环境科学  2018, Vol. 39 Issue (10): 4463-4471   PDF    
引用本文
杨强, 胡磬遥, 黄成, 陈昀, 刘佳栋, 李莉, 熊忠亮, 唐伟. 基于远程通讯技术的混动公交车SCR系统运行及NOx排放特征[J]. 环境科学, 2018, 39(10): 4463-4471.
YANG Qiang, HU Qing-yao, HUANG Cheng, CHEN Yun, LIU Jia-dong, LI Li, XIONG Zhong-liang, TANG Wei. Hybrid Electric Bus SCR System Operation and NOx Emission Characteristics Based on Remote Communication Technology[J]. Environmental Science, 2018, 39(10): 4463-4471.
基于远程通讯技术的混动公交车SCR系统运行及NOx排放特征
杨强1, 胡磬遥2,3, 黄成2,3, 陈昀4, 刘佳栋5, 李莉2,3, 熊忠亮6, 唐伟1     
1. 杭州市环境保护科学研究院, 杭州 310014;
2. 上海市环境科学研究院, 上海 200233;
3. 国家环境保护城市大气复合污染成因与防治重点实验室, 上海 200233;
4. 杭州市机动车排气污染管理处, 杭州 310014;
5. 杭州鑫翔七讯科技有限公司, 杭州 310012;
6. 上海海事大学商船学院, 上海 201306
收稿日期: 2017-11-20; 修订日期: 2018-04-04
基金项目: 国家重点研发计划项目（2017YFC0212100）；上海市科委项目（16dz1206704）；上海市科委青年基金项目（15ZR1434700）
作者简介: 杨强(1976~), 男, 硕士研究生, 高级工程师, 主要研究方向为排放与控制, E-mail:yqeia@qq.com
通信作者: 胡磬遥, E-mail:huqy@saes.sh.cn
摘要: SCR技术是降低包括常规、混合动力公交车在内的重型柴油车NOx排放的重要手段.基于无线远程通讯技术，对杭州市秋冬季11辆实际运行的混合动力公交车SCR系统的运行和NOx排放特性进行了研究.分别研究了混合动力公交车内燃机模式下车速及发动机运行工况和环境温度对SCR催化器后温度、尿素喷射量和SCR催化器后NOx排放浓度的影响.结果表明，安装有SCR系统的混合动力公交车有（32.4±4）%的运行时间处于内燃机模式下，模式下平均有（26.9±11）%的运行时间SCR没有工作；SCR系统正常工作的混合动力公交车的NOx平均减排率约为59%；SCR系统未达到运行要求而不工作和SCR催化器低温转化效率低是造成公交车NOx排放较高的主要原因；当车速高于40 km·h-1时，SCR催化器后温度上升至230℃以上，SCR系统的工作比例和尿素喷射量上升的同时NOx排放大幅下降；进入冬季，随着环境温度的降低，混合动力公交车SCR催化器出口温度降低的同时，平均尿素喷射量降低导致NOx排放恶化.
关键词: 远程通讯技术      混合动力      公交车      SCR系统      NOx排放      环境温度     
Hybrid Electric Bus SCR System Operation and NOx Emission Characteristics Based on Remote Communication Technology
YANG Qiang1 , HU Qing-yao2,3 , HUANG Cheng2,3 , CHEN Yun4 , LIU Jia-dong5 , LI Li2,3 , XIONG Zhong-liang6 , TANG Wei1     
1. Hangzhou Academy of Environmental Science, Hangzhou 310014, China;
2. Shanghai Academy of Environmental Sciences, Shanghai 200233, China;
3. State Environmental Protection Key Laboratory of Formation and Prevention of the Urban Air Complex, Shanghai 200233, China;
4. Hangzhou Motor Vehicle Exhaust Pollution Management Office, Hangzhou 310014, China;
5. Hangzhou Xinxiang Qixun Technology Co., Ltd., Hangzhou 310012, China;
6. Merchant Marine College, Shanghai Maritime University, Shanghai 201306, China
Abstract: The selective catalytic reduction system (SCR) is an essential method to reduce NOx emissions from heavy-duty diesel engine-powered vehicles, which include conventional diesel buses and diesel-electric hybrid buses. Using wireless remote communication technology, the SCR system status and NOx emissions were reviewed for ten fully-operational hybrid buses from Hangzhou China in this research. Under the internal combustion engine mode, the main factors studied were vehicle speed, engine operation conditions and environment temperature, impact on the SCR catalyst outlet temperature and NOx concentration and dosing rate of the urea injector of the SCR system. The research result shows that (32.4±4)% of the operational time of the hybrid buses with SCR system was spent in internal combustion engine mode, and under (26.9±11)% of the operation time of this mode, the SCR system did not dose urea. The average NOx emission reduction rate of the SCR system, when operating normally with hybrid buses, is about 59%. The main reasons for the high NOx emission of the diesel-electric hybrid buses in operation condition are poor satisfaction of the requirements of the SCR system control strategy and the SCR catalyst's low temperature conversion efficiency. Whenever the speed of the hybrid buses was above 40 km·h-1, the SCR catalyst outlet temperatures were higher than the 230℃, and the NOx emission concentrations were significantly reduced, as the urea injector working proportion and urea quantity increased. In the winter, the SCR catalyst outlet temperature and urea injection quantity dropped with the reduced environment temperature, which led to increased NOx emissions.
Key words: remote communication technology      hybrid      bus      selective catalytic reduction system (SCR system)      NOx emission      ambient temperature     

