重型整車排放測試方法相關性分析

李偉

摘? ?要：為了解讀重型整車排放測試方法的相關性，對樣車分別進行了道路與轉轂試驗研究。結果發現，在道路試驗中，發動機運行工況位點較廣泛分布，基本上囊括了轉轂試驗對應的運行工況;不管是在穩態還是瞬態工況中，道路與轉轂2種試驗的運行時間比例分布規律大體符合相關規范標準;在穩態工況下樣車排放量都體現為市區工況最高，可能是因為在該種工況下，車輛行駛速度偏低，排氣溫度不符合SCR標準，以致NOx的排放量較高。

關鍵詞：重型整車;排放測試方法;相關性

中圖分類號：U467? ? ? ? 文獻標志碼：A

針對重型車污染物排放量的判斷僅僅是以發動機排放性能為基礎進行的，而沒有重視對整車排放量的考察，以致車輛現實運行期間污染物排放量和發動機檢測結果間存在較大差異。為了實現對重型整車現實運行期間排放量的精準判別，國家已出臺相關標準要求，提出了對以上指標測定的方法——道路法和轉轂法。

1 試驗設備與方案

1.1 樣車

樣車為 2輛歐Ⅵ城市客車與貨車，樣車1是M3類，樣車2是N2類，樣車1、2的基本參數具體見相應的使用說明書。

1.2 試驗設備

道路試驗選用了由AVL公司制造的M.O.V.E型車載排放檢測設施，其功能是檢測車輛行駛期間尾氣排放量;轉轂試驗中采用德國MAHA公司制造的重型轉轂上部進行。

在試驗研究期間，采用擬化車輛在現實道路行駛期間所承受的行駛阻力與道路載荷的形式，檢測車輛運行期間的工況與污染物排放屬性。

1.3方案

在試驗研究正式開始之前，需要對樣車進行預熱處理，其目的是減少其冷啟動時對尾氣排放量檢測結果精度形成的影響。將便攜式車載排放測試系統（PEMS）安固在車廂中，以防車輛運行期間因振動、碰撞等而使測量結果出現偏差。選擇一段路面狀況較優良、車輛運行量較少的路線進行道路試驗。道路試驗中樣車1試驗時間、平均速度、最高車速依次為6 737 s、38.6㎞/h、71.6㎞/h，樣車2為9 825 s、47.7㎞/h、89.9㎞/h;在轉轂試驗中樣車1試驗時間、平均速度、最高車速依次為7 155 s、38.3㎞/h、71.4㎞/h，樣車2以上3項指標對應值分別為7 240 s、41.4㎞/h、89.2㎞/h。

2 試驗結果

2.1 工況相關性分析

2.1.1 發動機

兩組試驗的發動機工況點在非循環工況（WNTE）區內外均有分布，在WNTE區內，道路試驗發動機工況點分布呈現出分散性，工況點大體集中于發動機高速運轉范疇中;轉轂試驗工況點分布較集中化，其多數集中在中低轉速范疇。對兩組試驗發動機工況進行對比，發現道路試驗中樣車行駛工況覆蓋范疇更廣，基本上囊括了C-WTVC循環的大多數工況點。

2.1.2 運行工況

兩試驗樣車裝載載荷都是滿載，并且轉轂試驗都進行4次C-WTVC循環檢測。對兩組試驗測試工況的主要參數進行分析后發現，盡管樣車1、2在兩組試驗中的試驗循環及時間有別，但顯示兩種測試方法所檢測到的車輛速度均值與最高值基本無差異。在道路試驗中，樣車1、2在高車速工況下的運行時間所占比重相對較大，在轉轂試驗中，兩樣車在低速與高速工況下的運行時間相對較長。兩組試驗結果均證實：在不同的工況下的運行時間比例雖然存在差異，但樣車在市區、市郊及高速工況下的運行時間配置比例大體符合國六標準對M3、N2類車的運行時間比例配置要求。

