关于纯电动轻型车辆刹车磨损颗粒排放的洞察

《TRANSPORTATION RESEARCH PART D-TRANSPORT AND ENVIRONMENT》:Insights into brake wear particle emissions from a pure electric light-duty vehicle

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月31日 来源:TRANSPORTATION RESEARCH PART D-TRANSPORT AND ENVIRONMENT 8.7

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  摘要 在这项研究中,我们采用了完全符合联合国全球技术法规第24号(UN GTR-24)和Euro 7法规的惯性测功机测试台系统,系统地评估了一款纯电动轻型乘用车的刹车磨损颗粒(BWP)排放情况。研究确定了刹车排放的一个关键温度窗口,在此温度窗口之后,PN10排放量会急剧增加:低

  摘要

在这项研究中,我们采用了完全符合联合国全球技术法规第24号(UN GTR-24)和Euro 7法规的惯性测功机测试台系统,系统地评估了一款纯电动轻型乘用车的刹车磨损颗粒(BWP)排放情况。研究确定了刹车排放的一个关键温度窗口,在此温度窗口之后,PN10排放量会急剧增加:低金属(LM)材料的排放量在107.8到131.8℃之间,非石棉有机(NAO)材料的排放量在106.4到135.1℃之间。未经校正的全车PM2.5和PM10排放因子分别为2.459和4.576 mg/km/vehicle。应用UN GTR-24的修正因子(0.17,针对纯电动汽车的再生制动情况)后,校正后的PM2.5和PM10值分别为0.418和0.778 mg/kgm/vehicle,远低于Euro 7规定的3 mg/km/vehicle的限值。PN10的瞬时排放与刹车盘温度有很强的相关性;激烈的驾驶条件(加速度≥1.5 m/s2)会引发最高的PN10峰值,这主要是由于温度迅速上升造成的。

1. 引言

移动源颗粒物(PM)排放,包括排气颗粒和非排气颗粒,一直是环境颗粒物污染的主要来源之一(Tian等人,2024年;Vouitsis等人,2023年;C. Wang等人,2025年)。排气颗粒物排放已经受到了科学界和社会的广泛关注。世界各国主要汽车生产和消费地区的政府已经通过环境立法对排气颗粒物排放制定了限制(Barbier等人,2024年;Lyu等人,2024年)。研究人员也对内燃机排放的颗粒物的性质、形成机制、氧化机制和排放特性进行了大量研究(Dong等人,2026年;Lapuerta等人,2020年;Martin等人,2022年)。然而,非排气颗粒物排放,包括轮胎磨损颗粒和刹车磨损颗粒(BWP),直到最近十年才受到足够的重视。其中,轮胎磨损颗粒释放到大气中的比例相对较小,对土壤和水资源的威胁较小(Landebrit等人,2026年;R?dland等人,2022年)。相比之下,BWP倾向于悬浮在空气中,可能会对人类呼吸系统造成损害并引发呼吸系统疾病(Gasser等人,2009年;Tsyupa等人,2026年)。Euro 7排放法规首次对BWP引入了限值要求,标志着对BWP排放进行监管控制的重要一步(关于摩托车和发动机以及相关系统的型式批准,2024年)。

