淺析整車排放試驗室試運行

盧浩宜

淺析整車排放試驗室試運行

盧浩宜

（廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣東 廣州 511434）

文章論述了新建整車排放試驗室試運行階段驗證項目。從設備基本功能、動態測試驗證、設備核查驗證、比對試驗驗證等各個方面進行相關的闡述，以此為該類新建試驗室的試運行驗證工作提供參考。

新建整車排放試驗室；試運行驗證

前言

隨著國內排放法規的更新加嚴，到2020年7月1日起，將正式實施的中國國六排放標準（以下簡稱為“國六”），相比目前實施的國五排放標準，“國六”排放標準的各種氣態污染物排放限值下降幅度達到33%至50%，并增加了N20排放污染物及汽油車顆粒物數量（PN）的測量，低溫排放增加了對NOx排放污染物的測量。“國六”排放標準更為嚴格的排放限值及新增的污染物測量項目，對排放分析設備的測量要求也越高。整車級排放試驗室的建立可作為應對新的排放法規測量要求的一種方式。

試驗室的建設由土建、設備安裝、調試及試運行四個階段組成。試運行階段主要圍繞設備技術協議書開展設備性能驗證，從而驗證調試效果是否達到驗收要求。并通過排放標準《GB 18352.6-2016輕型汽車污染物排放限值及測量方法》中設備要求對試驗室設備進行核查驗證，判定設備是否滿足標準要求[1]。并引用《GB/T 28043-2011利用實驗室間比對進行能力驗證的統計方法》中的統計方法及《CNAS-GL02能力驗證結果的統計處理和能力評價指南》的能力評價對試驗室測試結果比對分析判定，驗證數據有效性[3-4]。

1 整車級國六排放試驗室設備組成及功能

1.1 設備組成

整車級國六排放試驗室采用AVL排放測試底盤測功機、WEISS環境模擬試驗倉、HORIBA超低排放測試分析系統組成。超低排放測試分析系統由普通量程分析單元、超低量程分析單元、N2O排放分析單元、顆粒取樣單元、固體顆粒物計數系統、定容取樣系統、稀釋空氣凈化系統、氣象站組成。排放測試底盤測功機采用四驅底盤測功機。環境模擬試驗倉由溫濕度模擬系統、日照模擬系統、廢氣排出及新風補償系統、安全報警及消防系統組成。

1.2 基本功能

超低排放測試分析系統用于收集及分析汽車排放尾氣污染物。排放測試底盤測功機用于車輛工況法排放試驗、燃油經濟性試驗過程中車輛道路行駛阻力的模擬。環境模擬試驗倉提供了試驗工況運行的環境模擬條件，包括溫度、濕度、大氣壓力、光照強度等。

2 試驗室試運行驗證的目的

整車級排放試驗室的建立需要不同的設備供應商提供的多種設備集合而成，多種設備同時運行才能實現其試驗功能。在調試階段，各個設備供應商主要根據設備技術協議書制定的要求，對設備各項功能及性能指標進行調試。所以設備調試結束后，進入試運行階段，制定驗證項目，可作為調試效果的評價指標，為終驗收提供質量依據。

整車級排放試驗室的建立，對設備的選型及設備性能指標等，國家排放法規中都有不同的要求，對排放測試底盤測功機的力測量系統、速度測量系統、滑行阻力誤差，排放分析系統的分析過程及環境模擬試驗倉的環境控制精度等都有明確的標準指標要求。

整車級排放試驗室作為汽車產品開發過程中對排放尾氣污染物檢測的重要工具，在排放法規試驗項目中，為了確保測試結果的有效性，在試驗室試運行驗證中，試驗室開展比對驗證，也是對試驗室自身測評的重要有效手段。