柴油机直喷、压燃、稀薄燃烧的特点, 导致以柴油机为主要动力的各类货运车、客运车和公交车辆的NOx排放居高不下[1~5].包括公交车在内的重型柴油车辆是我国主要城市的NOx重要来源之一[6~10], 对城市大气环境和居民健康造成了重大的威胁.安装选择性催化还原系统(selective catalytic reduction system, SCR system)是降低公交车NOx排放的主要措施之一[4].但是由于公交车运行工况多处于低速、低负荷, 且车辆起停频繁[11, 12], 导致公交车SCR催化器出口温度、发动机油门踏板开度和转速无法同时满足SCR系统内尿素喷射控制单元(dosing control unit, DCU)中控制策略对开启尿素喷射的要求, 导致公交车用SCR系统尿素正常喷射比例较低, 氮氧化物排放浓度偏高[13, 14].混合动力公交车在低速工况下以电机作为动力, 可以解决工况下SCR系统工作率低的问题.但是由于城市道路起停频繁, 使得混合动力公交车用SCR催化器后温度建立困难, 导致内燃机模式下的NOx排放依然较高.

有研究基于车载排放测试法(portable emission measurement system, PEMS)对安装有SCR系统的普通公交车、混合动力公交车的实际道路排放进行了测试[15~18].发现安装有SCR系统的普通公交车、混合动力公交车普遍无法满足排放标准, NOx排放因子高于文献[19]中的推荐值, 混合动力公交车的NOx排放因子甚至高于传统公交车. Zhang等[20]的研究发现在低速工况下, 混合动力公交车能明显降低NOx排放.徐月云等[12]和李孟良等[21, 22]基于整车转鼓试验, 测试了安装有SCR系统的常规公交车和混合动力公交车在中国城市公交车测试循环(China city bus cycle, CCBC)下的排放, 发现该循环下混合动力公交车排温较常规动力公交车更低, NOx排放更高.现有大多数的研究是基于实验室转鼓法和车载排放法进行的, 其优点在于NOx测量设备是基于NDUV、NDIR或CLD等原理开发的, 设备测量精度较高.但是转鼓法和车载法试验受到测试数量和测试成本的限制, 不能够反映长期的、大样本的公交车工况和环境因素对SCR系统运行情况的影响. Yang等[23]的研究基于远程OBD技术, 分析了3辆混合动力公交车累计87 h的逐秒排放特性, 结果表明混合动力技术能有效降低CO2排放, 但是无法明显降低NOx排放.

通过基于远程通讯技术的数据采集系统, 获得了2016年9月至2017年3月的杭州市实际运行的11辆混合动力公交车及其SCR系统的为期6个月累计160万余组运行数据, 分别研究了混合动力公交车车速、发动机运行状态、环境温度对SCR系统工作情况、SCR催化器后温度和尿素喷射量、NOx排放浓度的影响.

