用不同算法時(shí)載荷條件對(duì)重型車比排放影響的對(duì)比試驗(yàn)

張 凡，李 梁，于津濤

（中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司，天津 300300，中國(guó)）

生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《中國(guó)移動(dòng)源環(huán)境管理年報(bào)（2020）》[1]指出，機(jī)動(dòng)車是污染物排放總量的主要貢獻(xiàn)者，其排放的一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔铮╤ydrocarbon,HC）、 氮 氧 化 物（nitrogen oxides, NOx）和 顆 粒 物（particulate mass, PM）等4 項(xiàng)主要污染物均超過(guò)90%。占全國(guó)汽車保有量9%的柴油車NOx排放量超過(guò)汽車排放總量的80%，PM 排放量超過(guò)90%。因此，降低重型柴油車的污染物排放水平是改善環(huán)境空氣質(zhì)量的重要手段之一。生態(tài)環(huán)境部在2018 年6 月發(fā)布的重型柴油車第六階段標(biāo)準(zhǔn)[2]中，引入了更加復(fù)雜的測(cè)試過(guò)程和更加嚴(yán)格的排放限值，國(guó)Ⅵ的NOx和PM 排放限值和國(guó)Ⅴ相比分別降低了77%和67%。

由于發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架測(cè)試無(wú)法真實(shí)反映重型車實(shí)際道路行駛的排放狀況，國(guó)Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)使用整車車載法（portable emission measurement system, PEMS）試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)車輛在使用中的實(shí)際排放狀況。6a 階段規(guī)定的PEMS 測(cè)試載荷范圍是50%～100%，而6b 階段則是10%～100%，說(shuō)明重型車的載荷比例會(huì)影響實(shí)際道路的污染物排放水平。文獻(xiàn)研究表明，瑞典國(guó)家道路與交通研究所、印度理工學(xué)院、加拿大麥吉爾大學(xué)、美國(guó)北卡羅來(lái)納州立大學(xué)、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院、東南大學(xué)交通學(xué)院、江蘇大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院、廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院、中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司、天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院等[3-14]主要通過(guò)整車實(shí)際道路試驗(yàn)的研究方法，分別針對(duì)貨車和客車在不同海拔、環(huán)境溫度、道路坡度等條件下不同載荷比例對(duì)1～2 輛樣品車輛二氧化碳（CO2）、NOx、顆粒物數(shù)量（particulate number,PN）及非常規(guī)污染物排放的影響程度開(kāi)展了試驗(yàn)研究。

本研究在實(shí)際道路上進(jìn)行了重型車污染物排放的測(cè)試，重點(diǎn)調(diào)查CO、CO2、NOx和PN 這4 項(xiàng)污染物的變化情況。試驗(yàn)使用車載排放分析系統(tǒng)，分別測(cè)量8 輛重型車在實(shí)際道路工況下上述4 種污染物的排放，對(duì)滿足不同排放標(biāo)準(zhǔn)要求的重型車排放測(cè)試結(jié)果進(jìn)行定量分析，查明載荷比例對(duì)單位行駛里程排放、單位行駛里程·車輛質(zhì)量排放、單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功排放以及載荷修正系數(shù)的影響程度。

1 試驗(yàn)裝置及方法

研究中采用進(jìn)行生產(chǎn)一致性和在用車符合性檢查的重型柴油車作為試驗(yàn)車輛，包括國(guó)Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)車輛6 輛和國(guó)Ⅴ2 輛。試驗(yàn)車裝配的發(fā)動(dòng)機(jī)排量2.8～11.6 L，試驗(yàn)車的最大總質(zhì)量為4.5～49.0 t。國(guó)Ⅵ、國(guó)Ⅴ柴油車的后處理裝置分別為 DOC+DPF+SCR+ASC 和SCR。其中：DOC 為柴油車氧化催化器(diesel oxidation catalyst)；DPF 為柴油機(jī)微粒捕集器(diesel particulate filter)；SCR 為選擇性催化還原催化器(selective catalytic reduction)；ASC 為氨逃逸催化器(ammonia slip catalyst)。試驗(yàn)車的關(guān)鍵參數(shù)如表1 所示。試驗(yàn)車所用燃料為燕山石化公司提供的滿足GB 19147-2016 中油品參數(shù)要求的市售國(guó)Ⅵ柴油。