目前,BWP排放的研究主要依赖于三种方法:销式盘测试法、路测车辆测试和惯性测功机法。Wahlstr?m等人(Wahlstr?m等人,2017年)通过销式盘测试研究了新的摩擦材料配方的磨损和颗粒物排放情况,以及WC/CoCr涂层盘和氮化处理盘表面的情况。Couval等人(Couval等人,2026年)使用相同的销式盘摩擦测试方法研究了七种重型摩擦材料的转变温度和排放特性。尽管销式盘测试法是一种广泛使用的实验室方法,但由于其与实际制动条件的偏差较大,无法准确反映制动过程中的实际排放水平。基于车辆的测试方法包括底盘测功机测试和实际驾驶测试。Mathissen等人(Mathissen等人,2019年)在半封闭的车辆环境中使用底盘测功机研究了刹车磨损排放的颗粒数浓度。Men等人(Men等人,2022年)在控制变量测试和实际驾驶条件下系统研究了BWP的排放特性。由于车辆配置的固有限制,实际驾驶测试和底盘测功机测试都无法实现完全封闭的采样,从而不可避免地受到环境颗粒物和轮胎磨损颗粒的干扰。鉴于排放法规对测量可靠性和重复性有极其严格的要求,基于车辆的方法目前仍不足以满足监管合规性测试的需要。相比之下,惯性测功机法可以对刹车组件进行组件级别的测试。测功机驱动刹车盘模拟实际驾驶循环,而密封腔室将刹车系统与外界隔离开来,有效消除了环境颗粒物的干扰。因此,许多研究采用了惯性测功机法来研究BWP排放(Fruhwirt等人,2024年;Iijima等人,2008年;Namgung等人,2016年;Thomas等人,2024年;Woo等人,2021年;Woo等人,2022年)。尽管这些研究都使用了惯性测功机法来研究BWP排放,但它们采用的实验系统设计并不标准,导致不同设备之间的测量结果存在显著差异,这阻碍了排放限值的监管执行。实际上,Euro 7明确要求使用惯性测功机法来测量BWP排放,并规定了测量设备和测试程序,即联合国全球技术法规第24号(UN GTR-24)——《轻型机动车和发动机及其系统的型式批准,关于其排放和电池耐久性(Euro 7)》(2024年;注册,2014年)。然而,很少有研究在设计测试系统时严格遵循UN GTR-24标准,也没有严格遵守所需的测试程序。因此,采用偏离标准的方法得到的研究结果对于评估BWP排放是否符合Euro 7限值参考价值有限。此外,现有文献主要集中在单个刹车组件的排放上,对整车BWP排放的关注较少。鉴于前后轴制动力分布的差异,以及前后轴通常使用不同制造商的刹车组件,仅从单个刹车组件获得的排放结果难以充分评估整车的BWP排放情况。

总之,目前关于BWP排放的研究存在两个主要局限性:首先,在使用惯性测功机法的研究中,大多数依赖于非标准实验设置,很少有研究采用符合UN GTR-24要求的测试系统来进行可重复的研究;其次,现有研究主要集中在单个刹车组件的BWP排放水平上,而Euro 7要求的是整车的排放限值。因此,本研究选择了一款纯电动轻型乘用车,并采用了符合UN GTR-24要求的测试系统,全面研究了前后轴配备不同摩擦材料的刹车组件的BWP排放特性以及整车的BWP排放水平。与以往的研究不同,本研究中使用的测试设备完全符合UN GTR-24的要求,测试对象也从单个刹车单元扩展到了前后轴配备不同摩擦材料的纯电动轻型乘用车。研究结果为整车符合Euro 7关于BWP排放法规的要求提供了参考。

2. 实验和方法

2.1. BWP测试台

本研究采用了完全符合UN GTR-24标准的BWP排放测量系统,确保测试结果满足轻型乘用车的Euro 7排放法规要求。该测量系统包括用于调节冷却空气流量的鼓风机、用于控制冷却空气温度和湿度的空调系统、用于确保冷却空气清洁的过滤装置、与外界隔开的密封刹车测试室、用于模拟实际驾驶条件的惯性测功机、颗粒物采样和分析仪器、环境舱和用于称量的微克天平,以及辅助设施如水和电源供应,还包括软件控制系统。关于测试设置的更详细描述详见参考文献(Gong等人,2026年)。使用Horiba SPCS-ONE-MT-10颗粒数分析仪在线测量PN10(直径≥10纳米的颗粒数浓度)。与TPN10不同,SPN10系统配备了挥发性颗粒去除器(VPR)以消除挥发性颗粒。TPN10和SPN10的排放因子分别根据公式(1)和(2)计算。颗粒物在过滤器上收集后,在温度和湿度受控的环境舱中使用微克天平进行称重。然后根据公式(3)和(4)计算PM2.5和PM10的排放因子。整个车辆的每种颗粒类型的总体排放因子是前轴刹车组件和后轴刹车组件排放因子之和的两倍。根据UN GTR-24的规定,对于具有再生(非摩擦)制动功能的轻型纯电动车辆,测得的排放因子需乘以0.17的摩擦制动比例因子进行校正。