1 材料与方法 1.1 试验系统

图 1为本研究试验系统.试验系统由混合公交车、无线通讯网络、数据服务器和计算机终端组成.试验用公交车为混合动力公交车, 当车速低于20km·h-1以下时以电机作为动力, 此时柴油机处于怠速工况.车辆用发动机为玉柴YC6J220-42型6.5L直列6缸高压共轨柴油机.试验用混合动力公交车性能参数如表 1所示.后处理技术路线为缸内燃烧优化结合SCR系统. SCR系统由温度传感器、NOx传感器和SCR催化器、尿素喷射器及其控制单元DCU组成.另外车辆集成载了GPRS/GSM远程通讯模块和全球卫星定位模块.车辆运行时, 车辆发动机ECU信息和SCR系统的DCU信息通过SAE J1939 CAN通讯协议将车辆车速v(km·h-1)、发动机油门踏板开度Accl(%)、转速n(r·min-1)和SCR系统的尿素喷射量mui(cm3·h-1)、SCR催化器后温度tex (℃)和NOx浓度(10-6)等信息发送至GPRS/GSM远程通讯模块.采用杭州鑫翔七讯科技有限公司研发的七鑫®QX-3000产品车载终端设备.该设备安装在驾驶位左侧舱室内, GPS/4G天线引出, 固定在车窗附近位置.远程通讯模块将上述数据发送至无线通讯网络, 数据服务器通过互联网获得上述数据.最终计算机等终端访问数据服务器便能获得参加试验的混合动力公交车及其SCR系统的实时运行状态.

图 1 试验系统示意 Fig. 1 Test system

表 1 测试用公交车辆基本参数 Table 1 Information on the tested vehicles

1.2 测试方案

本研究选择杭州市11辆安装有SCR系统和远程通讯模块的混合动力公交车进行测试, 其中1辆为SCR完全失效车辆.测试用公交车辆属于同一车队, 车辆发动机型号、SCR系统型号一致.测试从2016年9月10日开始到2017年3月9日结束, 时间跨度包涵了我国长三角地区典型的秋冬季节.每辆公交车的GPRS/GSM远程通讯模块将ECU的发动机运行数据和DCU的SCR系统运行数据以30 s一次的频率通过无线通讯网络发送至计算机终端.

2 结果与讨论 2.1 试验公交车及其SCR系统基本运行情况

表 2所示为试验中内燃机模式下各混合动力公交车及其SCR系统的运行情况.可以看到试验用公交车内燃机工况下平均车速v为(35.6±2)km·h-1高于CCBC循环[24]的16.6km·h-1, 发动机转速n为(1 243±66) r·min-1, 油门踏板开度Accl为(29.8±1)%.内燃机模式下SCR催化器出口的温度tex为(209.9±13)℃, 该温度较SCR催化系统最低起喷温度180℃平均高约39℃, 但是低于矾基SCR系统高效运行的250℃的要求[25, 26].

表 2 内燃机模式下混合动力公交车及其SCR系统的运行情况 Table 2 Operational conditions for the hybrid bus and its SCR System-in internal combustion engine mode

试验用公交车内燃机工况下平均NOx排放浓度为(549.8±159)×10-6, 与此同时还获得了一辆SCR系统完全失效的公交车的排放情况, 其NOx排放浓度为1 354.2×10-6, 可以推算SCR系统正常工作的车辆的NOx减排率在(59.4±11)%的水平.

图 2为各混合动力公交车内燃机模式的占比和模式下SCR系统的工作情况.可以看到安装有SCR系统的混合动力公交车有(32.4±4)%的运行时间处于内燃机模式下.各混合动力公交车内燃机模式下平均有(26.9±11)%的运行时间SCR没有工作.可以推论, 同样运行工况下的普通公交车20 km以下也以柴油机做为动力, 那么则有70%以上的工况点SCR没有工作.

图 2 混合动力公交车内燃机模式的占比和模式下SCR系统的工作情况 Fig. 2 Proportion of time spent in internal combustion engine (ICE) mode for each hybrid bus, and the operational condition of its SCR system

综上所述, 公交车运行工况是导致其SCR系统工作率较低的主要原因.下文选择上述车辆中的1~4号混动公交车进行分析.分别就车速、发动机工况和环境温度对混合动力公交车内燃机模式下SCR系统运行情况和SCR催化器后NOx排放浓度进行讨论.