表1 試驗(yàn)車輛關(guān)鍵參數(shù)

試驗(yàn)中所采用的主要測(cè)試儀器為HORIBA 公司的OBS-ONE-G12 型車載排放分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了車載自動(dòng)診斷（on board diagnostics，OBD）讀取設(shè)備、全球定位系統(tǒng)（global position system, GPS）測(cè)量設(shè)備與排放測(cè)量設(shè)備，分別使用化學(xué)發(fā)光分析儀測(cè)量NOx，不分光紅外線吸收型分析儀測(cè)量CO、CO2以及凝縮離子法測(cè)量顆粒物PN。

同一車輛分別加載不同的載荷質(zhì)量，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 17691-2018 附錄K 的測(cè)試規(guī)范進(jìn)行整車道路排放試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集頻率為1 Hz。整車排放試驗(yàn)運(yùn)行工況滿足GB 17691-2018 附錄K 中不同車輛類型的工況比例構(gòu)成要求，同一車輛的試驗(yàn)路線和車輛速度在不同載荷比例條件下盡量保持一致。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 載荷比例對(duì)CO 排放的影響

圖1給出了單位行駛里程的CO 排放結(jié)果。從圖1a 中可以看出，載荷比例（η）從0%增加到100%時(shí),重型貨車國(guó)V-1#單位行駛里程CO 排放先降低后增加, 而中型貨車國(guó)V-2#則先增加，直至載荷比例增到125%，此后CO 排放呈降低趨勢(shì)，兩輛車的規(guī)律不一致。這2 輛國(guó)Ⅴ柴油車的后處理系統(tǒng)均為SCR，對(duì)CO 排放影響小，因此CO 排放主要取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的原機(jī)排放。當(dāng)整車載荷比例改變時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩發(fā)生變化，結(jié)果顯示國(guó)Ⅴ柴油車單位行駛里程CO 排放受載荷比例的影響較小。

圖1b 顯示，隨著載荷比例的增大，國(guó)Ⅵ-1#、4#、5#的單位行駛里程CO 排放明顯下降，國(guó)Ⅵ-2#和國(guó)Ⅵ-6#基本不變，國(guó)Ⅵ-3#有上升的趨勢(shì)。6 輛國(guó)Ⅵ柴油車的后處理系統(tǒng)均為DOC+DPF+SCR+ASC，對(duì)CO排放有轉(zhuǎn)換作用，因此CO 排放取決于原機(jī)排放和后處理效率。結(jié)果顯示，國(guó)Ⅵ柴油車單位行駛里程CO排放略小于國(guó)Ⅴ柴油車，載荷比例對(duì)國(guó)Ⅵ柴油車CO 排放的影響更大。

圖1 不同排放標(biāo)準(zhǔn)重型車單位行駛里程的CO 排放

為了進(jìn)一步定量分析規(guī)律，以50%載荷比例時(shí)的單位行駛里程排放數(shù)值作為基準(zhǔn)值，分別計(jì)算其他載荷比例時(shí)排放數(shù)值與基準(zhǔn)值之間的比值，得到載荷修正系數(shù)(k)。圖2 分別給出了單位行駛里程CO 排放載荷修正系數(shù)的散點(diǎn)圖和線性擬合曲線。可以看出，根據(jù)線性擬合曲線，國(guó)Ⅴ車輛單位行駛里程CO 排放載荷修正系數(shù)隨著載荷比例的增大而增加，斜率為0.005 5，而國(guó)Ⅵ車輛呈現(xiàn)相反的結(jié)果，CO 排放載荷修正系數(shù)略有下降，斜率為- 0.000 6。表明：隨著載荷比例的增大，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增大，相同行駛里程的發(fā)動(dòng)機(jī)原排CO 增加，國(guó)Ⅴ車輛單位行駛里程CO 排放有增加的趨勢(shì)，而國(guó)Ⅵ車輛后處理能有效降低CO，單位行駛里程CO 排放不隨載荷比例的增大而增加。

