重型整車(chē)排放測(cè)試方法相關(guān)性分析

李偉

摘? ?要：為了解讀重型整車(chē)排放測(cè)試方法的相關(guān)性，對(duì)樣車(chē)分別進(jìn)行了道路與轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在道路試驗(yàn)中，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況位點(diǎn)較廣泛分布，基本上囊括了轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行工況;不管是在穩(wěn)態(tài)還是瞬態(tài)工況中，道路與轉(zhuǎn)轂2種試驗(yàn)的運(yùn)行時(shí)間比例分布規(guī)律大體符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn);在穩(wěn)態(tài)工況下樣車(chē)排放量都體現(xiàn)為市區(qū)工況最高，可能是因?yàn)樵谠摲N工況下，車(chē)輛行駛速度偏低，排氣溫度不符合SCR標(biāo)準(zhǔn)，以致NOx的排放量較高。

關(guān)鍵詞：重型整車(chē);排放測(cè)試方法;相關(guān)性

中圖分類(lèi)號(hào)：U467? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

針對(duì)重型車(chē)污染物排放量的判斷僅僅是以發(fā)動(dòng)機(jī)排放性能為基礎(chǔ)進(jìn)行的，而沒(méi)有重視對(duì)整車(chē)排放量的考察，以致車(chē)輛現(xiàn)實(shí)運(yùn)行期間污染物排放量和發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)結(jié)果間存在較大差異。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)重型整車(chē)現(xiàn)實(shí)運(yùn)行期間排放量的精準(zhǔn)判別，國(guó)家已出臺(tái)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，提出了對(duì)以上指標(biāo)測(cè)定的方法——道路法和轉(zhuǎn)轂法。

1 試驗(yàn)設(shè)備與方案

1.1 樣車(chē)

樣車(chē)為 2輛歐Ⅵ城市客車(chē)與貨車(chē)，樣車(chē)1是M3類(lèi)，樣車(chē)2是N2類(lèi)，樣車(chē)1、2的基本參數(shù)具體見(jiàn)相應(yīng)的使用說(shuō)明書(shū)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

道路試驗(yàn)選用了由AVL公司制造的M.O.V.E型車(chē)載排放檢測(cè)設(shè)施，其功能是檢測(cè)車(chē)輛行駛期間尾氣排放量;轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)中采用德國(guó)MAHA公司制造的重型轉(zhuǎn)轂上部進(jìn)行。

在試驗(yàn)研究期間，采用擬化車(chē)輛在現(xiàn)實(shí)道路行駛期間所承受的行駛阻力與道路載荷的形式，檢測(cè)車(chē)輛運(yùn)行期間的工況與污染物排放屬性。

1.3方案

在試驗(yàn)研究正式開(kāi)始之前，需要對(duì)樣車(chē)進(jìn)行預(yù)熱處理，其目的是減少其冷啟動(dòng)時(shí)對(duì)尾氣排放量檢測(cè)結(jié)果精度形成的影響。將便攜式車(chē)載排放測(cè)試系統(tǒng)（PEMS）安固在車(chē)廂中，以防車(chē)輛運(yùn)行期間因振動(dòng)、碰撞等而使測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)偏差。選擇一段路面狀況較優(yōu)良、車(chē)輛運(yùn)行量較少的路線(xiàn)進(jìn)行道路試驗(yàn)。道路試驗(yàn)中樣車(chē)1試驗(yàn)時(shí)間、平均速度、最高車(chē)速依次為6 737 s、38.6㎞/h、71.6㎞/h，樣車(chē)2為9 825 s、47.7㎞/h、89.9㎞/h;在轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)中樣車(chē)1試驗(yàn)時(shí)間、平均速度、最高車(chē)速依次為7 155 s、38.3㎞/h、71.4㎞/h，樣車(chē)2以上3項(xiàng)指標(biāo)對(duì)應(yīng)值分別為7 240 s、41.4㎞/h、89.2㎞/h。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 工況相關(guān)性分析