2.2 发动机运行工况的影响

选取公交车辆4, 就该车内燃机模式下发动机运行状态对SCR系统运行情况进行分析. 图 3所示为选取车辆内燃机模式下发动机转速及油门踏板开度分布及转速对车速的影响.可以看到内燃机模式下, 转速在1 000 r·min-1以下时平均车速范围在25km·h-1左右, 低于25km·h-1的工况主要由加、减速工况中的低速范围组成. 1 200~1 800 r·min-1范围内的工况点占所有内燃机模式下的95%以上, 对应车速由29.7km·h-1升至47.7km·h-1.与此同时各个转速下各个油门踏板开度的分布差异不大.

图 3 公交车辆4内燃机模式下发动机转速及油门踏板开度分布及其与车速的关系 Fig. 3 Distribution of bus No.4's engine speed and accelerator pedal opening under internal combustion engine mode, and the relationship between engine speed and vehicle speed

图 4所示为公交车辆4发动机转速n及油门踏板开度Accl对SCR催化器出口温度tex、SCR系统尿素喷射量mui和SCR催化器出口NOx浓度的影响.如图 4(a)所示, 发动机转速对SCR催化器出口温度tex受发动机转速的影响较大, 随着发动机转速的升高tex上升, 而油门踏板开度的影响则较小.当转速介于1 000~1 400 r·min-1(车速范围26.1~41.6km·h-1), 此时SCR催化器后温度在210℃左右, 此温度范围内SCR系统开始喷射尿素, 但是SCR催化器的转化率较低.如图 4(b)所示, SCR系统尿素喷射量mui受发动机转速和油门踏板开度均影响较大, 随着转速和油门踏板开度的上升mui上升.当发动机转速高于1 000 r·min-1且油门踏板开度大于20%时SCR系统开始正常工作.如图 4(c)所示, SCR催化器出口NOx浓度受发动机转速的影响较大, 随着发动机转速的上升NOx浓度先升后降. SCR催化器出口NOx浓度的峰值701×10-6出现在1 200~1 600 r·min-1的范围内, SCR系统开始工作后NOx浓度的最低值出现在2400 r·min-1、50%油门踏板开度工况.结合图 4可以看到随着发动机转速的上升发动机原始NOx排放浓度和SCR催化器出口温度不断上升, SCR系统开始工作, 此时SCR系统尿素喷射量和SCR催化器前NOx排放产生竞争关系. 1 600 r·min(41.6km·h-1)以下SCR催化器出口NOx浓度受原始排放浓度的影响较大, 1 600 r·min-1以上则受尿素喷射量的影响较大.

图 4 公交车辆4内燃机模式发动机转速及油门踏板开度对SCR系统的影响 Fig. 4 Effect of engine speed and throttle opening on SCR system under internal combustion engine mode for bus No.4

2.3 车速的影响

图 5所示为4辆混动公交车的车速v概率分布及其对SCR催化器出口温度tex的影响.可以看到内燃机模式下4辆混动公交车的平均速度在35km·h-1左右. 4辆混动公交车的车速概率分布存在一个峰值, 即20~40km·h-1车速区间. 4辆混动公交车86.3%、79.7%、71.8%和71.9%的运行时间的车速低于40 km·h-1.

图 5 内燃机模式下车速分布及车速与SCR催化器出口温度的关系 Fig. 5 Distribution of vehicle speed in internal combustion engine mode, and the relationship between vehicle speed and SCR catalyst outlet temperature

进一步研究车速v对SCR催化器出口温度tex的影响.如图 5所示, 可以看到随着车速v的上升, SCR催化器出口的温度tex可以分为两个阶段逐步上升: 20~40km·h-1车速区间4车的tex保持在平均204.9℃左右; 40~80km·h-1车速区间4车的tex由平均204.9℃迅速升至245.0℃, 车速v每平均上升1km·h-1时4车的tex平均上升0.87℃.结合速度分布可以看到, 占所有运行时间87.7%左右的运行时间低于40km·h-1, 这些工况SCR催化器出口温度tex均处于低于220℃的SCR催化器低效工作区间.只有当车速超过40km·h-1时, 随着车速的上升SCR催化器排气温度才能进入SCR催化器的高效工作区间.