3 驗證項目策劃依據

3.1 功能性驗證

通過試運行，驗證設備自身基本功能性是否滿足試驗要求。

3.2 可靠性、穩定性驗證

通過試運行，驗證試驗室多種設備集成運行過程中，設備性能是否可靠，設定條件是否穩定，達到滿足技術指標要求。

3.3 標準項驗證

試運行期間，依據相關法規標準，開展設備核查，驗證是否滿足技術指標要求。

3.4 比對驗證

采集排放試驗數據，通過不同試驗室間數據比對，驗證數據有效性。

4 試驗室試運行驗證準備工作

準備工作的目的在于通過設備培訓，掌握設備操作技能。并對設備相關技術資料及試驗相關法規標準的熟悉，掌握設備基本參數、性能指標、試驗項目要求等。制定試運行驗證項目，編制試運行管理計劃，以便更好的把控試運行驗證工作。

圖1 準備工作流程圖

5.1 試運行驗證項目及主要內容

5.1.1 設備基本功能驗證

汽車底盤測功機是目前汽車研發機構用于在室內模擬車輛在道路上行駛工況阻力的設備，精確的模擬車輛在道路上受到的各種力作為底盤測功機的基本功能，實現了在底盤測功機上開展整車類試驗的道路阻力模擬作用。車輛在底盤測功機上的模擬加載阻力通過滑行試驗獲得。（表1所示滑行試驗主要內容）

表1 整車滑行驗證主要內容

環境模擬試驗倉主要功能用于模擬試驗環境條件。溫濕度環境模擬系統作為實現試驗環境條件的重要系統，溫濕度控制精度的穩定性直接關系到試驗倉的性能優劣及試驗環境條件的精確控制。（圖2所示溫濕度靜態驗證流程圖）

溫濕度靜態驗證，是驗證其基本功能的關健，溫濕度點的設定主要圍繞相關試驗標準模擬環境條件及設備溫濕度模擬范圍。靜態狀態下，試驗倉內不存在影響溫濕度波動的關健因素，例如實際試驗中車輛熱負荷的影響，為了更好的驗證其穩定性能，在試運行驗證中開展實車動態測試驗證。

排放分析系統用于采集及分析汽車排放尾氣污染物，工況法排放測試分析作為排放分析系統的基本功能，在試運行階段應開展實車試驗分析驗證。通過實車工況法排放試驗，試驗流程及條件均按照標準規定嚴格控制，采集排放分析系統分析結果，引用統計量方法對分析結果進行處理分析判定，驗證試驗室自身設備測試結果的穩定性，通過自身測試結果的驗證，發現是否存在異常值，剔除無效值后，再開展多次試驗驗證，直到測試結果無異常值。

5.1.2 統計量方法

式中：

L=污染物限值的自然對數；

Xi =第i次測量的某種污染物測量值的自然對數；

S=生產標準偏差的估計值（測量值取自然對數后）；

n=試驗次數。

以3次試驗結果計算分析，統計量的計算結果判定參照GB18352.5-2013中表MA.1的臨界值。

5.2 動態測試驗證

在試運行驗證中，除了對設備基本功能的驗證，對各設備的集成運行穩定性/可靠性驗證也非常重要。在實際試驗中，由于不同的試驗對多種設備之間的集成應用及環境條件有著不同的要求，開展多種設備動態測試驗證，可及時發現問題評價試驗室調試效果，反饋供應商進行整改。

5.2.1 底盤測功機及排放分析儀（表2所示動態測試驗證內容）

表2 動態測試驗證內容一覽表

5.2.2 環境模擬試驗倉動態測試驗證

表3 常溫工況

表4 低溫工況

表5 高溫工況

環境模擬試驗倉實車動態測試可分為常溫工況、低溫工況、高溫工況三種環境模擬狀態進行驗證，設定的環境條件、車速、坡度、日照、運行時間、控制精度范圍等主要依據相關試驗標準參考設定，以不同的工況及驗證條件設置來檢驗動態測試下設備的控制精度性能。（表3、4、5所示環境模擬試驗倉動態測試驗證內容）

5.3 設備核查驗證

汽車類試驗室的建立，在設備選擇上不同于普通的生產設備，以排放試驗室的建立為例，在設備選型上需要依據排放法規綜合考慮技術指標、性能、配置等不同要求。所以在設備調試過程中除了滿足設備技術協議要求外，依據排放法規的設備標準要求對設備的核查驗證也至關重要，即關系到測試數據的有效性，也直接影響設備的性能穩定性。所以在試驗室試運行驗證階段，依據相關標準開展設備核查驗證。（主要內容詳見-流程圖）