圖2 不同排放標(biāo)準(zhǔn)重型車單位行駛里程CO 排放的載荷修正系數(shù)

為了更好體現(xiàn)載荷比例對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響，依據(jù)GB 17691-2018 附錄K 的PEMS 測(cè)試規(guī)范和計(jì)算方法，分別測(cè)試了國(guó)Ⅴ和國(guó)Ⅵ重型車單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功的CO 排放并對(duì)數(shù)據(jù)做了與單位行駛里程CO 排放數(shù)據(jù)相同的處理，結(jié)果顯示：國(guó)Ⅴ和國(guó)Ⅵ重型車單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功CO排放隨載荷比例變化的規(guī)律分別與相同車輛單位行程里程CO 排放隨載荷比例變化規(guī)律相同。

圖3給出了單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功CO 排放的載荷修正系數(shù)隨載荷系數(shù)變化的規(guī)律。可見(jiàn)，國(guó)Ⅴ車輛單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功CO 排放的載荷修正系數(shù)的線性擬合曲線斜率為0.005 7，與單位行駛里程時(shí)的斜率基本一致，而國(guó)Ⅵ車輛單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功排放的線性擬合，斜率為- 0.002 4，高于單位行駛里程時(shí)的斜率- 0.000 6，載荷修正系數(shù)隨載荷比例增加而下降的趨勢(shì)更明顯。結(jié)果顯示，發(fā)動(dòng)機(jī)工作在更高的負(fù)荷區(qū)時(shí)，國(guó)Ⅴ車輛單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功的CO 原排有增加的趨勢(shì)，但經(jīng)過(guò)后處理轉(zhuǎn)換后, 國(guó)Ⅵ車輛CO 排放隨著載荷比例的增大而降低，后處理系統(tǒng)具有更高的轉(zhuǎn)換效率。

圖3 不同排放標(biāo)準(zhǔn)重型車單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功CO 排放的載荷修正系數(shù)

為了評(píng)價(jià)單位質(zhì)量重型車的排放水平，進(jìn)行了單位行駛里程·車輛質(zhì)量的CO 排放的計(jì)算。圖4 給出了單位行駛里程·車輛質(zhì)量CO 排放的載荷修正系數(shù)的線性擬合曲線。可以看出，國(guó)Ⅴ車輛的單位行駛里程·車輛質(zhì)量CO 排放的載荷修正系數(shù)基本不隨載荷比例的增大而變化(線性擬合曲線斜率 - 0.000 6），而國(guó)Ⅵ車輛的載荷修正系數(shù)明顯下降(斜率為 - 0.004 6)。結(jié)果表明行駛相同的里程時(shí)，載荷比例越大的國(guó)Ⅵ重型車，單位質(zhì)量整車的CO 排放水平越低。

圖4 不同排放標(biāo)準(zhǔn)重型車單位行駛里程`·車輛質(zhì)量CO 排放的載荷修正系數(shù)

2.2 載荷比例對(duì)CO2 排放的影響

圖5給出了單位行駛里程的CO2排放結(jié)果。從圖5 中可以看出，2 輛國(guó)Ⅴ和6 輛國(guó)Ⅵ柴油車CO2排放隨載荷比例變化的規(guī)律基本一致。柴油車單位行駛里程CO2排放受載荷比例的影響明顯，隨著載荷比例的增大，單位行駛里程CO2排放也逐漸增加，但是每輛車增加的幅度不相等。

圖5 不同排放標(biāo)準(zhǔn)重型車單位行駛里程的CO2 排放

圖6分別給出了單位行駛里程CO2排放載荷修正系數(shù)的散點(diǎn)圖和線性擬合曲線。從圖6a 中可以看出，單位行駛里程CO2排放載荷修正系數(shù)隨著載荷比例的增大而增加，斜率為0.002 3，而國(guó)Ⅵ車輛的結(jié)果也基本相似，斜率為0.002 0, 表明隨著載荷比例的增大，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增大，相同行駛里程的發(fā)動(dòng)機(jī)油耗增加，因此車輛單位行駛里程CO2排放有增加的趨勢(shì)。