2.2. BWP的测试条件

在测试过程中,刹车盘的操作遵循UN GTR-24规定的WLTP制动循环的车辆速度曲线。整个测试循环分为10次行程,总持续时间为15,826秒,包含303次制动事件。总行驶距离为192公里,平均车速为43.7公里/小时,最高车速为132.5公里/小时。测试程序包括冷却空气流量调整、五个磨合周期和一个排放测试周期。在冷却空气流量调整过程中,选择了第10次行程中的第46、101、102、103、104和106次制动事件。调整冷却空气流量以确保平均刹车盘温度≥60℃,平均初始刹车温度为85±25℃,平均最终刹车温度为130±35℃。调整后的冷却空气流量被用作所有磨合周期和排放测试周期的工作流量。

在磨合过程中,每个WLTP制动循环连续完成,没有中断。然而,在连续的磨合周期之间,刹车盘温度被允许降至40℃后再开始下一个磨合周期。而在排放测试周期中,每次WLTP制动循环之间会暂停,以便刹车盘冷却至40℃后再进行下一次行程。在整个磨合和排放测试过程中,严格监控了冷却空气流量、温度、湿度、车辆速度、能量消耗和制动事件次数等参数。如果不符合UN GTR-24规定的非合规事件次数超过最低要求,则视为测试无效,需要重新检查测试装置后再进行测试。

2.3. 测试车辆信息

本研究测试了一款纯电动轻型乘用车以评估当前的BWP排放水平。表1总结了车辆和刹车组件的规格。测试涵盖了两种主流摩擦垫材料,即低金属(LM)和非石棉有机(NAO)材料。根据UN GTR-24的要求,冷却空气流量由前轴轮负载与刹车盘质量(WLn-f/DM)的比率决定。本研究中测试车辆的WLn-f/DM为70.25,属于UN GTR-24分类中的第(3)组(65
表1. dm≤85)。后轴刹车组件的冷却空气流量必须与前轴刹车组件相同,因此不需要提供后轴的wln-f dm值。>

表1.>制动组件及其对应车辆的规格参数。
| 参数 | 类别 | 值 |
|--------------|---------|-------------------|
| 功率类型 | 纯电动汽车 | 1638.5 |
| 车辆测试质量 | | |
| 制动类型 | 通风盘(前轴)/ 实心盘(后轴) | |
| 力分配比率 | 0.64(前轴)/ 0.36(后轴) | |
| WLn-f/DM(基于前轴) | 70.25 |
| 垫片摩擦材料 | 低金属(前轴)/ 非石棉有机(后轴) | |
| 盘材质 | 铸铁(前轴)/ 铸铁(后轴) | |

在摩擦路径中心向外径向钻一个孔,并将热电偶压入孔中,深度为0.5 ± 0.1毫米,测量范围为0–800℃。制动组件安装在测试室内,圆盘与测功机相连。使用千分表测量圆盘的跳动量,并控制在50微米以下以最小化振动干扰。钳块使用定制夹具固定在12点钟位置。在正式测试之前,测量了制动拖曳扭矩,只有当扭矩值低于10 N·m时才进行测试。在测试前后都验证了背景冷却空气的清洁度,要求背景颗粒浓度低于20 #/Ncm3。

