汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車排放的工況法測(cè)試的研究與應(yīng)用

孟寧

摘 要：汽車污染問題成為了備受關(guān)注的重要問題，為了能夠?qū)ζ嚺欧艈栴}進(jìn)行有效解決，就需要對(duì)汽車自身污染物的排放進(jìn)行明確測(cè)試，以對(duì)相應(yīng)解決方案進(jìn)行制定。本文對(duì)汽車排放工況法進(jìn)行介紹，對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車工況法測(cè)試的重要性以及應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：汽油發(fā)動(dòng)機(jī)；汽車排放；工況法測(cè)試；研究應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.003

隨著機(jī)動(dòng)車數(shù)量的持續(xù)上升，人們的生活環(huán)境、空氣質(zhì)量受到了嚴(yán)重破壞。而我國(guó)大部分地區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)重的霧霾天氣，空氣中懸浮顆粒物含量增多。為了能夠降低機(jī)動(dòng)車輛尾氣對(duì)空氣的污染程度，就需要對(duì)車輛管理進(jìn)行有效強(qiáng)化。同時(shí)國(guó)家相關(guān)部門對(duì)簡(jiǎn)易工況法進(jìn)行了制定，能夠?qū)ζ囋谛旭傊械呐欧艩顩r進(jìn)行更為科學(xué)的模擬，有利于采用有效方法對(duì)排放污染進(jìn)行控制。

1 汽車排放的危害成分

汽車尾氣中主要的污染成分有：①一氧化碳。其俗稱煤氣，被吸入人體之后，會(huì)使身體因?yàn)槿毖醭霈F(xiàn)頭疼、頭暈、嘔吐等癥狀，嚴(yán)重的甚至?xí)霈F(xiàn)死亡；②碳?xì)浠衔?。只有在具備很高濃度的情況下，才能夠?qū)θ梭w造成影響，通常情況下沒有什么作用。但是碳?xì)浠衔飬s是生成光化學(xué)煙霧的關(guān)鍵成分；③氮氧化合物。是一種褐色有臭味的氣體，一旦被吸入人體，就會(huì)在肺胞中形成亞硝酸以及硝酸，進(jìn)而對(duì)肺組織造成強(qiáng)烈刺激，能夠在一定程度上引起組織缺氧狀況。同時(shí)它不僅會(huì)對(duì)人體健康造成嚴(yán)重影響，而且還會(huì)對(duì)大自然中的相應(yīng)植物產(chǎn)生毒害；④硫化物。其主要成分就是二氧化硫，不僅會(huì)對(duì)人體健康造成損害，還是引起酸雨的關(guān)鍵成分；⑤鉛化合物。以顆粒狀排入大氣中，當(dāng)在人體中積累到一定量時(shí)，鉛會(huì)對(duì)紅血球的生長(zhǎng)造成阻礙，導(dǎo)致心、肺等器官出現(xiàn)病變，在侵入大腦之后，就會(huì)引起頭疼狀況；⑥顆粒物。尤其是細(xì)微的顆粒物對(duì)人體健康有著十分不利的影響，在其進(jìn)入肺的最深部，可能會(huì)對(duì)相應(yīng)的呼吸系統(tǒng)疾病進(jìn)行引發(fā)或者是加重；⑦二氧化碳。如果大氣中二氧化碳的含量不斷上升，因?yàn)槠渚邆鋵?duì)紅外線輻射進(jìn)行吸收的作用，導(dǎo)致溫室效應(yīng)的產(chǎn)生、全球氣溫不斷上升、冰川溶化、海平面上升，從而使生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞。所以需要對(duì)汽車排放進(jìn)行有效控制，以顯著提升大氣質(zhì)量，對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行有效保護(hù)，為人類、動(dòng)物、植物創(chuàng)造良好的生存環(huán)境。