圖6 不同排放標(biāo)準(zhǔn)重型車單位行駛里程CO2 排放的載荷修正系數(shù)

圖7給出了單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功CO2排放的載荷修正系數(shù)隨載荷系數(shù)變化的規(guī)律，可以看出，無(wú)論是國(guó)Ⅴ還是國(guó)Ⅵ車輛，單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功的CO2排放基本上不隨載荷比例的增大而變化，保持在相同的排放水平。國(guó)Ⅴ車輛單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功CO2排放的載荷修正系數(shù)的線性擬合曲線斜率為 - 0.000 2，而國(guó)Ⅵ車輛單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功排放的線性擬合斜率為 - 0.000 4，近似為水平直線,表明當(dāng)載荷比例變化時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作負(fù)荷發(fā)生變化，但是發(fā)動(dòng)機(jī)的有效熱效率基本不變，單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功的CO2排放維持在相同的水平。

圖7 不同排放標(biāo)準(zhǔn)重型車單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功CO2 排放的載荷修正系數(shù)

圖8給出了單位行駛里程·車輛質(zhì)量的CO2排放載荷修正系數(shù)的線性擬合曲線。國(guó)Ⅴ和國(guó)Ⅵ車輛單位行駛里程·車輛質(zhì)量CO2排放的載荷修正系數(shù)都隨著載荷比例的增大而下降，線性擬合曲線斜率相似，分別為-0.004 0、- 0.003 5，表明行駛相同的里程時(shí)，載荷比例越大的國(guó)Ⅵ重型車，單位質(zhì)量整車的CO2排放水平越低。

圖8 不同排放標(biāo)準(zhǔn)重型車單位行駛里程·車輛質(zhì)量CO2 排放的載荷修正系數(shù)

2.3 載荷比例對(duì)NOx 排放的影響

2 輛國(guó)Ⅴ柴油車的后處理系統(tǒng)均為SCR，對(duì)NOx排放有降低的作用，因此，NOx排放取決于原機(jī)排放和后處理效率。圖9 給出了單位行駛里程的NOx排放結(jié)果。從圖9a 中可以看出，載荷比例(η)從0%增加到100%，重型貨車國(guó)V-1#的單位行駛里程N(yùn)Ox排放先降低后增加； 而中型貨車國(guó)V-2#，隨著載荷比例從0%增加到75%，單位行駛里程N(yùn)Ox排放逐漸增加，但載荷比例再繼續(xù)增加，NOx排放卻呈降低趨勢(shì)。但這2 種國(guó)Ⅴ柴油車單位行駛里程N(yùn)Ox排放受載荷比例的影響較小。6 輛國(guó)Ⅵ柴油車的后處理系統(tǒng)均為DOC+ DPF + SCR + ASC，對(duì)NOx排放有很強(qiáng)的轉(zhuǎn)換作用，NOx排放主要取決于后處理轉(zhuǎn)換效率。從圖9b 可見(jiàn)，隨著載荷比例的增大，國(guó)VI-1#和國(guó)VI-3#車的單位行駛里程N(yùn)Ox排放先下降后上升，國(guó)VI-6#車先上升后下降，國(guó)VI-2#、國(guó)VI-4#和國(guó)VI-5#車逐漸上升。結(jié)果顯示，載荷比例對(duì)國(guó)Ⅵ柴油車單位行駛里程N(yùn)Ox排放的影響更大, 但國(guó)Ⅵ柴油車單位行駛里程N(yùn)Ox排放遠(yuǎn)低于國(guó)Ⅴ柴油車。