3. 结果与讨论
3.1. 测试结果有效性评估
冷却空气模拟了实际驾驶条件下对制动组件的冷却效果,并与排放的BWP形成气溶胶,从而将BWP传输到下游采样平面进行测量和分析。因此,冷却 air 流量对于制动盘温度和 BWP 测量结果的准确性至关重要。图1展示了冷却 air 流量调整过程中相关参数的变化情况。设定冷却 air 流量为950 m3/h,实际速度与标称速度完全吻合,未出现速度违规情况,这远低于UN GTR-24规定的最低允许速度违规次数158次。在冷却流程调整过程中,平均制动盘温度为74.92℃。对于行程#10中的制动事件#46、#101、#102、#103、#104和#106,平均初始制动温度分别为71.68℃,平均最终制动温度分别为116.42℃,均满足WLn-f/DM组的要求。此外,其他参数(包括平均冷却 air 温度(23.00℃)、平均冷却 air 相对湿度(49.98%RH)和特定摩擦功(5595.12 J/kg)也符合UN GTR-24的要求。这些结果验证了950 m3/h的冷却 air 流量适用于制动磨合和BWP排放测试。

表2总结了制动磨合阶段和BWP排放测量阶段测试参数的验证结果。对于前后轴制动组件,在磨合阶段之前和排放测试之后测得的TPN10和SPN10背景浓度均低于20 #/Ncm3,表明过滤系统有效去除了空气中的颗粒物,测试结果未受环境干扰。此外,在五个磨合周期和两个轴的BWP排放测试周期中,所有参数(包括冷却 air 流量、冷却 air 温度、冷却 air 湿度、制动事件次数、实际特定摩擦功和速度违规次数)均符合UN GTR-24的要求。这强烈确保了测试结果的可靠性。

3.2. 磨合过程分析
在制动过程中,车辆的动能主要通过制动片与制动盘之间的机械摩擦转化为热能,从而实现减速。由于新制动片与制动盘之间尚未建立稳定的摩擦界面,因此它们机械摩擦产生的颗粒物排放不稳定,在此类条件下测得的BWP排放值可能准确性较差。因此,在进行正式的BWP排放测量之前,必须充分磨合制动组件以稳定BWP排放。图2显示了前后轴制动组件在磨合过程中的速度和温度变化情况。前轴制动组件完成两个磨合周期所需的时间更长,这可能是由于工作温度较高或散热不良,导致磨合周期之间的冷却时间较长。图3显示了第一个磨合周期的温度变化情况,发现前轴制动组件的工作温度普遍低于后轴制动组件。计算得出的平均前轴制动盘温度为81.76℃,后轴制动盘为85.48℃,这解释了前轴制动盘冷却到40℃所需时间较长的原因。在五个磨合周期中,最大温度都发生在行程#10的制动事件时,该事件对应于最高行驶速度(132.5 km/h)。

图4和图5分别显示了前后轴制动组件在五个磨合周期内的TPN10和SPN10瞬态排放情况。在所有磨合周期中,最高的PN10浓度都出现在行程#10的最高速度制动事件中,这与温度趋势一致。Alemani等人(Alemani et al., 2018)使用pin-on-disc摩擦计研究了制动系统参数对颗粒物排放的影响,发现温度是最重要因素,过渡温度(170?190℃)显著影响超细颗粒的数量。在另一项研究中,Alemani等人(Alemani et al., 2016)报告称临界温度范围为165至190℃。当温度超过这个临界值时,超细颗粒几乎占总颗粒数的100%,其相对质量贡献超过50%。Niemann等人(Niemann et al., 2020)在封闭式测功机上系统性地改变制动盘温度,研究了其对超细颗粒、细颗粒和粗颗粒排放的影响,发现当温度从80℃升至160℃时,PM10排放增加了三倍。这些研究共同证实了存在一个关键温度,该温度会引发BWP排放的急剧增加。

为了进一步分析温度对PN10排放的影响,我们确定了前后轴在磨合周期中PN10浓度急剧增加的温度阈值。对于五个磨合周期,分别在PN10和SPN10浓度急剧增加之前和之后选择了两个特征点,并记录了相应的排放浓度和温度。将五个周期中相同特征点的数据平均,得到了低排放和高排放状态下的平均温度。对于前轴制动组件,平均TPN10排放浓度在平均温度106.5℃时为2437.0 #/Ncm3;当平均温度升至131.8℃时,TPN10浓度升至16493.6 #/Ncm3。平均SPN10浓度从107.8℃时的3924.0 #/Ncm3升至128.1℃时的19922.0 #/Ncm3。对于后轴制动组件,平均TPN10排放浓度在平均温度106.4℃时为2767.1 #/Ncm3;当平均温度升至135.1℃时,TPN10浓度升至7711.8 #/Ncm3。平均SPN10浓度从106.0℃时的3642.8 #/Ncm3升至130.9℃时的9464.82 #/Ncm3。这些结果表明,测试制动组件的临界温度窗口在106.0℃至135.1℃之间,此时PN10排放急剧增加。Songkitti等人(Songkitti et al., 2026)研究了制动磨损产生的BWP浓度受制动温度的影响,发现了一个与本研究接近的临界温度(130℃)。在该临界温度以上和以下,BWP排放浓度相差6到8倍。

