大气环境
重点：
道路排放模型的精准度与他们的排放要素的质量有着直接的联系。
在排放图表中，道路车辆有着相当大的自然变化因素。
排放要素有着不同的解决方案根据它们的用途。
排放建模者需要将实验室数据与真实的测量结合起来。
关键字：
汽车运输
排放清单
排放模型
排放因子
框架测功计
发动机测功器
微机电系统
摘要：
需要准确估计污染物排放量，以确保空气质量计划的设计和实施得当。排放因子（EFS）是污染物排放和引起它们的活动之间的经验函数关系。在这篇综述文章中，与用于产生排放清单的排放模型中发现的EFS的发展有关的用于测量道路车辆排放物的技术进行了研究。覆盖的排放测量技术包括最广泛用于道路车辆排放数据收集的技术，即底盘和发动机测功器测量、遥感、道路隧道研究和便携式排放测量系统（PEMS）。每种方法的主要优点和缺点，关于排放建模。EFS可以从测试数据中得到的方法也进行了审查，在控制条件下获得的数据（使用标准驱动循环的发动机和底盘测功机测量）和真实世界操作下的测量之间有明显的区别。
- 介绍
空气污染是健康和环境的主要风险。据估计，室外空气污染每年造成130万人死亡。在源解析研究中，道路运输常常是城市污染物排放的唯一最重要的来源。在未来的几十年里，道路运输很可能仍是空气污染的主要原因，尤其是在城市地区。为此，正在努力减少道路运输的污染排放。这些措施包括新的动力系统和车辆技术改进，燃料改进，城市交通管理的优化和更严格的排放标准的实施。
道路车辆排放取决于许多参数。排放模型用于执行道路运输排放量的计算。根据所需的输入数据，提出了这些模型在五大类中的分类。这些范围从仅需要平均行驶速度的模型来估计排放量（例如CPORT、EFAC）和需要交通状况的模型（即，驾驶条件的定性评估）来表示排放（例如HBEFA），对于需要第二发动机或车辆STA的模型。TE数据（例如PHEM，移动）以导出完整的轮廓的发射信息。无论具体的实施，每个模型的目的是提供适当的EFS。
车辆类别（但它们也存在于单个车辆，甚至是整个车队），并且它们取决于许多参数，如车辆特性和排放控制技术、燃料规格、以及环境和操作条件（冷启动、巡航、加速等）。任何道路车辆排放模型的应用质量很大程度上取决于其所包含的EFS的代表性。这是指EF能够描述特定车辆类型的实际排放水平及其应用的驾驶条件的准确性。例如，基于车辆平均速度的EF可能代表在国家层面上的排放估计，但当试图评估当地交通措施的影响时，其代表性将降低（例如，对停车站产生较大影响的局部交通干预）。车辆的DGO模式，但不影响其平均行驶速度。
EFS通常是基于在车辆排放测量活动中收集的实验数据来开发的。选择的测量技术，连同每个运动E的其他细节，包括车辆选择标准和所施加的驱动条件都会对后来衍生的EFS的质量产生影响。在实验室（发动机和底盘测功机研究）或真实世界条件下（隧道、遥感、道路和车载测量），可以在车辆的受控条件下测量车辆的排放概况及其对操作条件的依赖性。
本文综述了在实际中用于车辆排放测量和道路车辆EFS发展的实验方法。早些时候，类似的审查是由费兹等。每种方法的优点和局限性，以及成功实施的文献实例。本文的目的是为可用于EF开发或验证的方法的选择提供指导。验证的问题是特别重要的，因为便携式排放测量系统（PEMS）的广泛应用使得模型EFS与真实世界数据的交叉检查是非常常见的运动。
- 控制条件下的排放测量
道路车辆排放可以在实验室控制的条件下进行测量。这些测量是在底盘或发动机测功机设备上进行的。在这些情况下，测试操作员对所遵循的测试周期、环境条件和其他参数进行控制，从而有助于结果的可重复性。
2.1底盘和发动机测功机测试
底盘测功机模拟施加在车轮上的电阻功率。它由一个测力计组成，它通过变速箱连接到直接连接到车辆轮毂的驱动线上，或一组被放置在车辆上的滚轮上，并且可以被调整来模拟驾驶阻力。
在底盘测功机测试期间，车辆被捆绑，以使其保持静止，因为驾驶员根据在监视器上显示的预定时间扫描轮廓和齿轮变化模式来操作它。驾驶员操作车辆以匹配在行驶周期的不同阶段所需的速度。底盘测功机测试周期通常是瞬态周期，因此驾驶员必须在规定的公差范围内预期和遵守所需速度的变化。有经验的驾驶员能够紧密地匹配所建立的速度曲线。
通过操作者施加到车辆上的负载可以由实验室操作者控制，以模拟车辆道路车辆的空气阻力，EFS是预测每距离驱动的污染物排放量、能量消耗或燃料量的函数关系。使用。EFS通常是在试验条件下导出的，而滚子的尺寸和飞轮的使用则会导致车辆惯性。连续监测排气流量，并将车辆废气收集在样品袋中以供以后分析，或由附在取样线上的在线化学分析仪处理，其可包括稀释环境空气。