圖9 不同排放標(biāo)準(zhǔn)重型車單位行駛里程的NOx 排放

圖10給出了單位行駛里程N(yùn)Ox排放載荷修正系數(shù)的散點(diǎn)圖和線性擬合曲線。從圖中可以看出，國(guó)Ⅴ車輛的線性擬合曲線斜率僅為0.000 1，表明單位行駛里程N(yùn)Ox排放載荷修正系數(shù)基本不隨載荷比例的增大而變化，而國(guó)Ⅵ車輛呈現(xiàn)不同的結(jié)果，NOx排放載荷修正系數(shù)逐漸增加，斜率為0.003 2。表明隨著載荷比例的增大，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增大，國(guó)Ⅴ車輛的后處理能有效降低NOx，單位行駛里程N(yùn)Ox排放不隨載荷比例的增大而增加；而國(guó)Ⅵ車輛的NOx排放水平很低，高負(fù)荷時(shí)后處理的轉(zhuǎn)換效率可能難以滿足排放轉(zhuǎn)換的要求，因此, 國(guó)Ⅵ車輛單位行駛里程N(yùn)Ox排放有增加的趨勢(shì)。

圖10 不同排放標(biāo)準(zhǔn)重型車單位行駛里程N(yùn)Ox 排放的載荷修正系數(shù)

圖11給出了單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功的NOx排放載荷修正系數(shù)隨載荷系數(shù)變化的規(guī)律。從圖11 中可見(jiàn)，國(guó)Ⅴ車輛單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功NOx排放的載荷修正系數(shù)的線性擬合曲線斜率為 - 0.001 8，隨載荷比例增加有下降的趨勢(shì)，而國(guó)Ⅵ車輛單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功排放的線性擬合斜率為0.001 8，低于單位行駛里程時(shí)的斜率(0.0032），載荷修正系數(shù)隨載荷比例增加而上升的趨勢(shì)有所減緩。結(jié)果顯示，發(fā)動(dòng)機(jī)工作在更高的負(fù)荷區(qū)時(shí)，國(guó)Ⅴ車輛單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功的NOx排放略有降低，而國(guó)Ⅵ車輛的排放有增加的趨勢(shì)，但是離散度較大，每個(gè)車輛的結(jié)果規(guī)律差異較大。

圖11 不同排放標(biāo)準(zhǔn)重型車單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功NOx 排放的載荷修正系數(shù)

圖12給出了單位行駛里程·車輛質(zhì)量的NOx排放結(jié)果和NOx排放載荷修正系數(shù)的線性擬合曲線。從圖17 中可以看出，2 條線性擬合曲線斜率分別為 - 0.0024和 - 0.005 4，表明國(guó)Ⅵ車輛的單位行駛里程·車輛質(zhì)量NOx排放的載荷修正系數(shù)隨著載荷比例的增大而下降，而國(guó)Ⅴ車輛的載荷修正系數(shù)下降明顯，說(shuō)明行駛相同的里程時(shí)，載荷比例越大的重型車，單位質(zhì)量整車的NOx排放水平越低。

圖12 不同排放標(biāo)準(zhǔn)重型車單位行駛里程·車輛質(zhì)量NOx 排放的載荷修正系數(shù)

2.4 載荷比例對(duì)PN 排放的影響

2 輛國(guó)Ⅴ柴油車均沒(méi)有柴油機(jī)微粒捕集器(DPF)，對(duì)PN 排放影響小，因此PN 排放主要取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的原機(jī)排放。6 輛國(guó)Ⅵ柴油車的后處理系統(tǒng)均為DOC+DPF+SCR+ASC，對(duì)PN 排放有轉(zhuǎn)換作用，因此，PN 排放取決于原機(jī)排放和后處理效率。圖13 給出了重型車單位行駛里程的PN 排放結(jié)果?？梢钥闯觯? 輛國(guó)Ⅴ柴油車的規(guī)律基本一致，隨著載荷比例的增大，單位行駛里程PN 排放逐漸增加，但增加的幅度不大； 6 輛國(guó)Ⅵ柴油車隨著載荷比例的增大，單位行駛里程PN 排放也逐漸增加，且增加的幅度高于國(guó)Ⅴ車輛。結(jié)果顯示: 國(guó)Ⅵ柴油車單位行駛里程PN 排放遠(yuǎn)低于國(guó)Ⅴ柴油車，載荷比例對(duì)國(guó)Ⅵ柴油車單位行駛里程PN 排放的影響更大。

