综合报告

研究作者和机构信息

这项研究题为《Comparison of Regulated Emission Factors of Euro 6 LDV in Nordic Temperatures and Cold Start Conditions: Diesel- and Gasoline Direct-Injection》，由Christian Weber、Ingrid Sundvor和Erik Figenbaum完成，来自Institute of Transport Economics（挪威运输经济研究所）。文章发表在国际期刊《Atmospheric Environment》上，属于Elsevier旗下，于2019年3月5日在线发布。

学术背景与研究目的

研究领域与背景
这项研究属于空气污染与车辆尾气排放领域，专注于北欧冬季条件下轻型乘用车排放特性的探索。近年来，尽管欧洲引入了更严格的排放标准，但北欧城镇的空气质量并未显著改善。尤其在挪威冬季，由于气象条件如温度逆温层效应以及较差的扩散条件，导致空气污染物浓度增加。车辆在低温下的冷启动（cold start）对尾气排放的贡献尤其显著。

知识缺口与研究目标
现有研究和监管条例对于低温下的氮氧化物（NOx）、颗粒物（PM）和颗粒数（PN）排放特性了解有限，而这些排放物在现实生活中对空气质量的影响重大。本研究着眼于探究Euro 6排放标准下的柴油和直喷式汽油（Gasoline Direct-Injection，简称GDI）车辆在−7°C低温和冷启动条件下的排放情况，重点关注NOx、PM、PN及二氧化碳（CO2）。研究旨在揭示尾气排放的温度依赖机制，同时为改进空气质量的传播建模提供数据基础。

研究方法与实验流程

总体研究设计
这是一项实验室实验研究，作者通过真实测试，分析在−7°C和+23°C两种温度下，14辆轻型乘用车在冷启动条件下的排放特性。14辆汽车包括8辆柴油车和6辆GDI汽油车。实验用到了不同的驾驶循环，以模拟城市驾驶场景；实验设备为VTT（芬兰技术研究中心）气候室中的单滚筒底盘测功机。

测试车辆
受试车辆数据涵盖2012至2016年发布的车型，其中包括不同发动机管理系统和排放控制技术：柴油车使用废气再循环系统（Exhaust Gas Recirculation，EGR）、选择性催化还原系统（Selective Catalytic Reduction，SCR），以及带氮氧化物捕获器（Lean NOx Trap，LNT）的装置；所有GDI汽油车则装备了三效催化装置（Three-Way Catalyst，TWC）。

试验条件与方法
- 温度与启动条件：实验分为−7°C冷启动和+23°C冷启动两种条件。 - 驾驶工况：三种驾驶模式包括： 1. NEDC循环：用于车辆型式核准的标准欧洲驾驶循环，具有较低的动态性。 2. Artemis Urban循环：模拟城市交通拥堵及自由流动模式。 3. Helsinki City循环：代表实际城市驾驶环境的自定义循环。 - 测试指标：分析的排放物包括CO2、NOx、PM、PN、一氧化碳（CO）和总碳氢化合物（THC）。尾气通过恒容采样系统（Constant Volume Sampling System）收集并进行化学分析。 - 数据处理：通过碳平衡法计算燃料消耗；使用适当的仪器测量颗粒浓度及PN；并参考路面实际滚动阻力设置测功机参数。

研究结果

1. CO2排放
- 在Artemis Urban驾驶循环中，车辆的CO2排放在−7°C条件下显著增加。+23°C下，柴油车（224 g/km）和汽油车（231 g/km）的平均CO2近似，但−7°C下柴油车（306 g/km）高于汽油车（276 g/km）。 - Helsinki City循环亦显示类似趋势，但由于该循环动态性较低，排放值稍低。

2. NOx排放
- 柴油车辆：实验发现Euro 6柴油车在−7°C下的NOx排放比+23°C高约3-4倍，高达70倍于型式核准的报告值。这显示了SCR及LNT技术在冷启动条件下的失效或低效。 - GDI汽油车：两辆GDI车的NOx排放（如pb 2014和pd 2015）远高于其他车型，冷启动于+23°C的值高达0.2 g/km。

3. PM与PN排放
- 柴油车因配备柴油颗粒过滤器（DPF），PM和PN均较低，即使在低温也远低于标准限值。 - GDI汽油车在+23°C中符合限值（目前PN限值标准2020年生效），但在−7°C条件下超标约2~3倍。

4. CO与THC排放
- 分析发现冷启动环境下GDI汽油车的CO和THC排放显著提升。但柴油车的这些指标较少受温度影响。

研究结论

研究意义
本研究揭示了Euro 6车辆排放的显著温度依赖特性，尤其是NOx和颗粒物的排放。这些结果对于改进空气质量扩散模型、制定针对性政策具有重要意义。比如，短途驾驶（如行程 km）在冷启动条件下对总污染的贡献率可能会远超预期。

政策与技术影响
- GDI汽油车需要额外加装NOx后处理系统（如额外催化剂）。 - 当前冷启动期间排放物的影响被低估，尤其适用于北欧这样的寒冷气候地区。空气质量模型（如HBEFA）需要更有效整合温度修正因素。

方法学创新
研究采用更接近真实城市驾驶条件的Artemis Urban和Helsinki City循环，且结合不同的排放控制策略与尾气监测工具，为未来研究提供重要参考。

研究亮点与延伸价值

• 亮点：首次报告了Euro 6 GDI汽油车在低温冷启动下的高NOx排放。这一发现可能是评论GDI技术未来发展方向的重要基础。
• 延伸价值：考虑到短途冷启动出行对排放的高贡献率，鼓励使用步行和自行车等低碳交通方式，将对政策调控和空气污染减少产生叠加效应。

总而言之，本研究为北欧冬季空气质量的改善提供了量化依据，促使未来城市规划及环保政策更注重低温条件下的尾气治理潜力。