利用車載測試系統(tǒng)，對并聯(lián)及串聯(lián)混合動力客車與常規(guī)客車進(jìn)行了整車排放測試，分析了不同型式的混合動力車節(jié)能環(huán)保性能。研究表明：混合動力公交車比常規(guī)公交車具有更好的節(jié)能環(huán)保性能；并聯(lián)混合動力公交車油耗高于串聯(lián)混合動力公交車；對于PM、HC和C0排放而言，并聯(lián)混合動力公交車高于串聯(lián)混合動力公交車，對于N0x而言，情況則相反。
 
　　隨著汽車保有量的不斷增加及，石油資源匱乏，節(jié)能與環(huán)保成為當(dāng)今全球可持續(xù)發(fā)展所面臨的兩大問題。為此，各國爭相研制與開發(fā)新能源技術(shù)，其中融合傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)和純電動技術(shù)優(yōu)點的混合動力技術(shù)受到了很大的重視，并廣泛應(yīng)用于城市公交車上。目前，美國已有超過2000輛的混合動力公交車在華盛頓、紐約、洛杉磯、西雅圖等29個城市投入運(yùn)行。國內(nèi)，許多汽車公司、高校及研究所也推出自主開發(fā)的混合動力車，并在許多城市開始了示范運(yùn)行。據(jù)國外研究表明，混合動力車節(jié)能環(huán)保性能明顯，混合動力汽車的燃油消耗指標(biāo)與裝備同類型發(fā)動機(jī)的傳統(tǒng)汽車相比平均降低30%-40%，尾氣排放指標(biāo)平均降低50%—60%。然而，國內(nèi)由于缺少測試設(shè)備、測試方法等原因，因此缺少了對重型混合動力車整車排放性能的研究。本文采用車載排放測試系統(tǒng)PEMS，對并聯(lián)、串聯(lián)混合動力客車及常規(guī)客車進(jìn)行指定工況下的排放測試與研究，對各型式的混合動力車的節(jié)能環(huán)保性能進(jìn)行評價。
 
　　試驗設(shè)計
 
　　1.試驗測試系統(tǒng)
 
　　試驗測試系統(tǒng)主要由車載工況跟蹤系統(tǒng)OBDCTS(On—Broad Driving-Cycle Trace System)、便攜式排放測試系統(tǒng)PEMS(Portable Emission Measurement System)見圖6。OBDCTS用來復(fù)現(xiàn)和跟蹤指定的車輛行駛工況，如中國城市客車行駛工況。OBDCTS主要由車輛信號處理儀、非接觸式光電速度傳感器和裝有數(shù)據(jù)信號處理軟件工況復(fù)現(xiàn)電腦組成，用來復(fù)現(xiàn)和跟蹤指定的車輛行駛工況。使用時，它被放置在駕駛室。駕駛員根據(jù)復(fù)現(xiàn)的預(yù)定工況操作車輛，實現(xiàn)車輛跟蹤多次重復(fù)相同的工況。PEMS由車載氣態(tài)污染物測量儀OBS-2200和車載微粒物測量儀ELPI組成，測試工況的排放特性。OBS-2200可以測量瞬時的CO、C02、NOX及THC(總碳?xì)?濃度，瞬時的車輛尾氣的流量、溫度、壓力，周圍環(huán)境溫度、濕度、壓力等。ELPI可以測量瞬時的各微粒PM排放質(zhì)量濃度及數(shù)目濃度等。
 
　　2.測試車輛及測試方法
 
　　本次測試選擇了三輛外形尺寸、整備質(zhì)量及最高車速基本相同的測試車輛，包括串聯(lián)混合動力車、并聯(lián)混合動力車及常規(guī)車各一輛，車輛的基本參數(shù)見表1。

 
　　由于目前在國內(nèi)重型混合動力車輛只有能量消耗量試驗方法，沒有污染物排放試驗方法，因此參照《GB/T19754-2005重型混合動力電動汽車能量消耗量試驗方法》及《美國SAE-J2711標(biāo)準(zhǔn)混合動力重型車輛排放性能測試》進(jìn)行混合動力車的車載排放測試。試驗時對車輛進(jìn)行配重，為車載質(zhì)量的65%。測試工況采用國家863計劃電動汽車課題成果“中國典型城市公交循環(huán)工況”。