圖13 不同排放標(biāo)準(zhǔn)重型車單位行駛里程的PN 排放

圖14分別給出了單位行駛里程PN 排放載荷修正系數(shù)的散點(diǎn)圖和線性擬合曲線?？梢钥闯?，國(guó)Ⅵ車輛單位行駛里程PN 排放載荷修正系數(shù)隨著載荷比例的增大而顯著增加，線性擬合曲線斜率為0.011 9；國(guó)Ⅴ車輛的結(jié)果規(guī)律相似，線性擬合曲線斜率為0.001 2，遠(yuǎn)低于國(guó)Ⅵ車輛。結(jié)果表明：隨著載荷比例的增大，發(fā)動(dòng)機(jī)工作在更高的負(fù)荷工況，相同行駛里程的車輛產(chǎn)生了更多的顆粒物數(shù)量排放；國(guó)Ⅵ車輛因高負(fù)荷時(shí)DPF 后處理的轉(zhuǎn)換效率難以滿足排放轉(zhuǎn)換的要求，所以國(guó)Ⅵ車輛單位行駛里程PN 排放有顯著增加的趨勢(shì)。

圖14 不同排放標(biāo)準(zhǔn)重型車單位行駛里程PN 排放的載荷修正系數(shù)

圖15給出了單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功的PN 排放載荷修正系數(shù)隨載荷系數(shù)變化的規(guī)律。可以看出，國(guó)Ⅴ車輛單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功PN 排放的載荷修正系數(shù)的線性擬合曲線斜率為 - 0.000 6，基本不隨載荷比例的增大而變化，而國(guó)Ⅵ車輛單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功PN 排放的線性擬合斜率為0.0063（低于單位行駛里程時(shí)的斜率0.011 9），載荷修正系數(shù)隨載荷比例增加而上升的趨勢(shì)有所減緩。表明發(fā)動(dòng)機(jī)工作在更高的負(fù)荷區(qū)時(shí)，國(guó)Ⅴ車輛單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功的PN 排放略有降低，而國(guó)Ⅵ車輛經(jīng)過(guò)后處理轉(zhuǎn)換后的PN 排放逐漸增加。

圖15 不同排放標(biāo)準(zhǔn)重型車單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功PN 排放的載荷修正系數(shù)

圖16給出了單位行駛里程·車輛質(zhì)量的PN 排放載荷修正系數(shù)的線性擬合曲線?？梢钥闯?，國(guó)Ⅵ車輛的單位行駛里程·車輛質(zhì)量NOx排放的載荷修正系數(shù)隨著載荷比例的增大而增加（線性擬合曲線斜率0.0051 ），而國(guó)Ⅴ車輛呈現(xiàn)相反的趨勢(shì)，載荷修正系數(shù)明顯下降(斜率為 - 0.005 0)。表明行駛相同的里程時(shí)，國(guó)Ⅵ重型車載荷比例越大，單位質(zhì)量整車的PN 排放水平越高，而國(guó)Ⅴ重型車規(guī)律相反。

圖16 不同排放標(biāo)準(zhǔn)重型車單位行駛里程·車輛質(zhì)量PN 排放的載荷修正系數(shù)

2.5 不同載荷比例條件下車輛狀態(tài)和排放瞬態(tài)曲線的對(duì)比

本研究進(jìn)一步分析了車速、累計(jì)實(shí)際扭矩百分比、排氣溫度、PN、CO2和NOx排放的瞬態(tài)結(jié)果，圖17和圖18 分別給出了1 輛國(guó)Ⅴ和1 輛國(guó)Ⅵ車輛在PEMS試驗(yàn)中的PN 和NOx排放瞬態(tài)曲線。累計(jì)實(shí)際扭矩百分比為通過(guò)OBD 讀取的實(shí)際扭矩百分比值隨著時(shí)間（1 Hz）累計(jì)的結(jié)果。排氣溫度為PEMS 設(shè)備使用的排氣流量計(jì)上排溫傳感器記錄的溫度結(jié)果，排氣流量計(jì)與車輛排氣出口相連。