如上所述以怠速、低速为主的运行工况导致公交车一直运行在电动模式下, SCR催化器出口温度tex很低, 必然导致内燃机模式下SCR系统不工作且SCR催化器的转化效率降低.如图 6所示为4辆混动公交车的SCR催化器出口温度tex的频率分布和各温度区间SCR尿素喷射工况占比ron(%).可以看到内燃机模式下4辆混动公交车辆的SCR催化器出口温度有较大比例小于SCR系统最低工作温度(180℃), 分别为8.5%、10.1%、18.4%和15.1%. 4辆混动公交车91.0%、83.5%、86.8%和74.8%的运行时间的SCR催化器出口温度tex低于230℃.此温度略低于文献[25, 26]报道的钒基SCR高转化率工作区间250~300℃.

图 6 SCR催化器后出口温度概率分布及SCR催化器后出口温度与SCR系统工作占比的关系 Fig. 6 Outlet temperature distribution of after SCR catalyst and the relationship between SCR catalyst outlet temperature and SCR system operation ratio

如图 6所示, 4辆混动公交车随着SCR催化器后温度tex的上升, 各温度区间内SCR系统工作的运行时间比例ron上升.公交车的SCR系统的实际开始工作的温度在200~210℃左右(高于最低尿素启喷温度20~30℃).高于最低起喷温度但是SCR系统不工作的现象比例很高, 主要原因是由于发动机转速n、油门踏板开度Accl等参数没有同时达到SCR系统的起喷要求.当SCR催化器后温度tex高于300℃时, SCR系统工作的比例ron在58%~91%的范围内, 远高于200~210℃温度区间1%左右的水平.

图 7所示为车速v对SCR催化器出口NOx浓度和尿素喷射量mui的影响.可以看到随着车速v的上升SCR催化器出口的NOx浓度经历上下波动, 与此同时随着车速v的上升尿素喷射量mui先小幅波动, 而后大幅上升.从所有数据来看, 所有工况下的NOx排放值均低于700×10-6, 低于同类机型的原始排放, 说明加装SCR能降低不同车速下的NOx排放浓度值. 20~30km·h-1的低速区间内NOx不断下降的同时尿素喷射量mui随之上升, NOx由平均433×10-6降至平均367×10-6.这是由于原机NOx排放水平较低, 而随着SCR催化器出口温度上升, 区间内SCR系统工作的占比也随之上升. 30~50km·h-1的中速区间内NOx浓度先上升至平均565×10-6, 而后降至50~80km·h-1高速区间内的237×10-6.此过程中由于发动机负荷上升导致NOx上升, 与此同时排温tex上升、尿素喷射工况占比ron上升、尿素喷射量mui上升导致NOx转化量上升, 两个因素相互竞争导致NOx浓度先升后降, 此区间可以对应图 4(c)的发动机转速n对SCR催化器出口NOx排放的影响.

图 7 内燃机模式下车速与SCR催化器出口NOx浓度和尿素喷射量的关系 Fig. 7 Relationship between vehicle speed and NOx concentration at the SCR catalyst outlet and urea injection quantity in internal combustion mode

综上所述, SCR系统未达到工作要求而不工作和SCR催化器低温转化效率低, 是导致各车辆低速运行时SCR催化器后NOx浓度较高的原因.车辆中速运行时SCR系统尿素喷射量无法匹配公交车原始NOx排放, 是导致车辆中速运行时SCR催化器后NOx浓度较高的原因.

2.4 环境温度的影响

有研究表明在SCR系统中[21, 22], SCR催化器内温度对NOx的转化率起到非常重要的作用.一般SCR系统将SCR催化器出口的温度间接表征SCR内部温度. SCR催化器出口温度tex越高, 相同工况下的NOx转化率越高.除了公交车由于运行特点导致全过程的SCR尿素喷射开启比例较低外.对实际运行的混合动力公交车而言, 环境温度降低导致传热加剧, 是相同工况下导致SCR催化器温度降低的主要因素.

图 8所示为杭州市环境温度t0(℃)与SCR催化器出口温度tex对比.从中可以看到杭州市由秋季进入冬季, 日平均环境温度由9月10日的27.7℃降至1月26日的2.7℃最低值, 而后缓慢上升.与此同时, 可以看到四辆测试公交车的日均排温由9月的230.9、231.9、232.9和236.8℃降至2、3月的200.4、197.5、194.2和201.2℃, 进入冬季后4辆混动公交车的排气温度平均下降了34.8℃, 降幅大于环境温度的降幅.

