一种实际道路机动车刹车颗粒物排放测试方法

1.本发明属于机动车排放污染物测试技术领域，具体涉及一种实际道路机动车刹车颗粒物排放测试方法。


背景技术：

2.根据2020年5月生态环境部发布的《2019年中国生态环境状况公报》，在2019年我国有一半以上的城市环境空气质量不达标，其中以pm2.5(粒径小于2.5μm的颗粒物)为首要污染物的天数占重度及以上污染天数达60％，以pm10(粒径小于10μm的颗粒物)为首要污染物的天数达37.2％，以pm2.5为主的细颗粒物是雾霾形成的重要原因之一，交通源对城市细颗粒物的贡献率可达10％—50％以上，在极端不利的气象条件下甚至更高。
3.机动车排放的颗粒物，根据其产生来源可分为排气排放颗粒和非排气排放颗粒。排气排放颗粒是发动机燃烧过程中燃料不完全燃烧产生的颗粒物，而非排气排放颗粒则产生于机动车在工作中的摩擦磨损，如刹车片与制动盘之间的摩擦磨损、离合器磨损、轮胎与地面之间的摩擦磨损，以及磨损产生的颗粒沉积在路面后被外力再次悬浮于空气中。研究表明非排气排放颗粒与排气排放颗粒在机动车排放的总颗粒物中的占比基本相当。随着世界各国排放法规的不断升级，由于燃烧产生的排气颗粒物的控制技术已经十分成熟，特别是颗粒捕集器的推广应用，燃烧颗粒物已经被控制在非常低的水平，相比之下，非燃烧颗粒物对环境的影响更加突出。
4.刹车制动产生的颗粒物作为机动车非排气排放颗粒物的重要来源，相关研究表明，其占非排气颗粒物pm
10
中的贡献率可达到55％，在整个城市交通pm
10
中的占比可能达到21％。因此，国际上对机动车刹车时颗粒物排放关注度逐年上升，但由于刹车排放颗粒产生机理的特殊性，难以对其进行定量测量和分析。目前国际上的研究多以定性研究为主，所用装置以惯性刹车试验台为主，例如本课题组授权发明专利zl202010450429.6《一种机动车刹车颗粒排放测试方法》，但基于惯性刹车试验台方法终究不能反映出在实际行驶过程中车辆刹车颗粒的排放特点，因此，为了获得车辆在实际行驶过程中刹车颗粒物的排放规律以及全面客观评刹车颗粒物排放对城市环境空气质量的影响，亟需建立实际道路中车辆刹车颗粒排放的定量测量和分析方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于为了实现刹车时颗粒物的定量测量和分析，提供了一种实际道路机动车刹车颗粒物排放测试方法。
6.本发明实施例提供的一种实际道路机动车刹车颗粒物排放测试方法，具体包括以下步骤：
7.将能够实时采集分析机动车刹车颗粒物排放装置安装于所测试机动车上；
8.获取机动车实际行驶过程中刹车工况特征数据以及刹车时颗粒物浓度、数量、粒径分布等数据；所述机动车刹车工况特征数据至少包括制动频次、制动过程中车辆的速度、
加速度；
9.进一步地，所述实时采集分析机动车刹车颗粒物排放装置包括：收集器、旋转接头、气溶胶采样管、采样系统；
10.所述收集器与所测试车辆任意轮辋相紧密连接，收集器尺寸由轮辋尺寸所决定；所述旋转接头连通所述收集器的出口；所述气溶胶采样管分别与旋转接头、采样系统相连；
11.当所述测试车辆进行刹车制动时，通过采样系统中的采样泵将全部排气吸入所述气溶胶采样管中；所述采样系统获取气溶胶采样管中的采样数据；
12.所述气溶胶采样管通道前端设有hepa级别三层过滤装置以及流量控制装置。
13.进一步地，所述收集器形状为沿轮辋轴线的方向收缩至狭窄的出口且内部设置挡板，防止刹车时所产生颗粒的损失。
14.进一步地，所述采样系统包括均与气溶胶采样管相连的滤纸采样、粒径谱仪和粒子计数器；
15.进一步地，获取机动车刹车工况特征数据，包括：通过测试车辆在市区、市郊、高速公路下进行驾驶循环实验，利用obd接口及车载gps获得机动车刹车工况特征数据。每次实验各路段的行驶路段不少于25km，总行程时间不少于3小时。
16.进一步地，在开展测试之前，所有采样系统中的采样设备、obd接口及车载gps需进行对时，同步进行数据采集。
17.本发明的有益效果为：
18.(1)本发明所述的实际道路机动车刹车颗粒物排放测试方法，所用采集颗粒分析系统结构简单，方便实现；
19.(2)本发明所述的实际道路机动车刹车颗粒物排放测试方法，可实现实时采集、测量分析机动车实际行驶过程中刹车颗粒物的特征；
20.(3)本发明所述的实际道路机动车刹车颗粒物排放测试方法，可以在实际道路上进行刹车颗粒物收集，也可以在实验室底盘测功机上进行，其测量结果具有较好的重复性。
附图说明
21.图1为本发明所用刹车制动颗粒物收集和分析系统示意图；
22.图2为本发明实施例提供的车辆行驶路线图；
23.图3为本发明实施例提供的颗粒物粒径分布图；
24.图4为本发明实施例提供的颗粒物数量分布图；
具体实施方式
25.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.将如图1所示实时采集分析机动车刹车颗粒物排放装置安装于所测试机动车上；该实时采集分析机动车刹车颗粒物排放装置包括：收集器、旋转接头、气溶胶采样管、采样系统；其中收集器与所测试车辆任意轮辋相紧密连接，收集器尺寸由轮辋尺寸所决定；旋转接头连通所述收集器的出口；气溶胶采样管分别与旋转接头、采样系统相连；为防止刹车时所产生颗粒的损失，收集器形状为沿轮辋轴线的方向收缩至狭窄的出口且内部设置挡板；溶胶采样管通道前端设有过滤装置以及流量控制装置，该过滤装置为hepa级别三层过滤装置。
29.当测试车辆进行刹车制动时，通过采样系统中的采样泵将全部排气吸入上述气溶胶采样管中；采样系统获得气溶胶采样管中的采样数据，其中，采样系统包括均与气溶胶采样管相连的滤纸采样、粒径谱仪和粒子计数器。在进行采样前，所有采样系统中采样设备需进行对时，同步进行数据采集。
30.获取机动车实际行驶过程中刹车工况特征数据以及刹车时颗粒物浓度、数量、粒径分布等数据；测试车辆在市区、市郊、高速公路下进行驾驶循环实验，如图2所示，每次实验各路段的行驶路段不少于25km，总行程时间不少于3小时。利用obd接口数据，结合车载gps方式获得机动车刹车工况特征数据，该特征数据至少包括制动频次、制动过程中车辆的速度、加速度。
31.本实施例所用刹车片为非石棉有机物刹车片材质，获取机动车刹车工况特征数据，如表1所示。
32.表1刹车工况特征数据
33.实验次数第一次第二次第三次刹车频率(
‑
)135180100平均加速度(m/s2)0.380.380.38行驶距离(km)25.525.125.6平均车速(km/h)23.628.127.9
34.刹车时颗粒物粒径分布、数量分布分别图3、4所示。进一步，通过所采集数据分析颗粒物的数量及质量的排放因子。此外，通过滤纸采样，其采样结果还可通过进一步表征手段获得颗粒物元素分布、微观结构分布。
35.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本领域技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。