圖17 國(guó)Ⅴ重型車不同載荷比例條件下的瞬態(tài)排放對(duì)比

圖18 國(guó)Ⅵ重型車不同載荷比例條件下的瞬態(tài)排放對(duì)比

瞬態(tài)結(jié)果表明，在6 種載荷比例條件下國(guó)Ⅴ車輛進(jìn)行PEMS 試驗(yàn)時(shí)，車輛的車速曲線基本相似，而隨著載荷比例的增大，發(fā)動(dòng)機(jī)的累計(jì)實(shí)際扭矩百分比也逐漸增加，說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)工作在更高的負(fù)荷工況，而發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度也有增加的趨勢(shì)。圖17 給出的PN 和NOx瞬態(tài)排放顯示，2 種污染物在不同的載荷條件下瞬態(tài)排放曲線基本相似，只是在排放峰值水平上有所差異，特別是高載荷比例時(shí)最后的高速階段出現(xiàn)很高的PN 峰值（見(jiàn)圖17a），以及低載荷比例時(shí)最初的市區(qū)階段出現(xiàn)較高的NOx峰值（見(jiàn)圖17b）。

與國(guó)Ⅴ車輛結(jié)果相比，國(guó)Ⅵ車輛的車速、累計(jì)實(shí)際扭矩百分比、排氣溫度和CO2瞬態(tài)排放結(jié)果得到相同的結(jié)論。從圖18a 中可以看出，由于有DPF 后處理的轉(zhuǎn)換作用，國(guó)Ⅵ車輛的PN 瞬態(tài)排放遠(yuǎn)低于國(guó)Ⅴ車輛，大部分試驗(yàn)時(shí)間都維持在很低的水平，只有在高載荷比例條件時(shí)，在最初的市區(qū)階段和最后的高速階段出現(xiàn)了很高的PN 峰值，這就造成了高載荷比例時(shí)國(guó)Ⅵ車輛單位行駛里程PN 排放的增加。在高載荷比例高速階段，由于排氣溫度升高和排氣流量增加，在柴油機(jī)微粒捕集器（DPF）上發(fā)生的被動(dòng)再生過(guò)程明顯加劇，PN 排放量形成峰值。圖18b 顯示，催化還原催化器（SCR）后處理有很高的轉(zhuǎn)換效率，國(guó)Ⅵ車輛的NOx瞬態(tài)排放在大部分的PEMS 試驗(yàn)過(guò)程中維持在很低的排放水平，只是在最初的市區(qū)階段有較大的NOx排放峰值，而高載荷比例時(shí)NOx排放峰值高于低載荷比例，與高載荷比例時(shí)國(guó)Ⅵ車輛單位行駛里程N(yùn)Ox排放增加的趨勢(shì)相符。

3 結(jié) 論

不同排放標(biāo)準(zhǔn)要求的重型車實(shí)際道路工況排放測(cè)試結(jié)果表明，載荷比例對(duì)不同污染物排放的影響程度隨著計(jì)算處理方法（單位行駛里程排放、單位行駛里程·車輛質(zhì)量排放、單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功排放）的不同，結(jié)果差異較大。

在不同載荷比例條件下各污染物的單位行駛里程排放規(guī)律不明顯。行駛相同的里程時(shí)，載荷比例越大的國(guó)Ⅵ重型車，單位質(zhì)量整車的PN 排放水平越高，CO、CO2和NOx排放水平越低。隨著載荷比例的增大，國(guó)Ⅵ重型車單位發(fā)動(dòng)機(jī)做功的PN 和NOx排放增加，CO2排放不變，CO 排放降低。

在高載荷比例條件時(shí)，國(guó)Ⅵ車輛單位行駛里程PN排放增加，原因是國(guó)Ⅵ車輛在最初的市區(qū)階段和最后的高速階段由于排氣溫度升高和排氣流量增加，在柴油機(jī)微粒捕集器(DPF)上發(fā)生的被動(dòng)再生過(guò)程明顯加劇，出現(xiàn)了很高的PN 峰值。