图 8 杭州市环境温度与SCR催化器出口温度的关系 Fig. 8 Relationship between ambient temperature of Hangzhou City and SCR catalyst outlet temperature

图 9所示为杭州市环境温度t0与SCR催化器后温度tex低于最低起喷温度(180℃)里程占比ϕ(%)关系. SCR催化器排气温度每降低1℃, 会导致4辆混动公交车的日均排气温度分别降低1.0℃、1.7℃、1.5℃和1.5℃.与此同时, 占比ϕ则分别上升0.29%、0.70%、0.93%和0.35%.可以看到环境温度t0降低会导致SCR催化器排气温度tex降幅扩大的同时, 无法达到SCR系统最低起喷温度的里程占比ϕ会相应上升.

图 9 杭州市环境温度与SCR催化器出口温度和其低于SCR系统最低起喷温度里程占比的关系 Fig. 9 Relationship between ambient temperature of Hangzhou City, SCR catalyst outlet temperature and the proportion of the mileage below the minimum operating temperature of SCR system

图 10所示为杭州市环境温度t0(℃)与SCR催化器出口氮氧化物NOx浓度对比.可以看到随着环境温度t0的不断下降, SCR催化器出口的NOx浓度不断上升.测试涉及的4辆混动公交车日均NOx浓度由9月的427×10-6、350×10-6、386×10-6和335×10-6降至2、3月的578×10-6、485×10-6、570×10-6和570×10-6, 进入冬季后4辆混动公交车SCR催化器后的NOx浓度平均上升了163×10-6.

图 10 杭州市环境温度与SCR出口氮氧化物NOx浓度对比 Fig. 10 Relationship between ambient temperature of Hangzhou City and NOx concentration at the SCR catalyst outlet

图 11所示为杭州市环境温度t0与SCR系统尿素喷射量mui和SCR催化器出口NOx浓度关系.杭州市环境温度t0每降低1℃, 会导致4辆混动公交车的日均单位时间尿素喷射量分别降低8.4、8.0、8.8和12.1 cm3·h-1.与此同时, SCR催化器出口的NOx浓度分别上升8.7×10-6、8.1×10-6、8.9×10-6和11.9×10-6.可以看到随着日平均尿素喷射量mui的降低, 导致SCR催化器后的NOx浓度不断攀升.

图 11 杭州市环境温度与尿素喷射量和SCR催化器出口NOx浓度的关系 Fig. 11 Relationship between ambient temperature of Hangzhou City, urea injection amount and NOx concentration at SCR catalyst outlet

综上所述, 进入冬季随着日环境温度的降低, SCR催化器出口NOx浓度上升.进入冬季车辆NOx排放上升主要由两方面原因造成:一方面SCR催化器出口温度下降, 更多的工况因为排温低而导致SCR系统不喷尿素; 另一方面, 相同工况下SCR催化器内部温度降低导致NOx转化效率降低.

3 结论

(1) 通过无线通讯监控技术可以高效实时地获得大量混合动力公交车辆和其SCR系统的运行数据.并能通过数据分析, 判断车辆SCR系统是否正常工作, 为在用车排放监管提供可靠技术手段.

(2) 混合动力公交车可以大量减少低速低负荷工况下SCR系统不工作的情况, 但是其内燃机模式下的运行工况仍不利于SCR系统的工作. 10辆SCR正常工作的混合动力公交车的NOx减排率约在59%左右.测试用混合动力公交车(32.4±4)%的运行时间处于内燃机模式下, 该模式下平均有(26.9±11)%的运行时间SCR没有工作.内燃机模式下当发动机转速高于1 000 r·min-1且油门踏板开度高于20%, SCR催化器后温度高于210℃时SCR系统才开始工作.当车速高于40km·h-1时, SCR催化器后温度上升至230℃以上, SCR系统的工作比例和尿素喷射上升的同时NOx排放大幅下降.

(3) SCR系统未达到工作要求而不工作和SCR催化器温度低, 是导致混动公交车低速运行时SCR催化器后NOx浓度较高的原因.混动公交车中速运行时SCR系统尿素喷射量无法匹配原始NOx排放, 是导致车辆中速运行时SCR催化器后NOx浓度较高的原因.环境温度降低也是导致混合动力公交车NOx排放升高的重要原因.测试用混动公交车, 冬季较秋季NOx排放上升70%左右.进入冬季后SCR系统达到符合喷射尿素的工况点比例不断降低, 环境温度每下降1℃, 会导致公交SCR催化器出口温度平均降低1.4℃, 尿素喷射量降低9.3 cm3·h-1, 最终导致NOx排放上升9.4×10-6.