由于测功机设施被设计成符合法规标准，只要建立正确的校准和维护程序，它们的结果就被视为高度精确的。此外，它们可以被封闭在气候控制的测试单元中，以模拟在很宽的温度范围内的驱动，包括零度测试。底盘测功机测试的一个缺点是它不一定代表单个车辆的真实世界排放量。这是由于测试条件的有限范围（例如设定的环境温度和预处理例程、没有道路坡度）和实现了测功机而不是实际驱动的事实。特别是，模拟车辆荷载的行驶阻力值是在人为有利条件下从车辆下坡试验获得的，因此与现实世界的结果相比，常常产生较低的消耗和排放。此外，底盘测功机测试结果可能不代表整个车辆车队的排放，因为典型地只有几个车辆从每个技术类被测试用于建模目的。
发动机测功机是一种在发动机功率输出中直接模拟电阻功率的装置。在发动机测功机测试单元中，测功机轴直接连接到发动机轴上。完全瞬时测功机可以在发动机负荷或速度变化条件下，将任何指定负荷（限值）放置或吸收到发动机上。发动机测试单元也可以是气候控制的。使用发动机测力计进行排放建模需要从发动机去除发动机和废气后处理系统。发动机测功机测量发动机飞轮上的动力，其中没有传动装置或传动系统损失影响结果。
重型车辆（HDV）发动机可以连接到许多不同的底盘和车身类型。因为对所有可能的组合进行型式化是不切实际的，发动机测功机测试是重型发动机型式试验的调节方法。完整的车辆排放没有反映在发动机测试中，尽管现代发动机试验台可以通过模拟车辆获得扭矩和发动机速度曲线，无论是脱机还是硬件在环仿真（HiLS；cf. Lee，2），可以运行任何真实世界的发动机负载测试循环。003）。在过去的几年中，发动机和先进技术的后处理控制系统技术的日益成熟使得HDVs独立于制造商进行发动机测功机测试变得繁琐，这反过来又继续在发动机和后处理中使用这种技术。NT装置的发展，无论是重型和轻型车辆（LDVS）。因此，底盘测功机测试成为最新技术HDV的EF开发目的的排放数据的主要来源。
2.2.1 测试周期
排放测试循环（或驾驶计划）是预先确定的驾驶档案，车辆或发动机在测试必须遵循。它们持续数分钟，并且通常包括代表不同驾驶条件的若干部分（或子循环）（例如城市或公路驾驶）。测试周期是所有底盘和发动机测功机测试的一个组成部分，它们的代表性和完整性（即它们能够统计地代表研究中的驱动条件）对测试结果的质量是必不可少的。用于排放和燃料消耗测量的发动机和汽车测功机测试周期的数量不断扩大以覆盖法规需求，同时也试图模拟真实世界的驾驶条件。
两种测试循环可用于底盘或发动机测功机测试，即稳态（或模态）和瞬态循环。稳态测试循环涉及在多个模式下运行发动机或车辆，每个模式具有恒定的发动机速度和负载。对于每种模式，发动机或车辆运行足够的时间以产生相对稳定的排放率。当两个或多个模式包含在测试循环中时，通常使用加权平均方案来组合来自每个模式的排放测量值，每个模式具有特定的定义，并且加权方案不同于一个测试周期到另一个测试周期。另一方面，瞬态测试周期包括作为试验程序的一部分的操作条件的变化，并且它们被认为是更真实的真实世界操作的代表，因为它们可以被设计成考虑现实世界的情况，例如空转、加速和减速。在文献中可以找到最常用的标准驾驶循环的详细技术信息。
底盘测功机测试周期主要是瞬态的。这是诸如FTP和SFTP（联邦测试程序和补充联邦测试程序，用于美国LDVs的排放认证）和NEDC（新欧洲驱动周期），用于所有欧洲3和以后LDV MOD的排放测试和认证的类型批准周期的情况。欧洲的ELS）。后者通常被批评为过于平滑和欠载的典型车辆操作，因为它只涵盖了一个小面积的发动机工作范围。一般而言，类型认可周期低估了真实世界的排放量，因为它们表现出低速动态，并且还因为制造商能够优化特定操作点的排放性能。为了解决当前型式试验周期中的一些缺点，一个新的瞬态底盘测功机测试周期（世界协调轻型驱动测试周期，WLTC）正在一个更大的项目框架内制定，以产生一个HA的全球技术法规。LDVS的检验
除了用于监管目的的标准驾驶循环之外，还有许多其他的特征是在特定领域或特定技术中驾驶。从EF发展的角度来看，所谓的真实世界循环提供了最有价值的排放数据，这是因为发动机运行点的覆盖范围比类型批准周期更广。这些例子是LDVs和HDV的测试周期，包括在默认数据库中的移动，ARTIMIS套件的LDV周期（和最近开发的EMES测试周期，这是专门设计用于排放建模的目的）。EMES循环的短时间在测试计划灵活性和单个测试运行的成本方面具有优势。