关于前轴制动组件,在第一个磨合周期中的瞬时TPN10排放量始终高于后续周期,并且每个周期逐渐减少。相比之下,后轴制动组件的TPN10排放量最初上升,然后在后续磨合周期中下降,这可能是由于摩擦接触面初始配合不良导致的磨损。前轴和后轴制动组件的SPN10排放模式与TPN10相似。图6展示了磨合阶段PN10排放因子和制动温度的变化情况。对于前轴制动组件,TPN10排放因子随着磨合周期的增加而逐渐减少并最终稳定。相反,后轴制动组件在第一个磨合周期中的TPN10排放因子显著高于后续周期,这可能是由于从最高速度132.5 km/h减速时产生的极高TPN10浓度所致。在剩余的磨合周期中,后轴的TPN10排放因子逐渐减少、稳定,并最终与前轴组件的水平相当。

图7显示了排放测试阶段瞬时TPN10排放浓度和制动温度曲线。与前轴磨合过程中观察到的温度趋势类似,尽管前轴的平均制动温度低于后轴,但前轴制动盘冷却到40℃所需的时间更长,导致前轴制动组件的整个测试周期持续时间更长。前后轴制动组件的瞬态TPN10排放曲线趋势相似,主要峰值与温度峰值相对应。这表明温度在TPN10排放中起着关键作用。多项研究也报告了类似的结果。王等人(2026年)发现,目标温度越高,PN1排放量也越高。温度的升高可能会破坏在低温下形成的稳定摩擦界面,从而导致更高的排放量。Catapano等人(2025年)建立了温度变化模型,并研究了温度对制动颗粒排放的影响,观察到刹车盘温度与颗粒排放之间存在相关性:温度越高,颗粒浓度越高。Joo等人(2019年)发现,温度在制动颗粒物(BWP)排放中起着关键作用,当制动温度超过热分解温度时,会产生大量的PM2.5颗粒,这一点通过刹车磨损颗粒物的粒径分布得到了验证。下载:高分辨率图片(390KB)下载:全尺寸图片图7. 排放测试阶段瞬时TPN10排放浓度和刹车温度曲线。(a) 前轴刹车,(b) 后轴刹车。值得注意的是,尽管在前轴刹车组件(LM材料)在大多数操作条件下显示出比后轴刹车组件(NAO材料)更低的TPN10排放量,但在从132.5公里/小时减速时,其TPN10排放浓度(56795.9毫克/纳摩尔立方厘米)却明显高于后轴(4765毫克/纳摩尔立方厘米)。这可能使得前轴刹车组件的TPN10排放因子超过了后轴。Men等人(2022年)证明,纳米颗粒排放的急剧增加与刹车片中有机成分的蒸发有关,其阈值温度在170℃到270℃之间。NAO刹车片中含有更高比例的有机成分,包括有机纤维(如芳纶、椰子纤维或棕榈仁纤维)、酚醛树脂粘合剂以及无机填料(Essam等人,2026年)。Alemani等人(2016年)发现,当LM刹车片的温度从100℃升高到300℃时,超细颗粒的排放会加剧。对于LM刹车片,当盘温超过160℃时,颗粒浓度会增加(Vasiljevic等人,2022年)。综上所述,这些研究表明LM材料在低温下的排放量较低,而NAO材料在高温下会产生更高的排放量。在本研究中,前轴和后轴刹车在TPN10排放达到峰值时的温度分别为157.3℃和163.4℃。前轴刹车组件的TPN10峰值比后轴组件高一个数量级,表明温度已经达到了触发LM材料BWP排放急剧增加的临界阈值,但尚未足以引起有机成分的广泛分解。图8显示了排放测试阶段瞬时SNP10排放浓度和刹车温度曲线。前轴和后轴刹车组件的SNP10排放模式与其相应的TPN10排放模式相似。图9展示了前轴和后轴刹车组件的PN10排放因子。前轴刹车组件的TPN10和SNP10排放量均高于后轴组件。