参考文献
[1] Anenberg S C, Miller J, Injares R, et al. Impacts and mitigation of excess diesel-related NOx emissions in 11 major vehicle markets[J]. Nature, 2017, 545(7655): 467-471. DOI:10.1038/nature22086
[2] Johnson T. Review of vehicular emissions trends[J]. SAE International Journal of Engines, 2015, 8(3): 1152-1167.
[3] Johnson T. Vehicular emissions in review[J]. SAE International Journal of Engines, 2012, 5(2): 216-234. DOI:10.4271/2012-01-0368
[4] 贺泓, 翁端, 资新运. 柴油车尾气排放污染控制技术综述[J]. 环境科学, 2007, 28(6): 1169-1177.
He H, Weng D, Zi X Y. Diesel emission control technologies:A review[J]. Environmental Science, 2007, 28(6): 1169-1177. DOI:10.3321/j.issn:0250-3301.2007.06.001
[5] Zhao B, Wang S X, Liu H, et al. NOx emissions in China:historical trends and future perspectives[J]. Atmospheric Chemistry and Physics, 2013, 13(19): 9869-9897. DOI:10.5194/acp-13-9869-2013
[6] 樊守彬, 田灵娣, 张东旭, 等. 北京市机动车尾气排放因子研究[J]. 环境科学, 2015, 36(7): 2374-2380.
Fan S B, Tian L D, Zhang D X, et al. Emission factors of vehicle exhaust in Beijing[J]. Environmental Science, 2015, 36(7): 2374-2380.
[7] 周磊, 王伯光, 汤大钢. 重型柴油车对空气质量的影响及其排放的控制[J]. 环境科学, 2011, 32(8): 2177-2183.
Zhou L, Wang B G, Tang D G. Impact of heavy-duty diesel vehicles on air quality and control of their emissions[J]. Environmental Science, 2011, 32(8): 2177-2183.
[8] 黄成, 陈长虹, 景启国, 等. 重型柴油车车载排放实测与加载影响研究[J]. 环境科学, 2006, 27(11): 2303-2308.
Huang C, Chen C H, Jing Q G, et al. Study of on-board emission measurement for heavy-duty diesel vehicle and its impact with load[J]. Environmental Science, 2006, 27(11): 2303-2308. DOI:10.3321/j.issn:0250-3301.2006.11.030
[9] Gong M M, Yin S S, Gu X K, et al. Refined 2013-based vehicle emission inventory and its spatial and temporal characteristics in Zhengzhou, China[J]. Science of the Total Environment, 2017, 599-600: 1149-1159. DOI:10.1016/j.scitotenv.2017.03.299
[10] Chen C H, Huang C, Jing Q G, et al. On-road emission characteristics of heavy-duty diesel vehicles in Shanghai[J]. Atmospheric Environment, 2007, 41(26): 5334-5344. DOI:10.1016/j.atmosenv.2007.02.037
[11] Clark N, McKain D L, Wayne W, et al. Chassis dynamometer emissions characterization of a urea-SCR Transit Bus[R]. SAE Technical Paper, 2011-01-2469, Washington, DC: SAE, 2011.
[12] 徐月云, 李晶华, 李孟良, 等. 国Ⅳ城市公交车NOx排放特性的试验研究[J]. 汽车工程, 2011, 33(11): 947-950.
Xu Y Y, Li J H, Li M L, et al. An experimental study on the NOx emission characteristics of state-Ⅳ city bus[J]. Automotive Engineering, 2011, 33(11): 947-950.
[13] He L Q, Hu J N, Zhang S J, et al. Investigating real-world emissions of china's heavy-duty diesel trucks:Can SCR effectively mitigate NOx emissions for highway trucks?[J]. Aerosol and Air Quality Research, 2017, 17: 2585-2594. DOI:10.4209/aaqr.2016.12.0531
[14] Wu Y, Zhang S J, Li M L, et al. The challenge to NOx emission control for heavy-duty diesel vehicles in China[J]. Atmospheric Chemistry and Physics, 2012, 12(19): 9365-9379. DOI:10.5194/acp-12-9365-2012