2.2 排放相關性分析

樣車1在道路試驗中試驗里程、NOx比排放、平均轉速、平均轉矩、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℃，在轉轂試驗中分別為76.1 km、0.34[g（km·h）-1]、1 236.6（r·min）-1、230.5（N·m）、214.1℃;樣車2在道路試驗中試驗里程、NOx比排放、平均轉速、平均轉矩、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℃，在轉轂試驗中為83.3 km、0.12[g（km·h）-1]、1 220.5（r·min）-1、143.7（N·m）、192.8℃。對數據進行分析，盡管兩樣車的NOx排放均符合排放限值的有關規定，但經過對比分析，在兩組試驗中，道路試驗中樣車排放量均少于轉轂試驗，其中樣車1在道路試驗中的排放比轉轂試驗低45.4%，樣車2為54.4%。對以上差異性進行分析，可能是由于在發動機平均轉速與轉矩均高于轉轂試驗，發動機做功相對較多，負荷較大，所排放氣體溫度偏高，進而提升了SCR對NOx的轉化率，降低了NOx排放量所致。

在兩組試驗中，樣車1在市區行駛過程中對NOx排放貢獻率較高，道路、轉轂試驗在市區中NOx排放量在試驗總排放量中所占比例分別為56.9%、67.3%。對其成因進行分析，可能是由于車輛在市區運行過程中，發動機始終處于低速運行區域，并且車輛的平均車速與排氣溫度均處于較低水平，對SCR的工作條件形成一定的約束作用，從而造成NOx的排放量相對較高。

對樣車1 存在不同工況下平均排氣溫度進行分析，在道路試驗中，市區、市郊內樣車排氣溫度對應的平均值均大于轉轂試驗，市區工況下溫度形成的差異區別更大。這導致道路試驗內SCR在市區中運作時間有拖延，這有益于提高系統對NOx的轉化量，排放量有降低趨勢。

在兩組試驗中樣車2的NOx排放量有增加趨勢，道路、轉轂試驗中NOx排放量在總排放量中所占比例分別為89.5%、85.4%。在市區工況下，車輛排氣溫值相對較低，樣車2運行的大部分時間均不能符合SCR的作業需求，這是造成樣車在該工況下NOx排放量較高的主要原因之一。

對2組試驗結果進行分析后發現，和轉轂試驗相比較，道路試驗在市區與高速工況下NOx排放比例相對更高，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中，在市區與高速工況車輛運行時排氣溫度顯著低于轉轂試驗，以致道路試驗時2種工況下SCR的還原率有降低的趨勢，NOx排放量較大。

3 結論

道路試驗中車輛行駛工況涉及的范疇相對廣泛，大體上將C-WTVC的大部分工況點涵蓋其中。當樣車在道路、轉轂試驗中運行狀態相對平穩時候，運轉時間比例差異較為明顯，但是對應的運行時間比例大體上能符合相關標準要求。 樣車不管是在哪種試驗中，加速、減速狀態下的運行時間較長，在運行整體時間中所占比例>70%。在兩組試驗內，市區工況對NOx排放貢獻率提出的要求均相對較高。究其原因可能是因為在該種工況下，車輛行駛速度偏低，排氣溫度不符合SCR標準，以致NOx的排放量較高。

參考文獻

[1]甘偉德.重型汽車道路排放測試與轉鼓排放測試對比[J].客車技術與研究，2019，41（4）：59-62.

[2]馬冬，孟慶斌，谷雪景，等.基于模糊綜合評價法的重型柴油車排放控制技術評價[J].安全與環境學報，2019，19（3）：947-953.

[3]王鳳濱，邸少偉，劉辰.基于底盤測功機重型車排放試驗NO_x不確定度評估[J].小型內燃機與車輛技術，2019，48（3）：60-63.

[4]胡雅璐.重型整車道路法與轉鼓法排放測試比較研究[J].質量與標準化，2018（3）：52-54.

[5]許丹丹，張鐵臣，王長園，等.重型整車排放測試方法相關性研究[J].小型內燃機與車輛技術，2017，46（5）：11-16.