×1011 個(gè)/km和1.76×1011～6.72×1011 個(gè)/km范圍，6號(hào)至10號(hào)傳統(tǒng)動(dòng)力輕型汽油車(chē)的PN23和PN10排放因子分別處于2.76×109～8.75×1010 個(gè)/km和3.19×109～1.01×1011 個(gè)/km范圍。與PN23排放相比，插電式混合動(dòng)力汽車(chē)和傳統(tǒng)動(dòng)力輕型汽油車(chē)PN10排放分別增加了21.11%～50.21%和12.00%～38.47%。

值得一提的是，1號(hào)和2號(hào)試驗(yàn)車(chē)輛的PN23排放分別為4.13×1011 個(gè)/km和5.55×1011 個(gè)/km，均滿(mǎn)足GB 18352.6—2016國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)中b階段的PN限值要求，但是其PN10排放分別達(dá)到6.20×1011 個(gè)/km和6.72×1011 個(gè)/km，超過(guò)國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)中b階段限值要求。此外，高原環(huán)境下混合動(dòng)力汽油車(chē)PN23和PN10排放因子明顯高于傳統(tǒng)動(dòng)力輕型汽油車(chē)，其主要原因是高原環(huán)境下空氣稀薄、氧含量低，車(chē)輛在運(yùn)行中為保障動(dòng)力性會(huì)存在加濃噴射，特別是混合動(dòng)力汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)存在頻繁起動(dòng)，導(dǎo)致燃油在缸內(nèi)無(wú)法充分燃燒、GPF再生效率下降，顆粒物排放增加［20-21］。

圖4示出10輛試驗(yàn)車(chē)輛在高原環(huán)境、常溫WLTC工況下不同階段的PN10排放特征。

除3號(hào)和4號(hào)插電式混合動(dòng)力試驗(yàn)車(chē)輛外，其他試驗(yàn)車(chē)輛的PN10排放主要集中在P1低速段，且P1低速段PN10排放因子約超出全工況PN10排放的1.46～6.10倍，因此應(yīng)重點(diǎn)控制冷起動(dòng)階段PN10排放。對(duì)于缸內(nèi)直噴（GDI）和進(jìn)氣道噴射（PFI）試驗(yàn)樣車(chē)，除冷起動(dòng)工況外，PN排放主要產(chǎn)生于測(cè)試循環(huán)的各個(gè)加速階段，裝有GPF的輕型汽油車(chē)PN排放主要產(chǎn)生于冷起動(dòng)階段，顆粒捕集器在熱機(jī)循環(huán)階段對(duì)PN10和PN23均有較好的過(guò)濾效果［22-23］。

對(duì)于3號(hào)和4號(hào)插電式混合動(dòng)力試驗(yàn)車(chē)輛，在P3高速階段和P4超高速階段，PN10的排放因子明顯高于傳統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的輕型汽油車(chē)，主要與這兩輛試驗(yàn)車(chē)輛未開(kāi)展高原環(huán)境下排放優(yōu)化標(biāo)定相關(guān)，其混合動(dòng)力控制策略在高速和超高速階段發(fā)動(dòng)機(jī)參與動(dòng)力輸出，為保持車(chē)輛動(dòng)力性，噴油量增加進(jìn)而導(dǎo)致瞬態(tài)PN10排放增加，且顯著高于P1低速段和P2中速段［24］。

圖5示出高原環(huán)境、常溫WLTC工況下，PN10和PN23的瞬態(tài)排放速率分布特征。由圖5可以看出，常溫環(huán)境、WLTC全工況下，PN10和PN23的排放速率曲線(xiàn)基本一致，峰值分別為5.15×109 個(gè)/s和5.09×109 個(gè)/s，在整個(gè)測(cè)試循環(huán)的加速階段PN10和PN23出現(xiàn)突然增加趨勢(shì)。除冷起動(dòng)低速階段外，在超高速段PN10和PN23也出現(xiàn)了一定幅度的增加，處于1×107～6×107 個(gè)/s范圍內(nèi)，其主要原因是超高速段動(dòng)力性需求增加，發(fā)動(dòng)機(jī)噴油量加大，高原環(huán)境空氣稀薄，導(dǎo)致燃料混合不均勻，燃料燃燒不完全后以顆粒物形式從發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)排出。盡管通過(guò)GPF進(jìn)行顆粒捕集，但部分未被捕集的顆粒物和GPF內(nèi)部再生生成的細(xì)顆粒物排出，導(dǎo)致超高速段PN10排放顯著增加［25］?？紤]到PN10和PN23主要在車(chē)輛冷起動(dòng)低速段和中速段產(chǎn)生，因此將重點(diǎn)分析常溫和低溫環(huán)境下低速段與中速段PN10和PN23的瞬態(tài)排放特征。