[15] Guo J D, Ge Y S, Hao L J, et al. Comparison of real-world fuel economy and emissions from parallel hybrid and conventional diesel buses fitted with selective catalytic reduction systems[J]. Applied Energy, 2015, 159: 433-441. DOI:10.1016/j.apenergy.2015.09.007
[16] 郭佳栋, 葛蕴珊, 谭建伟, 等. 国Ⅳ公交车实际道路排放特征[J]. 环境科学研究, 2014, 27(5): 477-483.
Guo J L, Ge Y S, Tan J W, et al. Real-world emission characteristics of China Ⅳ buses[J]. Research of Environmental Sciences, 2014, 27(5): 477-483.
[17] 郭佳栋, 葛蕴珊, 谭建伟, 等. 国Ⅴ公交车实际道路排放特性研究[J]. 汽车工程, 2015, 37(1): 120-124.
Guo J L, Ge Y S, Tan J W, et al. A research on the real world emission characteristics of state-V buses[J]. Automotive Engineering, 2015, 37(1): 120-124.
[18] 葛蕴珊, 王爱娟, 王猛, 等. PEMS用于城市车辆实际道路气体排放测试[J]. 汽车安全与节能学报, 2010, 1(2): 141-145.
Ge Y S, Wang A J, Wang M, et al. Application of portable emission measurement system (PEMS) on the emission measurements of urban vehicles on-road[J]. Journal of Automotive Safety and Energy, 2010, 1(2): 141-145. DOI:10.3969/j.issn.1676-8484.2010.02.008
[19] 清华大学, 中国环境科学研究院.道路机动车大气污染物排放清单编制技术指南(试行)[R].北京: 中国环境科学研究院, 2015.
[20] Zhang S J, Wu Y, Hu J N, et al. Can euro V heavy-duty diesel engines, diesel hybrid and alternative fuel technologies mitigate NOx emissions? New evidence from on-road tests of buses in China[J]. Applied Energy, 2014, 132: 118-126. DOI:10.1016/j.apenergy.2014.07.008
[21] 李孟良, 聂彦鑫, 徐俊芳, 等. 装配SCR系统的城市公交车NOx排放特性[J]. 江苏大学学报(自然科学版), 2011, 32(1): 38-42.
Li M L, Nie Y X, Xu J F, et al. Characters of NOx emission from transit bus with SCR[J]. Journal of Jiangsu University (Natural Science Edition), 2011, 32(1): 38-42. DOI:10.3969/j.issn.1671-7775.2011.01.008
[22] 李孟良, 聂彦鑫. 装配SCR系统的混合动力公交车排放特征研究[J]. 汽车技术, 2010(3): 34-36.
Li M L, Nie Y X. Study on the emission properties of hybrid electrical transit bus with SCR system[J]. Automobile Technology, 2010(3): 34-36. DOI:10.3969/j.issn.1000-3703.2010.03.009
[23] Yang L H Z, Zhang S J, Wu Y, et al. Evaluating real-world CO2 and NOx emissions for public transit buses using a remote wireless on-board diagnostic (OBD) approach[J]. Environmental Pollution, 2016, 218: 453-462. DOI:10.1016/j.envpol.2016.07.025
[24] 胡志远, 谢亚飞, 谭丕强, 等. 在用国Ⅳ公交车燃用B5生物柴油的排放特性[J]. 同济大学学报(自然科学版), 2016, 44(4): 625-631.
Hu Z Y, Xie Y F, Tan P Q, et al. Emission characteristics of an in-use China four diesel bus fueled with B5[J]. Journal of Tongji University (Natural Science), 2016, 44(4): 625-631.
[25] Sawata A, Murakami Y, Tsuru Y, et al. Application of V2O5 catalysts to diesel NOx emission control[R]. SAE Technical Paper, 2001-01-3238, Washington, DC: SAE, 2001.
[26] 李云涛, 毛宇杰, 钟秦, 等. SCR催化剂的组成对其脱硝性能的影响[J]. 燃料化学学报, 2009, 37(5): 601-606.
Li Y T, Mao Y J, Zhong Q, et al. Effects of components of SCR catalyst on DeNOx performance[J]. Journal of Fuel Chemistry and Technology, 2009, 37(5): 601-606. DOI:10.3969/j.issn.0253-2409.2009.05.015