5.3.1 底盤測功機核查驗證

圖3 設備核查內容-流程圖

5.3.2 排放測試分析系統核查驗證

圖4 設備核查內容-流程圖

5.4 比對試驗驗證

為了確保測試結果的有效性，試驗室試運行驗證中，對試驗室開展比對驗證也是對試驗室自身測評的重要有效手段。通常的比對方式有人員比對、設備比對、測試方法比對及不同試驗室間比對等多種形式，選擇開展比對驗證。

目前輕型汽車排放試驗室對比對試驗項目通常采用排放標準法規I型試驗項目（常溫下冷起動后排氣污染物排放試驗）作為比對項。對此新建整車級排放試驗室比對試驗項目可依據新GB 18352.6-2016輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）I型試驗項目開展不同試驗室間比對驗證，試驗流程及條件均按照標準規定嚴格控制。

比對試驗的驗證分析可運用不同統計方法進行處理分析判定。多個試驗室間結果統計分析比對驗證，目前常用的有多種方法，例如標準偏差分析、均值比對方法、穩健的Z比分數統計法等。本文引用穩健的Z比分數統計方法作為不同試驗室間結果比對驗證方法。

穩健Z比分數統計法運用基于穩健的Z比分數統計法對測試結果進行計算統計，計算公式如下：

式中：

X：第i個參加比對試驗室的結果（i=A，B，C）

*：指定值（參加者結果的穩健平均值）

*：能力標準偏差（參加者結果的穩健標準偏差）

試驗室Z比分數判定

|Z|≤2，測試結果為滿意

2＜|Z|＜3，測試結果為可疑

|Z|≥3，表明“不滿意”，產生措施信號。

當判定結果表明“可疑”及“不滿意”時，則由比對試驗室及參比試驗室對結果進行分析整改，并重新開展比對試驗驗證。

6 結語

整車級排放試驗室的建立經過土建施工、設備安裝、現場調試等一系列工程階段后，進入試運行驗證階段。試驗室在組成上需要多種設備的綜合運用。在試驗中即要保證其控制精度滿足要求，也要保證其設備性能滿足標準要求且試驗過程正常運行。綜上所述，將試運行驗證工作分為設備基本功能、動態測試、設備核查、比對試驗等四個階段進行驗證工作，此驗證過程的設定，使設備最基本的功能及在實際動態試驗中的控制精度得到驗證，保證了正常開展排放試驗的要求。再者通過標準項的設備驗證，使設備達到符合標準的技術要求，最后通過自身及與外界不同試驗室的試驗比對驗證，保證了其試驗室測試結果的有效性，最終滿足驗收要求。

[1] 中華人民共和國環境保護部,國家質量監督檢驗檢疫總局.輕型汽車污染物排放限值及測量方法(中國第六階段):GB 18352.6- 2016[S].北京:中國標準出版社,2016.

[2] 中華人民共和國環境保護部,國家質量監督檢驗檢疫總局.輕型汽車污染物排放限值及測量方法(中國第五階段):GB 18352.5- 2013[S].北京:中國標準出版社,2013.

[3] CNAS-GL02能力驗證結果的統計處理和能力評價指南.

[4] GB/T 28043-2011利用實驗室間比對進行能力驗證的統計方法.

Analysis on the trial operation of the vehicle emission test room

Lu Haoyi

( Guangzhou Automobile Group Co., Ltd., Automotive Engineering Institute, Guangdong Guangzhou 511434 )

This paper discusses the verification project of the trial run phase of the new vehicle emission test room. The relevant methods were elaborated and analyzed from the basic functions of the equipment, dynamic test verification, equipment verification and comparison test verification, etc., which provided reference for the trial operation verification of this new laboratory.

New vehicle emission test room;Trial run verification

U473.9

A

1671-7988(2019)13-71-04

U473.9

A

1671-7988(2019)13-71-04

盧浩宜，就職于廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.13.025