汽油发动机汽车排放的工况法测试的研究与应用

    孟宁

    摘 要：汽车污染问题成为了备受关注的重要问题，为了能够对汽车排放问题进行有效解决，就需要对汽车自身污染物的排放进行明确测试，以对相应解决方案进行制定。本文对汽车排放工况法进行介绍，对汽油发动机汽车工况法测试的重要性以及应用进行探讨。

    关键词：汽油发动机；汽车排放；工况法测试；研究应用

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

    随着机动车数量的持续上升，人们的生活环境、空气质量受到了严重破坏。而我国大部分地区出现了严重的雾霾天气，空气中悬浮颗粒物含量增多。为了能够降低机动车辆尾气对空气的污染程度，就需要对车辆管理进行有效强化。同时国家相关部门对简易工况法进行了制定，能够对汽车在行驶中的排放状况进行更为科学的模拟，有利于采用有效方法对排放污染进行控制。

    1 汽车排放的危害成分

    汽车尾气中主要的污染成分有：①一氧化碳。其俗称煤气，被吸入人体之后，会使身体因为缺氧出现头疼、头晕、呕吐等症状，严重的甚至会出现死亡；②碳氢化合物。只有在具备很高浓度的情况下，才能够对人体造成影响，通常情况下没有什么作用。但是碳氢化合物却是生成光化学烟雾的关键成分；③氮氧化合物。是一种褐色有臭味的气体，一旦被吸入人体，就会在肺胞中形成亚硝酸以及硝酸，进而对肺组织造成强烈刺激，能够在一定程度上引起组织缺氧状况。同时它不仅会对人体健康造成严重影响，而且还会对大自然中的相应植物产生毒害；④硫化物。其主要成分就是二氧化硫，不仅会对人体健康造成损害，还是引起酸雨的关键成分；⑤铅化合物。以颗粒状排入大气中，当在人体中积累到一定量时，铅会对红血球的生长造成阻碍，导致心、肺等器官出现病变，在侵入大脑之后，就会引起头疼状况；⑥颗粒物。尤其是细微的颗粒物对人体健康有着十分不利的影响，在其进入肺的最深部，可能会对相应的呼吸系统疾病进行引发或者是加重；⑦二氧化碳。如果大气中二氧化碳的含量不断上升，因为其具备对红外线辐射进行吸收的作用，导致温室效应的产生、全球气温不断上升、冰川溶化、海平面上升，从而使生态环境受到严重破坏。所以需要对汽车排放进行有效控制，以显著提升大气质量，对生态环境进行有效保护，为人类、动物、植物创造良好的生存环境。

    2 工况法测试及其重要性

    工况法就是利用常用工况模型对汽车燃油、排放等性能进行检测与测量的方法。对用车进行检测时，需要将车辆置于底盘测功机上，而驱动轮会带动滚筒进行转动，所以车辆需要以规定速度在装置的滚筒上行驶。在检测之前底盘测功机会依照相关标准对滚筒、驱动轮施加一定负荷，以对道路阻力进行有效模拟，车辆以规定速度，通过对阻力的有效克服，走完试验工况，并对汽车尾气中所含有的污染物量进行测量。与新车检测相比，设备、仪器都有所简化，测试所用时间比较短，所以被称为用车尾气检测的简易工况法。

    随着私家车数量的持续增长，车辆所排放的有害气体也不断增多，不仅造成了空气、环境的严重污染，还对人们的身体健康造成了严重危害。所以由保护大气环境以及人体健康方面而言，对汽车尾气污染进行治理与控制是十分重要与迫切的。而汽车排放工况法是一种动态的检测方法，有利于对汽车在行驶状态中所排放的有害污染物质进行检测，同时工况法还可以对安装有三元催化转化器、电子燃油喷射系统的汽车进行检测。而工况法所具备的优势包括：第一，不会受到车型、排量的影响，能够对汽车自身所具备的排放情况进行更为客观性的评定；第二，在检测过程中不需要使用过多的仪器设备；第三，能够对汽车尾气中污染物的含量进行准确测定；第四，能够对检测时间进行有效节省。