　　結(jié)果分析

　　對同一輛車多次測試的結(jié)果進(jìn)行平均，以代表該車的排放情況。

　　1.油耗分析
 
　　混合動力車輛能耗的評價與常規(guī)車有很大的不同，因為混合動力車輛有燃油箱和動力電池組兩種儲能裝置，且比傳統(tǒng)汽車增加了電力驅(qū)動(或發(fā)電)系統(tǒng)，兼具傳統(tǒng)汽車及電動汽車的一些特征，故油耗測試有所區(qū)別。本文參考《GB／T19754-2005重型混合動力電動汽車能量消耗量試驗方法》附錄5中給出的公式，即3.02kWh的電能相當(dāng)于1L燃油的能量，對油耗進(jìn)行修正。如圖1為各測試車輛修正后的百公里油耗。
 
　　由圖1可以看到，各混合動力公交車油耗水平都不同程度地低于常規(guī)公交車，其中并聯(lián)混合動力公交車百公時油耗比常規(guī)車低19.8%，串聯(lián)混合動力公交車百公時油耗比常規(guī)車低24.8%?；旌蟿恿卉嚬?jié)能效應(yīng)明顯，且串聯(lián)混合動力公交車比并聯(lián)混合動力公交車更加節(jié)能。筆者分析認(rèn)為，串聯(lián)混合動力的發(fā)動機(jī)工作不直接受制于車輛運(yùn)行狀態(tài)，易于將其控制在更加低油耗、低排放的工況區(qū)。
 
　　2.微粒物排放分析
 
　　各測試車輛的PM排放因子對比，如圖20圖中可以明顯看出，各混合動力公交車PM排放因子均不同程度地低于常規(guī)公交車。其中并聯(lián)混合動力公交車PM排放比常規(guī)車低7.6%，串聯(lián)混合動力公交車PM排放低70.1%。串聯(lián)技術(shù)形式車輛的微粒物排放比并聯(lián)車輛少很多，同樣也是因為串聯(lián)混合動力車的發(fā)動機(jī)工作在高效的工況，抑制了PM的產(chǎn)生。
 
　　3.氣態(tài)排放物分析
 
　　各測試車輛的NOx排放因子對比，如圖3。圖中可以看出，串聯(lián)混合動力公交車NOx排放比常規(guī)車高18.0%，并聯(lián)混合動力公交車NOx排放低15.5%。由圖2，在PM排放方面，串聯(lián)低于于并聯(lián)；由圖3，在NOX排放方面，串聯(lián)高于并聯(lián)。PM與NOx由于生成機(jī)理相反，所以表現(xiàn)出很強(qiáng)的Trade-off關(guān)系(平衡關(guān)系)。串聯(lián)混合動力公交車表現(xiàn)出過高的NOx，應(yīng)加強(qiáng)對發(fā)動機(jī)的排放控制或使用后處理技術(shù)以減少排放。
 
　　各測試車輛的下HC排放因子對比，如圖4。圖中可以明顯看出，各混合動力公交車THC排放因子都不同程度地低于常規(guī)公交車，其中并聯(lián)混合動力公交車THC排放比常規(guī)車低15.2%，串聯(lián)混合動力公交車THC排放低56.9%。各測試車輛的CO排放因子對比，如圖5。圖中可以明顯看出，并聯(lián)混合動力公交車CO排放低31.8%，串聯(lián)混合動力公交車下HC排放低36.9%。各型式的混合動力車THC及CO排放關(guān)系表現(xiàn)出與PM排放相同的關(guān)系。
 
　　結(jié)論
 
　　總體上，混合動力公交車比常規(guī)公交車具有更好的節(jié)能環(huán)保性能，僅串聯(lián)混合動力公交車表現(xiàn)出過高的NOx排放。
 
　　并聯(lián)混合動力公交車油耗高于串聯(lián)混合動力公交車。
 
　　并聯(lián)混合動力公交車的PM、THC及CO高于串聯(lián)混合動力公交車。并聯(lián)混合動力公交車的NOx排放低于低于串聯(lián)混合動力公交車。PM與NOx有很明顯的Trade-Off關(guān)系。
 
　　通過試驗驗證了混合動力車輛可以減少污染物的排放，具有很好的環(huán)保效應(yīng)，能夠明顯改善城市的環(huán)境狀況，為混合動力車輛的發(fā)展提供了支持。