2 工況法測(cè)試及其重要性

工況法就是利用常用工況模型對(duì)汽車燃油、排放等性能進(jìn)行檢測(cè)與測(cè)量的方法。對(duì)用車進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需要將車輛置于底盤測(cè)功機(jī)上，而驅(qū)動(dòng)輪會(huì)帶動(dòng)滾筒進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，所以車輛需要以規(guī)定速度在裝置的滾筒上行駛。在檢測(cè)之前底盤測(cè)功機(jī)會(huì)依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)滾筒、驅(qū)動(dòng)輪施加一定負(fù)荷，以對(duì)道路阻力進(jìn)行有效模擬，車輛以規(guī)定速度，通過對(duì)阻力的有效克服，走完試驗(yàn)工況，并對(duì)汽車尾氣中所含有的污染物量進(jìn)行測(cè)量。與新車檢測(cè)相比，設(shè)備、儀器都有所簡(jiǎn)化，測(cè)試所用時(shí)間比較短，所以被稱為用車尾氣檢測(cè)的簡(jiǎn)易工況法。

隨著私家車數(shù)量的持續(xù)增長(zhǎng)，車輛所排放的有害氣體也不斷增多，不僅造成了空氣、環(huán)境的嚴(yán)重污染，還對(duì)人們的身體健康造成了嚴(yán)重危害。所以由保護(hù)大氣環(huán)境以及人體健康方面而言，對(duì)汽車尾氣污染進(jìn)行治理與控制是十分重要與迫切的。而汽車排放工況法是一種動(dòng)態(tài)的檢測(cè)方法，有利于對(duì)汽車在行駛狀態(tài)中所排放的有害污染物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)工況法還可以對(duì)安裝有三元催化轉(zhuǎn)化器、電子燃油噴射系統(tǒng)的汽車進(jìn)行檢測(cè)。而工況法所具備的優(yōu)勢(shì)包括：第一，不會(huì)受到車型、排量的影響，能夠?qū)ζ囎陨硭邆涞呐欧徘闆r進(jìn)行更為客觀性的評(píng)定；第二，在檢測(cè)過程中不需要使用過多的儀器設(shè)備；第三，能夠?qū)ζ囄矚庵形廴疚锏暮窟M(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定；第四，能夠?qū)z測(cè)時(shí)間進(jìn)行有效節(jié)省。

3 工況法測(cè)試的研究與應(yīng)用

3.1 簡(jiǎn)易穩(wěn)態(tài)工況檢測(cè)法

簡(jiǎn)易穩(wěn)態(tài)工況檢測(cè)法就是一種穩(wěn)態(tài)的加載測(cè)試，檢測(cè)時(shí)穩(wěn)態(tài)符合就是以汽車在FTP工況的情況下，以每秒1.47米的最大速度加速時(shí)所獲取的載荷為依據(jù)，并通過相應(yīng)比例確定的。簡(jiǎn)易穩(wěn)態(tài)工況檢測(cè)法對(duì)所使用的儀器、設(shè)備沒有太高要求，而所使用的電禍流加載器，其吸收扭矩有著響應(yīng)速度慢、非線性等特點(diǎn)。以相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，簡(jiǎn)易穩(wěn)態(tài)工況檢測(cè)法在底盤測(cè)功機(jī)上的測(cè)試運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)由ASM5025和ASM2540 兩個(gè)工況組成。利用簡(jiǎn)易穩(wěn)態(tài)工況檢測(cè)法開展測(cè)試，選取一輛越野型轎車以及一輛貨運(yùn)小車為測(cè)試對(duì)象，轎車具備較好的動(dòng)力性，貨運(yùn)小車具備較差車況，相關(guān)操作都比較困難；圖1是轎車的工況控制測(cè)試曲線，圖中位置C代表從加速段向著穩(wěn)態(tài)段進(jìn)行過渡，位置B代表正在進(jìn)行簡(jiǎn)易穩(wěn)態(tài)工況檢測(cè)法ASM5025，位置A代表工況由檢測(cè)法ASM5025向著檢測(cè)法ASM2540進(jìn)行過渡。圖2是貨運(yùn)車的工況控制測(cè)試曲線，圖中只是對(duì)實(shí)際測(cè)試的驅(qū)動(dòng)力以及速度曲線進(jìn)行標(biāo)明，只能夠?qū)Υ舜尾僮髦锌刂破鳟a(chǎn)生的影響以及在速度變化狀況下穩(wěn)態(tài)段加載進(jìn)行說明。