    3 工况法测试的研究与应用

    3.1 简易稳态工况检测法

    简易稳态工况检测法就是一种稳态的加载测试，检测时稳态符合就是以汽车在FTP工况的情况下，以每秒1.47米的最大速度加速时所获取的载荷为依据，并通过相应比例确定的。简易稳态工况检测法对所使用的仪器、设备没有太高要求，而所使用的电祸流加载器，其吸收扭矩有着响应速度慢、非线性等特点。以相关排放标准为依据，简易稳态工况检测法在底盘测功机上的测试运转循环由ASM5025和ASM2540 两个工况组成。利用简易稳态工况检测法开展测试，选取一辆越野型轿车以及一辆货运小车为测试对象，轿车具备较好的动力性，货运小车具备较差车况，相关操作都比较困难；图1是轿车的工况控制测试曲线，图中位置C代表从加速段向着稳态段进行过渡，位置B代表正在进行简易稳态工况检测法ASM5025，位置A代表工况由检测法ASM5025向着检测法ASM2540进行过渡。图2是货运车的工况控制测试曲线，图中只是对实际测试的驱动力以及速度曲线进行标明，只能够对此次操作中控制器产生的影响以及在速度变化状况下稳态段加载进行说明。

    由图1中可以看出，在各个工况的加速階段、稳速阶段中实际加载针对确定的扭矩曲线具备良好的跟踪性能。图中A处进行了换挡，由此可以看出，与操作有着良好配合，自适应控制可以对此变化进行快速跟踪，过渡过程十分平稳。图中B处车辆通过了相应的波动过程，而随着车速出现变化，负载设定也出现了相应变化。但是在图中C处超出了稳态设定值所具备的超调量，在利用设计过渡区进行完成时，发现过渡越来越平稳。对稳态段所具备的加载进行观察，相对应的PID有着较强的跟随性，能够得到十分精确的稳定效果。而由图2中可以看出，在加速阶段车辆速度有着十分频繁的波动，并且过渡阶段的时间比较长。同时在稳态阶段其速度也有着明显波动。此外，通过相应分析之后发现，货运车因为动力性比较差，系统加载出现的变化率比较小，所以不需要过渡区的相关控制。

    3.2 简易瞬态工况检测法

    本文在汽车总量分析系统的基础上对简易瞬态工况检测法进行研究，而总量分析系统可以对车辆的排放总量进行有效测量，能够更好的对尾气所具备的污染程度进行评价。简易瞬态工况法测试就是把车辆的驱动轮放于底盘测功机上，并依照规定进行循环行驶，进而让车辆所具备的排放量近于在道路上的实际行驶状况，通过对分析仪的应用，可以对车辆的实际排放量进行分析，在混合稀释之后对稀释比进行计算，然后对结果进行分析。由检测结果得出，简易瞬态工况法检测所得到的结果和FTP检测结果具备十分明显的相关性，并且费用较低。以一辆质量为1520千克的车辆以及一辆质量为1140千克的车辆为研究对象。由电惯量对车辆所具备的设定基准质量以及底盘测功机所具备的基础惯量两者的差进行模拟，测试台的基础惯量是902千克。在进行测试的过程中，需要对车速进行记录，对扭矩信号进行加载，对系统所具备的控制性能进行确切检验。

    测试结果见图3与图4。通过对测试结果的有效分析可以看出，在测试过程中，加速区段加载和设定具备较高的一致性，由此可以说明惯量模拟具备很高的精确度，也就说简易瞬态工况检测法的工况模拟有着很高精度。而在减速区段，负载忽然降低，而控制系统是逐渐下降，这表明设计有着很高的有效性，并对电祸流所具备的响应慢特点进行凸显。此外，在11-15秒过程中，因为有着最大的加速度，所以加载可能出现超调状况。

    4 结束语

    本文对通过对简易稳态、瞬态两种工况测试法的论述与比较分析，说明两种工况测试法都具备较强的可行性，都适用于对汽油发动机汽车排放的检测，同时对降低大气、环境污染有着十分重要的作用，可以为人们的身体健康提供有力保障。

    参考文献：

    [1]尚连生.我国汽油车尾气检测方法的比较分析[J].中小企业管理与科技，2015（02）：211-212.