2.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)

兩組試驗(yàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)工況點(diǎn)在非循環(huán)工況（WNTE）區(qū)內(nèi)外均有分布，在WNTE區(qū)內(nèi)，道路試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)工況點(diǎn)分布呈現(xiàn)出分散性，工況點(diǎn)大體集中于發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)范疇中;轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)工況點(diǎn)分布較集中化，其多數(shù)集中在中低轉(zhuǎn)速范疇。對(duì)兩組試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)工況進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)道路試驗(yàn)中樣車(chē)行駛工況覆蓋范疇更廣，基本上囊括了C-WTVC循環(huán)的大多數(shù)工況點(diǎn)。

2.1.2 運(yùn)行工況

兩試驗(yàn)樣車(chē)裝載載荷都是滿(mǎn)載，并且轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)都進(jìn)行4次C-WTVC循環(huán)檢測(cè)。對(duì)兩組試驗(yàn)測(cè)試工況的主要參數(shù)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，盡管樣車(chē)1、2在兩組試驗(yàn)中的試驗(yàn)循環(huán)及時(shí)間有別，但顯示兩種測(cè)試方法所檢測(cè)到的車(chē)輛速度均值與最高值基本無(wú)差異。在道路試驗(yàn)中，樣車(chē)1、2在高車(chē)速工況下的運(yùn)行時(shí)間所占比重相對(duì)較大，在轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)中，兩樣車(chē)在低速與高速工況下的運(yùn)行時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。兩組試驗(yàn)結(jié)果均證實(shí)：在不同的工況下的運(yùn)行時(shí)間比例雖然存在差異，但樣車(chē)在市區(qū)、市郊及高速工況下的運(yùn)行時(shí)間配置比例大體符合國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)對(duì)M3、N2類(lèi)車(chē)的運(yùn)行時(shí)間比例配置要求。

2.2 排放相關(guān)性分析

樣車(chē)1在道路試驗(yàn)中試驗(yàn)里程、NOx比排放、平均轉(zhuǎn)速、平均轉(zhuǎn)矩、平均排氣溫度依次為70.7 km、0.19[g（km·h）-1]、1 238.1（r·min）-1、284.1（N·m）、198℃，在轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)中分別為76.1 km、0.34[g（km·h）-1]、1 236.6（r·min）-1、230.5（N·m）、214.1℃;樣車(chē)2在道路試驗(yàn)中試驗(yàn)里程、NOx比排放、平均轉(zhuǎn)速、平均轉(zhuǎn)矩、平均排氣溫度分別為130.5 km、0.06[g（km·h）-1]、1 550.4（r·min）-1、140.8（N·m）、198.9℃，在轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)中為83.3 km、0.12[g（km·h）-1]、1 220.5（r·min）-1、143.7（N·m）、192.8℃。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，盡管兩樣車(chē)的NOx排放均符合排放限值的有關(guān)規(guī)定，但經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，在兩組試驗(yàn)中，道路試驗(yàn)中樣車(chē)排放量均少于轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)，其中樣車(chē)1在道路試驗(yàn)中的排放比轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)低45.4%，樣車(chē)2為54.4%。對(duì)以上差異性進(jìn)行分析，可能是由于在發(fā)動(dòng)機(jī)平均轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩均高于轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)做功相對(duì)較多，負(fù)荷較大，所排放氣體溫度偏高，進(jìn)而提升了SCR對(duì)NOx的轉(zhuǎn)化率，降低了NOx排放量所致。

在兩組試驗(yàn)中，樣車(chē)1在市區(qū)行駛過(guò)程中對(duì)NOx排放貢獻(xiàn)率較高，道路、轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)在市區(qū)中NOx排放量在試驗(yàn)總排放量中所占比例分別為56.9%、67.3%。對(duì)其成因進(jìn)行分析，可能是由于車(chē)輛在市區(qū)運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于低速運(yùn)行區(qū)域，并且車(chē)輛的平均車(chē)速與排氣溫度均處于較低水平，對(duì)SCR的工作條件形成一定的約束作用，從而造成NOx的排放量相對(duì)較高。