圖6示出高原環(huán)境、常溫和低溫條件下，WLTC工況低速段與中速段的PN10和PN23瞬態(tài)排放速率。

由圖6可以看出，在低速段，低溫環(huán)境下PN10和PN23的排放速率明顯高于常溫環(huán)境，低溫環(huán)境PN10和PN23排放速率峰值分別為6.12×1011 個(gè)/s和5.28×1011 個(gè)/s，高出常溫環(huán)境下PN10和PN23排放速率約2個(gè)數(shù)量級(jí)。其主要原因是試驗(yàn)車(chē)輛在低溫浸車(chē)后，在冷起動(dòng)低速段發(fā)動(dòng)機(jī)及后處理系統(tǒng)溫度較低，車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)處于暖機(jī)狀態(tài)，需采取加濃噴射策略，缸內(nèi)出現(xiàn)不同程度的燃料燃燒不完全和濕壁燃料熱裂解，TWC和GPF尚未起燃，凈化效率較低，最終造成部分燃料未完全燃燒生成大量揮發(fā)性/半揮發(fā)性顆粒物排出。

3 結(jié)論

a） 高原環(huán)境下國(guó)六b階段插電式混合動(dòng)力和傳統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的輕型汽油車(chē)TWC后NH3排放大幅增加，排放因子達(dá)到21.80～485.10 mg/km，顯著高于《大氣氨源排放清單編制技術(shù)指南》中的輕型汽油車(chē)氨排放因子26 mg/km，在排放測(cè)算與評(píng)估中應(yīng)予以關(guān)注；NH3排放主要集中在低速段和中速段，低溫環(huán)境NH3排放更高；

b） 常溫環(huán)境下，高原WLTC工況插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的PN23和PN10排放因子分別處于1.21×1011～5.55×1011 個(gè)/km和1.76×1011 ～6.72×1011 個(gè)/km范圍；傳統(tǒng)動(dòng)力輕型汽油車(chē)的PN23和PN10排放因子分別處于2.76×109～8.75×1010 個(gè)/km和3.19×109～1.01×1011 個(gè)/km范圍；與PN23排放相比，插電式混合動(dòng)力汽車(chē)和傳統(tǒng)動(dòng)力輕型汽油車(chē)PN10排放分別增加21.11%～50.21%和12.00%～38.47%；

c） 試驗(yàn)車(chē)輛PN10排放主要集中在WLTC工況低速段，且低速段PN10排放因子超出全工況PN10排放的1.46～6.10倍，因此應(yīng)重點(diǎn)控制冷起動(dòng)階段PN10排放；與常溫環(huán)境相比，低溫環(huán)境下PN10和PN23排放速率峰值分別為6.12×1011 個(gè)/s和5.28×1011 個(gè)/s，高出常溫環(huán)境下相應(yīng)PN排放速率約2個(gè)數(shù)量級(jí)。

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NH3 and PN Emission Characteristics of Light-Duty Gasoline Vehicles in Plateau Environment

WANG Jiguang1，GU Wangwen1，LI Jiaqiang2，PENG Hu3，LEI Jilin4，ZHU Yunbo5

（1.CATARC Automotive Test Center （Kunming） Co.，Ltd.，Kunming 651700，China；2.Southwest Forestry University，Kunming 650224，China；3.Kunming Yunnei Power Co.，Ltd.，Kunming 650200，China；4.Kunming University of Science and Technology，Kunming 650500，China；5.Yunnan Provincial Institute of Traffic Science and Technology Co.，Ltd.，Kunming 650200，China）

Abstract： Ten light-duty gasoline vehicles meeting China Ⅵ phase b emission standards with different power types （plug-in hybrid and conventional gasoline engine） were selected to carry out WLTC cycle emission tests under normal and low temperature conditions in the light-duty vehicle environment-simulated emission laboratory at an altitude of 1 914 m in Kunming. The emission characteristics and influencing factors of NH3 and PN （PN10 and PN23） from light-duty gasoline vehicles were studied in plateau environment. The results showed that the NH3 emission of exhaust gas increased significantly after TWC， and the emission factor for different types of China Ⅵ phase b light-duty gasoline vehicles under plateau environment reached 21.80-485.10 mg/km， which was significantly higher than the 26 mg/km NH3 emission factor of light-duty gasoline vehicles as stated in the Technical Guideline for Preparing the Ammonia Emission Inventory. The NH3 emission of light-duty gasoline vehicles with plug-in hybrid and conventional gasoline engines is mainly concentrated in the low speed and medium speed segments， and the NH3 emission was higher in low temperature environment. Compared with PN23 emission， PN10 emission of plug-in hybrid electric vehicles and conventional power light-duty gasoline vehicles increased by 21.11%-50.21% and 12.00%-38.47% respectively. At low temperature， the peak emission rates of PN10 and PN23 were 6.12×1011#/s" and 5.28×1011#/s， which were about 2 orders of magnitude higher than the corresponding PN emission rates at normal temperature.

Key words： plateau environment；light-duty gasoline vehicle；ammonia；particle；emission

［編輯： 姜曉博］

基金項(xiàng)目： 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題（2023YFC3705405-1）

作者簡(jiǎn)介： 王計(jì)廣（1986—），男，正高級(jí)工程師，博士，主要研究方向?yàn)闄C(jī)動(dòng)車(chē)排放控制與測(cè)試技術(shù)；wangjiguang@catarc.ac.cn。

通訊作者： 李加強(qiáng)（1974—），男，副教授，主要研究方向?yàn)闄C(jī)動(dòng)車(chē)排放控制技術(shù)；lijiaqiang@swfu.edu.cn。