实际上,考虑到瞬时TPN10排放,在大多数操作条件下前轴刹车组件的TPN10排放量较低。然而,在接近132.5公里/小时的减速过程中,其TPN10排放量显著增加,从而提高了其整体TPN10排放因子。对于SNP10排放也观察到了同样的趋势。下载:高分辨率图片(396KB)下载:全尺寸图片图8. 排放测试阶段瞬时SNP10排放浓度和刹车温度曲线。(a) 前轴刹车,(b) 后轴刹车。下载:高分辨率图片(177KB)下载:全尺寸图片图9. 刹车的PN10排放因子。图10展示了前轴和后轴刹车组件的PM排放因子。对于前轴刹车组件,PM2.5和PM10排放因子分别为0.71765毫克/公里/刹车和1.81765毫克/公里/刹车。对于后轴刹车组件,PM2.5和PM10排放因子分别为0.51176毫克/公里/刹车和0.47059毫克/公里/刹车。前轴和后轴之间的PM排放因子相对大小与先前研究报道的趋势一致,这主要归因于摩擦材料本身的特性。Hagino(2024年)对商用摩擦刹车系统在测功机测试中的BWP进行了研究,发现NAO刹车片的PM10排放量为每刹车0.4毫克/公里/车辆质量,远低于LM刹车片。Sanders等人(2003年)也发现,LM刹车片的PM10排放量大约是NAO刹车片的4.7倍。此外,前轴和后轴之间的制动力分配差异也会影响BWP排放结果。具体来说,分配给前轴的较大制动力导致前轴刹车组件的PM排放因子较高。下载:高分辨率图片(122KB)下载:全尺寸图片图10. 刹车的颗粒物排放因子。整个车辆的PM排放因子是前轴和后轴刹车组件PM排放因子之和的两倍。根据这一计算,整个车辆的PM2.5和PM10排放因子分别为2.459毫克/公里/车辆和4.576毫克/车辆。对于配备非摩擦再生制动的纯电动汽车,UN GTR-24允许将测得的排放因子乘以0.17的摩擦制动比例系数来获得校正后的值。经过校正后,PM2.5和PM10排放量分别为0.418毫克/公里/车辆和0.778毫克/车辆。目前,Euro 7排放法规对轻型车辆的PM10排放仅规定了限制(3毫克/公里/车辆)。本研究中使用的电动车刹车组件配置符合Euro 7 BWP排放限制,在达到这一限制之前仍有很大的工程余量。图11展示了在不同车辆加速度区间内前轴和后轴刹车组件排放的PN10浓度统计分布(正值表示加速,负值表示减速)。水平轴采用了非均匀的区间设计,常规区间的步长为0.1米/秒2,零加速度被单独作为一个区间处理。由于在极端条件下的样本数量有限,加速度低于?1.5米/秒2(从最大负加速度到大约?2.32米/秒2)和高于1.5米/秒2(从最大正加速度到大约1.92米/秒2)的区间被合并为一个宽区间进行统计分析。下载:高分辨率图片(793KB)下载:全尺寸图片图11. 不同加速度区间内PN10排放浓度的统计分布。(a) 前轴刹车的TPN10排放浓度,(b) 前轴刹车的SNP10排放浓度,(c) 后轴刹车的TPN10排放浓度,(d) 后轴刹车的SNP10排放浓度。统计分布清楚地显示,随着加速度的增加,前轴和后轴的TPN10和SNP10都呈现总体下降趋势。零加速度时的PN10排放水平相对较低。在车辆减速过程中,随着减速率的增加(即加速度值变得更负),PN10的排放并不遵循单调趋势,而是先减少后增加。一个可能的解释是,适度的制动减速使摩擦对进入最佳温度范围,从而最小化了PN10排放;而过高或过低的温度则会增加PN10排放。为了进一步阐明这一趋势的潜在原因,我们对减速区间内的温度进行了统计分析,如图12所示。