對(duì)樣車(chē)1 存在不同工況下平均排氣溫度進(jìn)行分析，在道路試驗(yàn)中，市區(qū)、市郊內(nèi)樣車(chē)排氣溫度對(duì)應(yīng)的平均值均大于轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)，市區(qū)工況下溫度形成的差異區(qū)別更大。這導(dǎo)致道路試驗(yàn)內(nèi)SCR在市區(qū)中運(yùn)作時(shí)間有拖延，這有益于提高系統(tǒng)對(duì)NOx的轉(zhuǎn)化量，排放量有降低趨勢(shì)。

在兩組試驗(yàn)中樣車(chē)2的NOx排放量有增加趨勢(shì)，道路、轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)中NOx排放量在總排放量中所占比例分別為89.5%、85.4%。在市區(qū)工況下，車(chē)輛排氣溫值相對(duì)較低，樣車(chē)2運(yùn)行的大部分時(shí)間均不能符合SCR的作業(yè)需求，這是造成樣車(chē)在該工況下NOx排放量較高的主要原因之一。

對(duì)2組試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，和轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)相比較，道路試驗(yàn)在市區(qū)與高速工況下NOx排放比例相對(duì)更高，在30 km/h～40 km/h工況下NOx排放所在比例最高。這可能是在道路試驗(yàn)中，在市區(qū)與高速工況車(chē)輛運(yùn)行時(shí)排氣溫度顯著低于轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)，以致道路試驗(yàn)時(shí)2種工況下SCR的還原率有降低的趨勢(shì)，NOx排放量較大。

3 結(jié)論

道路試驗(yàn)中車(chē)輛行駛工況涉及的范疇相對(duì)廣泛，大體上將C-WTVC的大部分工況點(diǎn)涵蓋其中。當(dāng)樣車(chē)在道路、轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)中運(yùn)行狀態(tài)相對(duì)平穩(wěn)時(shí)候，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間比例差異較為明顯，但是對(duì)應(yīng)的運(yùn)行時(shí)間比例大體上能符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。 樣車(chē)不管是在哪種試驗(yàn)中，加速、減速狀態(tài)下的運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，在運(yùn)行整體時(shí)間中所占比例>70%。在兩組試驗(yàn)內(nèi)，市區(qū)工況對(duì)NOx排放貢獻(xiàn)率提出的要求均相對(duì)較高。究其原因可能是因?yàn)樵谠摲N工況下，車(chē)輛行駛速度偏低，排氣溫度不符合SCR標(biāo)準(zhǔn)，以致NOx的排放量較高。

參考文獻(xiàn)

[1]甘偉德.重型汽車(chē)道路排放測(cè)試與轉(zhuǎn)鼓排放測(cè)試對(duì)比[J].客車(chē)技術(shù)與研究，2019，41（4）：59-62.

[2]馬冬，孟慶斌，谷雪景，等.基于模糊綜合評(píng)價(jià)法的重型柴油車(chē)排放控制技術(shù)評(píng)價(jià)[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2019，19（3）：947-953.

[3]王鳳濱，邸少偉，劉辰.基于底盤(pán)測(cè)功機(jī)重型車(chē)排放試驗(yàn)NO_x不確定度評(píng)估[J].小型內(nèi)燃機(jī)與車(chē)輛技術(shù)，2019，48（3）：60-63.

[4]胡雅璐.重型整車(chē)道路法與轉(zhuǎn)鼓法排放測(cè)試比較研究[J].質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)化，2018（3）：52-54.

[5]許丹丹，張鐵臣，王長(zhǎng)園，等.重型整車(chē)排放測(cè)試方法相關(guān)性研究[J].小型內(nèi)燃機(jī)與車(chē)輛技術(shù)，2017，46（5）：11-16.