京Ⅴ輕型汽油車排放測試影響因素的研究

秦宏宇，陸紅雨，鮑曉峰，王益民，郭紅松

（1.中國汽車技術研究中心，天津 300300；2.中國環境科學研究院，北京 100012）

隨著我國汽車保有量的不斷增長，汽車排放污染已經成為一個日益突出的問題。為緩減環境壓力，我國相繼出臺了一系列汽車污染物排放標準［1］。目前，我國已經施行國Ⅳ排放標準，從2013年2月1日起，北京已正式實施京Ⅴ排放標準，將氮氧化物排放限值進一步降低，并首次規定了直噴汽油車的PM排放限值。汽車污染物排放標準的不斷加嚴對汽車排放測試及測試的準確度提出了更高要求［2］，因此，分析研究各種影響排放測試的因素顯得極其重要。

影響車輛排放測試的因素有很多，如試驗環境溫度和濕度、駕駛員的操作、浸車時間、車輛阻力設定方式選擇等，這些因素中有些是可以進行人為控制的，如環境溫度、濕度和浸車時間，但有些因素的影響是無法避免的，如駕駛員的變化、車輛阻力設定方式的選擇。本研究對阻力方式設定和駕駛員對京Ⅴ輕型汽油車排放測試的影響進行了研究。

1 試驗方案

1.1 不同阻力設定方式下的排放試驗

選取1臺基準質量為1 360kg，排量為1.6L，符合京Ⅴ排放標準的輕型自然吸氣汽油車進行排放測試。試驗在底盤測功機上進行，采用 MEXA－7200H排放分析儀對收集到的尾氣進行分析。底盤測功機和排放分析儀在試驗前均進行了標定。

首先按照《輕型汽車（點燃式）污染物排放限值及測量方法（北京Ⅴ階段）》中規定的查表法對車輛進行阻力設定，按照Ⅰ型試驗的工況循環［3］對其進行排放測試。然后采用法規中規定的滑行法對該車輛進行阻力設定，再次進行排放測試。試驗前均對車輛進行預處理，兩次試驗過程中的試驗室溫度、濕度、駕駛員及浸車時間等試驗條件均保持一致，分析阻力設定方式對車輛排放測試的影響。京Ⅴ排放標準要求對缸內直噴汽油車進行PM排放量測試，但在以往的工作中發現阻力設定方式對PM排放的影響規律性不是很明顯，還有待在今后的工作中進一步研究，因此，在研究阻力設定方式對排放的影響時沒有對PM排放進行測試，選擇了更為普遍的多點電噴汽油車進行排放測試。

1.2 不同駕駛員操作下的排放試驗

選取了1臺基準質量為1 700kg、排量為2.0L、符合京Ⅴ排放標準的輕型缸內直噴汽油車，按照《輕型汽車（點燃式）污染物排放限值及測量方法（北京Ⅴ階段）》對其進行排放測試。試驗用底盤測功機、排放分析儀及二者的標定程序同第1.1節。

按照滑行法對該車輛進行阻力設定，在其他試驗條件均保持一致的情況下，選用兩位駕駛員分別對其進行排放測試，分析駕駛員對車輛排放測試的影響。考慮到駕駛員因素對PM排放的影響，選擇了京Ⅴ標準中要求測試PM排放的缸內直噴汽油車進行排放測試。

2 結果與討論

2.1 阻力設定方式對排放測試的影響

試驗車輛采用的阻力設定方式見圖1。從圖1可以看出，按照查表法和滑行法設定的車輛阻力是不同的，在車速較低的情況下，按照兩種方法設定的阻力大小較為接近，隨著車速的不斷增加，兩種方法設定的阻力差距不斷增大，在車速較高的市郊工況，按照查表法設定的阻力遠大于滑行法，當車速為120km／h時，前者比后者大41.2%。

試驗車輛在查表法和滑行法阻力設定方式下的排放結果見表1。

表1 兩種阻力設定方法下的排放結果

從表1可以看出，查表法設定阻力時的排放結果高于滑行法。按照查表法設定阻力時，THC，CO，NOx，CO2和NMHC排放結果比滑行法分別高25%，41.5%，9.1%，9.4%和32.4%。在市區工況，查表法阻力設定方式下的THC，CO，CO2和NMHC排放結果比滑行法分別高20%，37.6%，3.6%和22.2%，而NOx排放值相同；在市郊工況，查表法阻力設定方式下的THC和NMHC排放結果遠高于滑行法，CO和CO2排放結果比滑行法分別高75%和14.3%，NOx排放值相同。分析認為，在車速較低的市區工況，阻力差別不大，兩種阻力設定方法下的排放結果差別較小。但在市郊工況，阻力差別較大，排放結果具有較大的差異，按照查表法設定阻力時的排放結果明顯高于滑行法，綜合排放水平的高低主要是由市郊階段的阻力差別導致的［4］。