结果发现,PN10排放较低的减速区间具有较低的平均温度和较低的中位温度。此外,PN10排放浓度随减速率的变化与温度变化大体一致,这证实了温度是控制PN10排放浓度的主要因素。图13展示了特定摩擦功与减速之间的关系。特定摩擦功和PN10排放随减速的变化趋势一致,证实了制动能量与PN10排放之间的正相关关系。下载:高分辨率图片(434KB)下载:全尺寸图片图12. 减速区间内温度的统计分布。(a) 前轴刹车的温度,(b) 后轴刹车的温度。下载:高分辨率图片(208KB)下载:全尺寸图片图13. 减速区间内特定摩擦功的统计分布。(a) 前轴刹车,(b) 后轴刹车。严重的减速条件对PN10排放的促进作用最为明显。当加速度低于?1.5米/秒2(即剧烈减速)时,相应的区间显示出更大的箱高、中位数和平均值,平均值显著超过了中位数(平均值已经超过了最大纵坐标)。这表明在高减速条件下发生了极高浓度的颗粒排放事件,与在132.5公里/小时减速区间观察到的PN10数量级的增加一致。对于前轴和后轴,TPN10和SNP10的排放浓度都与加速度的符号和绝对值密切相关。激进的驾驶条件是导致温度升高和BWP排放急剧增加的关键因素。4. 结论在本研究中,使用完全符合UN GTR-24标准的BWP排放测试台系统,系统地表征了使用典型摩擦材料的纯电动轻型乘用车的BWP排放。主要发现如下:(1) PN10排放浓度在超过某一临界温度范围后急剧增加。这一范围对于LM材料(前轴)和NAO材料(后轴)分别是107.8~131.8℃和106.4~135.1℃。(2) 未经校正的整个车辆的PM2.5和PM10排放因子分别为2.459毫克/公里/车辆和4.576毫克/车辆。对于配备非摩擦再生制动的纯电动汽车,UN GTR-24允许将测得的排放因子乘以0.17的摩擦制动比例系数来获得校正后的值。经过校正后,PM2.5和PM10排放量分别为0.418毫克/公里/车辆和0.778毫克/车辆。本研究中测试的轻型纯电动汽车符合Euro 7排放法规规定的PM10限制(3毫克/公里/车辆),在达到限制之前仍有很大的工程余量。(3) 随着加速度的增加,前轴和后轴的TPN10和SNP10都呈现总体下降趋势。零加速度时的PN10排放水平相对较低。在车辆减速过程中,随着减速率的增加(即加速度变得更负),PN10首先减少然后增加,其变化趋势与刹车盘温度相同。温度是控制PN10排放浓度的主要因素,而激进的驾驶条件是导致温度升高和BWP排放急剧增加的关键因素。作者贡献声明Gong Baoli:撰写 – 原稿、方法学、研究、数据管理。Zeng Zhixin:项目管理、方法学、研究。Lyu Yu:撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿、方法学、资金获取。Xu Yibo:正式分析、数据管理。Gu Yu:验证。Ma Yi:验证、数据管理。Li Jiachen:方法学、数据管理。Tan Jianxun:研究、数据管理。Liu Qiang:软件、研究。Cai Zhennan:方法学、数据管理。Peng Yong:研究。Xu Hui:撰写 – 审稿与编辑、资源整理。Gong Baoli|Zeng Zhixin|Lyu Yu|Xu Yibo|Gu Yu|Ma Yi|Li Jiachen|Tan Jianxun|Liu Qiang|Cai Zhennan|Peng Yong|Xu Hui
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