由圖1中可以看出，在各個(gè)工況的加速階段、穩(wěn)速階段中實(shí)際加載針對(duì)確定的扭矩曲線具備良好的跟蹤性能。圖中A處進(jìn)行了換擋，由此可以看出，與操作有著良好配合，自適應(yīng)控制可以對(duì)此變化進(jìn)行快速跟蹤，過渡過程十分平穩(wěn)。圖中B處車輛通過了相應(yīng)的波動(dòng)過程，而隨著車速出現(xiàn)變化，負(fù)載設(shè)定也出現(xiàn)了相應(yīng)變化。但是在圖中C處超出了穩(wěn)態(tài)設(shè)定值所具備的超調(diào)量，在利用設(shè)計(jì)過渡區(qū)進(jìn)行完成時(shí)，發(fā)現(xiàn)過渡越來越平穩(wěn)。對(duì)穩(wěn)態(tài)段所具備的加載進(jìn)行觀察，相對(duì)應(yīng)的PID有著較強(qiáng)的跟隨性，能夠得到十分精確的穩(wěn)定效果。而由圖2中可以看出，在加速階段車輛速度有著十分頻繁的波動(dòng)，并且過渡階段的時(shí)間比較長(zhǎng)。同時(shí)在穩(wěn)態(tài)階段其速度也有著明顯波動(dòng)。此外，通過相應(yīng)分析之后發(fā)現(xiàn)，貨運(yùn)車因?yàn)閯?dòng)力性比較差，系統(tǒng)加載出現(xiàn)的變化率比較小，所以不需要過渡區(qū)的相關(guān)控制。

3.2 簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況檢測(cè)法

本文在汽車總量分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對(duì)簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況檢測(cè)法進(jìn)行研究，而總量分析系統(tǒng)可以對(duì)車輛的排放總量進(jìn)行有效測(cè)量，能夠更好的對(duì)尾氣所具備的污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況法測(cè)試就是把車輛的驅(qū)動(dòng)輪放于底盤測(cè)功機(jī)上，并依照規(guī)定進(jìn)行循環(huán)行駛，進(jìn)而讓車輛所具備的排放量近于在道路上的實(shí)際行駛狀況，通過對(duì)分析儀的應(yīng)用，可以對(duì)車輛的實(shí)際排放量進(jìn)行分析，在混合稀釋之后對(duì)稀釋比進(jìn)行計(jì)算，然后對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。由檢測(cè)結(jié)果得出，簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況法檢測(cè)所得到的結(jié)果和FTP檢測(cè)結(jié)果具備十分明顯的相關(guān)性，并且費(fèi)用較低。以一輛質(zhì)量為1520千克的車輛以及一輛質(zhì)量為1140千克的車輛為研究對(duì)象。由電慣量對(duì)車輛所具備的設(shè)定基準(zhǔn)質(zhì)量以及底盤測(cè)功機(jī)所具備的基礎(chǔ)慣量?jī)烧叩牟钸M(jìn)行模擬，測(cè)試臺(tái)的基礎(chǔ)慣量是902千克。在進(jìn)行測(cè)試的過程中，需要對(duì)車速進(jìn)行記錄，對(duì)扭矩信號(hào)進(jìn)行加載，對(duì)系統(tǒng)所具備的控制性能進(jìn)行確切檢驗(yàn)。

測(cè)試結(jié)果見圖3與圖4。通過對(duì)測(cè)試結(jié)果的有效分析可以看出，在測(cè)試過程中，加速區(qū)段加載和設(shè)定具備較高的一致性，由此可以說明慣量模擬具備很高的精確度，也就說簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況檢測(cè)法的工況模擬有著很高精度。而在減速區(qū)段，負(fù)載忽然降低，而控制系統(tǒng)是逐漸下降，這表明設(shè)計(jì)有著很高的有效性，并對(duì)電禍流所具備的響應(yīng)慢特點(diǎn)進(jìn)行凸顯。此外，在11-15秒過程中，因?yàn)橛兄畲蟮募铀俣?，所以加載可能出現(xiàn)超調(diào)狀況。

4 結(jié)束語

本文對(duì)通過對(duì)簡(jiǎn)易穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)兩種工況測(cè)試法的論述與比較分析，說明兩種工況測(cè)試法都具備較強(qiáng)的可行性，都適用于對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車排放的檢測(cè)，同時(shí)對(duì)降低大氣、環(huán)境污染有著十分重要的作用，可以為人們的身體健康提供有力保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]尚連生.我國(guó)汽油車尾氣檢測(cè)方法的比較分析[J].中小企業(yè)管理與科技，2015（02）：211-212.