文章学术综述

研究背景与出版信息

本文标题为“Impact of regulated pollutant emissions of Euro 6d-TEMP light-duty diesel vehicles under real driving conditions”，由 R. García-Contreras 等作者撰写，涉及多个科研机构，包括 Universidad de Castilla-La Mancha、西班牙能源与环境国际卓越校园和 Repsol 等。文章发表于《Journal of Cleaner Production》，卷号为286，文章编号为124927，并于2021年11月17日上线。

本研究针对Euro 6d-TEMP 轻型柴油车（Light Duty Vehicles, LDV）在实际驾驶条件下的受控污染物排放进行了实验研究。这项研究属于汽车工程及环境科学交叉领域，旨在应对日益严格的环境法规要求，特别是与实际驾驶条件（Real Driving Emissions, RDE）测试相关的新污染物排放特点评估。

学术背景与研究目的

随着环境法规的日趋严格，车辆的气态和颗粒物排放被视为城市污染的主要贡献者之一。特别是在欧洲，欧盟成员国自2017年起开始实施包括实际道路排放（RDE）在内的新型车辆认证程序。该程序要求车辆排放性能不仅在实验室条件下测试，还需在真实驾驶场景中进行评估。

为了达到目标，现代柴油车使用了多种后处理技术，如柴油氧化催化器（Diesel Oxidation Catalyst, DOC）、柴油颗粒捕集器（Diesel Particulate Filter, DPF）以及选择性催化还原系统（Selective Catalytic Reduction, SCR）。此研究的主要目的是评估新一代搭载Euro 6d-TEMP柴油发动机的轻型车辆对改善城市空气质量的贡献。其中特别探讨了RDE程序的测试路线对污染物排放分布的影响。

研究流程与实验设计

实验方案与测试流程

研究选择了两款柴油车测试样本——一款为标致308（C-segment）、另一款为宝马X1（SUV）。测试在马德里市进行，该城市拥有330万居民及约650万都市区人口，并且有近500万辆车辆，该场景具有高度代表性。

测试路线规划包括三个不同类型的驾驶路段——城市、郊区和高速公路——并依照欧盟RDE规范的速度、距离和动态驾驶条件等要求设定具体参数。路线设计满足以下标准： - 距离要求：城市、郊区及高速公路三段各超过16公里。 - 速度分布：城市低于60 km/h，郊区60-90 km/h，高速公路高于90 km/h。 - 轨迹动态条件：覆盖加速度特征与速度变化范围。

另外，所有测试均在上午10点左右的工作日进行，该时间段较好地平衡了流量和可重复性。对两辆车进行了各3次重复实验以验证可重复性。

测试车辆与设备

1. 测试车辆：所选车辆均为低里程(Mileage: 200 km-7000 km)的Euro 6d-TEMP柴油车。标致308为手动六档车型，宝马X1为自动八档(Segment SUV)。相关车辆特性概述于表格化信息中列出。
2. 测试设备：为满足RDE要求，研究采用Horiba OBS-ONE便携式排放测量系统（Portable Emissions Measurement System, PEMS）。该系统由若干模块组成：
   • PF模块：用于测量排气质量流量。
   • GA模块：使用非分散红外检测器(NDIR)测量一氧化碳(CO)与二氧化碳(CO2)，化学发光分析仪测量氮氧化物(NOx)。
   • CPC模块：通过冷凝颗粒计数器测量颗粒物数浓度。

主要研究结果

参数一致性与驾驶动态条件

实验结果验证了测试符合所有RDE测试的规范和标准： 1. 距离和速度：三个驾驶段的最小距离均超过16 km，且平均速度满足相应范围。无效实验被排除。 2. 动态条件：研究人员计算了加速度参数（Relative Positive Acceleration, RPA）与速度-加速度乘积(V*a)的第95百分位值。数据表明驾驶风格为“常规”，所有测试点均在低边界条件之内。

排放特性与累计结果

• NOx和PN排放分布：研究绘制了NOx（氮氧化物）和PN（颗粒数）排放的路径分布图。初始的城市区域显示NOx与PN排放峰值显著，特别是在起点附近，这与发动机和污染控制设备尚未达到最佳工作温度直接相关。
• 污染分布与设备性能：起点至城市段尾部排气温度的显著提升调整了后处理设备（包括SCR和DPF）的工作效率，从而降低了NOx与PN的后续排放。

各类污染物的具体排放特性

1. CO与THC排放：在城市段最高，高速公路段最低。这说明柴油氧化催化器在起始冷启动阶段效率较低，但在高速路段，其工作优化提升。
2. NOx排放：SUV产生的NOx排放量比C-segment高出两倍，但二者都显著低于Euro 6d-TEMP限值（168 mg/km）。这与SUV更高的热效率提升策略相关。
3. PN排放：C-segment车辆的PN排放显著高于SUV，但仍然远低于法规限值（88%-99%的减排效果）。

研究结论

1. 污染物减排显著：两款车辆的NOx与PN排放值均明显低于欧盟规定限值，展现了污染控制技术的高效性。
2. 设备性能提升：区别较大的颗粒过滤和SCR系统优化策略有助于降低车辆排放，特定温度达到后效率显著提高。
3. 环保友好性提升：Euro 6d-TEMP柴油车展示出较低的环境外部性，与旧型燃油车相比对城市污染的贡献已大幅下降。
4. 不同车辆排放特征：SUV由于倾向燃油经济性的策略产生相对较高的NOx排放，而C-segment则在颗粒物控制方面表现稍逊。

研究价值及意义

这一研究揭示了下一代真正生态友好的轻型柴油车如何显著改善城市空气质量。同时，测试过程中的路径优化显示了污染物分布与驾驶条件间的密切关系，为将来城市规划项目与交通政策提供了科学依据。

亮点与创新性

1. 实际驾驶条件研究：本文首次基于详细的RDE路径分析，验证了污染分布模式。
2. 清洁柴油技术的验证：研究中的低排放记录表明，新一代柴油车在传统技术基础上达到了跨越式进步。
3. 数据可重复性与新呈现：测试数据的高度一致性和路径分布图提供了直观、详实的排放信息，为未来污染研究奠定基础。

总而言之，本研究通过详实的实地测试与车载排放监测技术，为行业发展欧6标准及政策制定提供了重要参考，从污染控制系统的效率到实地使用条件全方位论证了柴油车对环境的潜在兼容性。