重型整车排放测试方法相关性分析
李伟
摘? ?要：为了解读重型整车排放测试方法的相关性，对样车分别进行了道路与转毂试验研究。结果发现，在道路试验中，发动机运行工况位点较广泛分布，基本上囊括了转毂试验对应的运行工况;不管是在稳态还是瞬态工况中，道路与转毂2种试验的运行时间比例分布规律大体符合相关规范标准;在稳态工况下样车排放量都体现为市区工况最高，可能是因为在该种工况下，车辆行驶速度偏低，排气温度不符合SCR标准，以致NOx的排放量较高。
关键词：重型整车;排放测试方法;相关性
中图分类号：U467? ? ? ? 文献标志码：A
针对重型车污染物排放量的判断仅仅是以发动机排放性能为基础进行的，而没有重视对整车排放量的考察，以致车辆现实运行期间污染物排放量和发动机检测结果间存在较大差异。为了实现对重型整车现实运行期间排放量的精准判别，国家已出台相关标准要求，提出了对以上指标测定的方法——道路法和转毂法。
1 试验设备与方案
1.1 样车
样车为 2辆欧Ⅵ城市客车与货车，样车1是M3类，样车2是N2类，样车1、2的基本参数具体见相应的使用说明书。
1.2 试验设备
道路试验选用了由AVL公司制造的M.O.V.E型车载排放检测设施，其功能是检测车辆行驶期间尾气排放量;转毂试验中采用德国MAHA公司制造的重型转毂上部进行。
在试验研究期间，采用拟化车辆在现实道路行驶期间所承受的行驶阻力与道路载荷的形式，检测车辆运行期间的工况与污染物排放属性。
1.3方案
在试验研究正式开始之前，需要对样车进行预热处理，其目的是减少其冷启动时对尾气排放量检测结果精度形成的影响。将便携式车载排放测试系统（PEMS）安固在车厢中，以防车辆运行期间因振动、碰撞等而使测量结果出现偏差。选择一段路面状况较优良、车辆运行量较少的路线进行道路试验。道路试验中样车1试验时间、平均速度、最高车速依次为6 737 s、38.6㎞/h、71.6㎞/h，样车2为9 825 s、47.7㎞/h、89.9㎞/h;在转毂试验中样车1试验时间、平均速度、最高车速依次为7 155 s、38.3㎞/h、71.4㎞/h，样车2以上3项指标对应值分别为7 240 s、41.4㎞/h、89.2㎞/h。
2 试验结果
2.1 工况相关性分析
2.1.1 发动机
两组试验的发动机工况点在非循环工况（WNTE）区内外均有分布，在WNTE区内，道路试验发动机工况点分布呈现出分散性，工况点大体集中于发动机高速运转范畴中;转毂试验工况点分布较集中化，其多数集中在中低转速范畴。对两组试验发动机工况进行对比，发现道路试验中样车行驶工况覆盖范畴更广，基本上囊括了C-WTVC循环的大多数工况点。
2.1.2 运行工况
两试验样车装载载荷都是满载，并且转毂试验都进行4次C-WTVC循环检测。对两组试验测试工况的主要参数进行分析后发现，尽管样车1、2在两组试验中的试验循环及时间有别，但显示两种测试方法所检测到的车辆速度均值与最高值基本无差异。在道路试验中，样车1、2在高车速工况下的运行时间所占比重相对较大，在转毂试验中，两样车在低速与高速工况下的运行时间相对较长。两组试驗结果均证实：在不同的工况下的运行时间比例虽然存在差异，但样车在市区、市郊及高速工况下的运行时间配置比例大体符合国六标准对M3、N2类车的运行时间比例配置要求。
2.2 排放相关性分析
样车1在道路试验中试验里程、NOx比排放、平均转速、平均转矩、平均排气温度依次为70.7 km、0.19[g（km·h）-1]、1 238.1（r·min）-1、284.1（N·m）、198℃，在转毂试验中分别为76.1 km、0.34[g（km·h）-1]、1 236.6（r·min）-1、230.5（N·m）、214.1℃;样车2在道路试验中试验里程、NOx比排放、平均转速、平均转矩、平均排气温度分别为130.5 km、0.06[g（km·h）-1]、1 550.4（r·min）-1、140.8（N·m）、198.9℃，在转毂试验中为83.3 km、0.12[g（km·h）-1]、1 220.5（r·min）-1、143.7（N·m）、192.8℃。对数据进行分析，尽管两样车的NOx排放均符合排放限值的有关规定，但经过对比分析，在两组试验中，道路试验中样车排放量均少于转毂试验，其中样车1在道路试验中的排放比转毂试验低45.4%，样车2为54.4%。对以上差异性进行分析，可能是由于在发动机平均转速与转矩均高于转毂试验，发动机做功相对较多，负荷较大，所排放气体温度偏高，进而提升了SCR对NOx的转化率，降低了NOx排放量所致。
在两组试验中，样车1在市区行驶过程中对NOx排放贡献率较高，道路、转毂试验在市区中NOx排放量在试验总排放量中所占比例分别为56.9%、67.3%。对其成因进行分析，可能是由于车辆在市区运行过程中，发动机始终处于低速运行区域，并且车辆的平均车速与排气温度均处于较低水平，对SCR的工作条件形成一定的约束作用，从而造成NOx的排放量相对较高。
对样车1 存在不同工况下平均排气温度进行分析，在道路试验中，市区、市郊内样车排气温度对应的平均值均大于转毂试验，市区工况下温度形成的差异区别更大。这导致道路试验内SCR在市区中运作时间有拖延，这有益于提高系统对NOx的转化量，排放量有降低趋势。
在两组试验中样车2的NOx排放量有增加趋势，道路、转毂试验中NOx排放量在总排放量中所占比例分别为89.5%、85.4%。在市区工况下，车辆排气温值相对较低，样车2运行的大部分时间均不能符合SCR的作业需求，这是造成样车在该工况下NOx排放量较高的主要原因之一。
对2组试验结果进行分析后发现，和转毂试验相比较，道路试验在市区与高速工况下NOx排放比例相对更高，在30 km/h～40 km/h工况下NOx排放所在比例最高。这可能是在道路试验中，在市区与高速工况车辆运行时排气温度显著低于转毂试验，以致道路试验时2种工况下SCR的还原率有降低的趋势，NOx排放量较大。
3 结论
道路试验中车辆行驶工况涉及的范畴相对广泛，大体上将C-WTVC的大部分工况点涵盖其中。当样车在道路、转毂试验中运行状态相对平稳时候，运转时间比例差异较为明显，但是对应的运行时间比例大体上能符合相关标准要求。 样车不管是在哪种试验中，加速、减速状态下的运行时间较长，在运行整体时间中所占比例>70%。在两组试验内，市区工况对NOx排放贡献率提出的要求均相对较高。究其原因可能是因为在该种工况下，车辆行驶速度偏低，排气温度不符合SCR标准，以致NOx的排放量较高。
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