发动机测功机试验主要是模态试验。在世界各地使用的用于当前技术重型发动机型式认可的一些主要模态试验循环包括欧洲固定循环（ESC；适用于欧洲，并包括13种模式）和补充排放测试（美国，13MODE）。一些瞬态测试周期也在使用中，如欧洲瞬态循环（ETC）和美国重型发动机联邦测试程序（FTP）。对于较新的技术发动机（欧VI和超越），世界协调平稳循环（WHSC）及其瞬态对应（WHTC）已经提出由UNECE GRPE组，以努力创造全球循环，重现典型的驾驶条件在欧盟，美国，日本和澳大利亚。
2.2排放因子开发
底盘测功机测试可以说是最可靠的车辆排放测量技术，已经达到了高度的标准化。为了获得鲁棒的EFS（即，如果存在原始测量程序或建模活动的重复，不可能在可接受的不确定性内改变的EFS），应在不同的驾驶周期下反复测试大量的车辆。发动机测功机测试对于EF开发来说有点不太有用，因为它以单位能量输出（如G千瓦小时1）排放的污染物的数量为单位产生结果，这与现实世界的活动模式不直接相关。为了估计总排放量，使用这种类型的EF，需要估计或计算发动机功率PRO文件在旅行旅行，并应用相关的EF。
EF发展的一个简单的方法是绘制关于平均速度或特定运动周期的另一个聚合运动参数（例如平均加速度或相对正加速度）的各种驱动周期的聚集E或“袋”E结果，然后拟合多项式。IE趋势线采用数学回归对实验数据进行回归。趋势线的公式是EF，它表示车辆排放作为所选择的参数的函数。这样的方法可能不能充分地捕捉不同的驾驶循环对排放性能的影响。在图3中提供了一个例证，其中，41个不同的驱动循环和子循环的NOx排放量为十五个不同发动机的类似容量的柴油欧4乘用车被概括为平均循环速度的函数。图3示出了每个周期的平均值、最大值和最小记录值，以说明给定车辆类别内的排放水平的可变性，以及具有相似平均速度的不同测试周期的平均排放水平的可变性。CO和HC的变异性要高得多，CO2和燃料消耗比NOx低，并且在较低的平均速度下通常更高。在任何情况下，鲁棒EFS的发展需要对足够数量的车辆进行测量，并适当地选择代表建模的驾驶条件的驾驶循环。
无论何时来自在线分析仪的瞬时数据（通常具有1 Hz或更高的采样频率）除了聚集（或“袋”）值外，还可以考虑其他更精细的EF开发方法。在这种情况下，测量的排放值可以与记录的瞬时运动参数或发动机协变量相关。这是在移动模型中完成的，该模型使用车辆比功率（VSP）和瞬时速度来估计瞬时数据和估计EFS，以及在PHEM（乘用车和重型车辆排放模型）中使用模态底盘和发动机测试数据产生EMISSI。在地图上预测污染物排放量作为瞬时发动机转速和发动机功率的函数，由它们的最大额定值归一化。从瞬时排放数据导出的EFS的优点是，它们允许模拟任何燃料PAT的燃料消耗和排放。终端和车辆配置。对于这样的应用，对于未测量的驱动模式的瞬时质量排放可以从测量数据内插值。然而，引擎地图EFS的创建需要额外的数据后处理努力来完成结果。例如，从模态数据导出的地图可能必须包含校正因子以考虑瞬态状态典型的过量排放，或者用“袋”结果校准。如果使用瞬态数据来开发瞬时EFS，则会出现额外的并发症。在这种情况下，瞬时质量排放对发动机状态数据的精细分配是一个技术难题，因为污染物浓度受多种畸变的影响，包括排气的混合、可变的传输延迟和由于有限的动态响应而产生的色散。气体分析仪的SE特性。所有这些结果都是测量出的发射信号，这些信号是平滑的、动态延迟的“真实”信号在催化剂输出点的实例。已经提出了一些方法性的建议来解决这个问题，通过数据后处理[见，例如，Wielnman等的工作。但它们不适用于常规测量。
2.3 应用
底盘测功机测量通常用于道路车辆和发动机的型式认可。涉及底盘测功机测量的科学研究也进行了多种目的，包括对特定类型的车辆或污染物的排放特性的调查、排放控制技术的评估或排放性能的分析。不同类型的燃料。
底盘测功机测试可以涵盖各种各样的污染物，这取决于用于分析汽车尾气的分析器的类型。至于测试的车辆类型，底盘测功机测试更常用于摩托车、乘用车和轻型商用车，而不是HDVs，因为只有更昂贵的HDV底盘测功机实验室可以容纳这些较大的车辆。
底盘测功机研究已被用于研究不同类型的车辆在不同条件下的几种污染物的排放曲线。例如，Yanowitz等人。（1999）报告了在底盘测功机上测量的二十一种使用柴油HDVs排放的调节污染物，用于三种不同的标准驾驶循环。莫尔等。（2000）在底盘测功机上对三辆客车的汽油车微粒排放进行了实验研究。杜斌等人。（2
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