試驗車輛按照查表法和滑行法設定阻力時的THC瞬態排放見圖2。從圖2可以看出，在完整的Ⅰ型試驗工況循環內，隨著時間的變化，兩種阻力下的THC體積分數變化基本保持一致。從整體上來看，查表法阻力下產生的THC排放峰值要高于滑行法。為了更加清晰地看到兩種阻力下的排放差別，分別選取了低速工況（15～25s）和高速工況（1 048～1 078s）進行分析，結果見圖3。從圖3可以看出，在15～25s的低速工況，兩種阻力下車輛的THC排放值相差較小；在1 048～1 078s的高速工況，兩種阻力下的THC體積分數差別明顯，在1 068s時查表法設定阻力下的排放值是滑行法的2倍。

圖4和圖5分別示出兩種阻力設定方式下的CO瞬態排放和低速工況、高速工況排放。從圖中可以看出，阻力設定方式對CO排放的影響與THC基本一致。

2.2 駕駛員對排放測試的影響

表2列出不同駕駛員操作下的試驗車輛排放結果。從表2可以看出，對于同一臺車，在其他試驗條件均保持一致的情況下，駕駛員不同對測試結果具有一定程度的影響。在駕駛員1的操作下，THC，NMHC和PM排放值均高于駕駛員2，而CO和NOx排放值則低于駕駛員2，CO2排放基本沒有變化。在各類污染物中，變化較大的是CO和THC，駕駛員2操作下的CO排放結果比駕駛員1高16.7%，THC 排放則低 12.1%；變化較小的是NOx，NMHC和PM，駕駛員2操作下的NOx排放結果比駕駛員1高7.1%，NMHC和PM則分別低6.7%和7.5%。

圖6示出2名駕駛員操作下的CO瞬態排放。從圖6可以看出，CO排放主要集中于試驗起始工況和高速工況，試驗開始后產生的第一個CO排放峰值差別很大，其他工況的排放差別不大。

圖7示出試驗開始后12～17s車速的變化情況及CO瞬態排放結果。從圖7可以看出，2名駕駛員的駕駛習慣不太相同，駕駛員1在試驗車輛加速過程中速度穩定上升，速度曲線較為平滑，而駕駛員2在車輛加速過程中速度不是很穩定，在標準允許的誤差范圍內來回波動，速度曲線較為曲折。駕駛員2操作下的試驗車輛的CO排放遠高于駕駛員1，15s時前者的CO瞬間排放值是后者的3倍。分析認為，由于12～17s車輛處于剛起動階段，后處理系統還沒有達到適宜的工作溫度［5－6］，此時車輛污染物的排放量是最高的，駕駛行為對車輛排放的影響也更加明顯。

表2 不同駕駛員操作下的排放結果對比

3 結論

a）按照滑行法設定的車輛阻力一般小于查表法，因此按照滑行法設定阻力時的THC，CO，NOx和NMHC排放結果均低于查表法，此特征在車速較高的市郊工況更為明顯；

b）駕駛員的不同對車輛的排放結果具有一定程度的影響，部分污染物排放結果的差別達到10%以上，瞬時排放結果相差甚至更大；

c）在標準限值不斷加嚴的形勢下，在對試驗車輛進行排放測試時，必須對這些影響車輛排放結果的因素進行充分地分析研究并合理控制，從而準確地獲取車輛真實的排放水平。

［1］ 周 戈.對汽油車排放物及其控制技術的探討［J］.浙江交通職業技術學院學報，2009，10（4）：26－29.

［2］ 彭美春，周桂添，王文濤，等.輕型汽油車工況法排放檢測方法相關性研究［J］.汽車技術，2005（12）：31－34.

［3］ 中國汽車技術研究中心，中國環境科學研究院.DB 11／946—2013 輕型汽車（點燃式）污染物排放限值及測量方法（北京Ⅴ階段）［S］.北京：中國環境科學出版社，2013.

［4］ 閔照源，劉 劍.國Ⅳ輕型汽油車工況法排放測量影響因素的試驗研究［J］.客車技術與研究，2009（4）：42－44.

［5］ 秦宏宇，鮑曉峰，李 凱，等.貴金屬／BaO催化劑上NOx的儲存－還原［J］.環境科學研究，2011（4）：440－445.

［6］ SU Y，Amiridism D.Insitu FTIR studies of the mechanism of NOxstorage and reduction on Pt／Ba／Al2O3catalysts［J］.Catal Today，2004，96（1／2）：31－41.