重型整車道路法與轉鼓法排放測試比較研究

文/胡雅璐

目前，就現有重型車排放管理而言，主要措施是依據發動機排放的臺架試驗認證，而這種管理方式存在諸多問題。發動機臺架試驗循環工況與整車實際道路工況差距較大，不同類型的重型車輛間，實際道路工況也有較大差異，發動機法規工況無法充分體現實際運行工況，且后處理裝置需要排氣達到一定溫度后才能有效工作，這樣勢必導致排放管理的失控。

針對目前排放測試的種種不足，不少國家提出了解決方法。我國北京也于2013年開始實施全國第一個整車排放測試標準DB 11/965-2013《重型汽車排氣污染物排放限值及測量方法（車載法）》，開始基于整車來管理重型車排放核準和在用符合性管理；環保部的標準HJ 857-2017《重型柴油車、氣體燃料車排氣污染物車載車輛方法及技術要求》已于2017年9月發布；強制性國家標準《車用壓燃式、氣體燃料點燃式發動機與汽車排氣污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》目前在征求意見階段，其中提出了整車排放測試和限值要求，直接明確了整車企業責任，為整車監督檢查提供方法。

由于整車排放更能切實反映實際汽車排放，未來重型車排放法規將更加重視在整車排放方面的規定。本文對上述兩種方法分別進行測試，比較其差異和優劣點，為相關部門對重型汽車在用車符合性等檢查和監管工作提供一些技術支持。

一、測試方案

1.概述

重型車整車測試方法主要分為兩種，一種是采用實際道路路況，將車載排放測試系統裝載于車輛之上，在重型車輛道路運行情況下進行車輛排放污染物采集分析的方法，稱為整車道路法。另一種依據征求意見標準中的方法采用底盤測功機模擬道路阻力，使用全流采樣分析系統（CVS）對車輛排放污染物進行分析，稱為轉鼓法。

2.測試方案

依據重型車排放測試標準，確定測試工況循環，選定測試車輛和測試設備，制定測試方案（見表 1）。

表1 重型車整車排放測試方案內容列表

① 采用轉鼓法。按照測試方案，選定我國典型商用車循環（C-WTVC）測試工況進行試驗，得到測試結果。

② 采用整車道路法。按照制定的測試方案，確定道路測試工況，得到測試結果。

二、試驗設備

該測試主要涉及的測試設備為：具備道路阻力模擬能力的重型車整車底盤測功系統、CVS和PEMS。

三、整車道路法排放測試研究

本文按照HJ 857-2017，對M3車輛進行整車道路排放測試，車輛的準備、載荷和燃料等均按照此標準要求實行（見表3）。路線選擇為上海市區和郊區，海拔差符合相應的標準。

表3 測試車輛要求

1.測試工況

測試工況的構成路況包括市區道路、市郊道路和高速路，并按照此順序行駛。實際測試路況見表4，按規定行駛路線選擇有市區道路、市郊道路和高速道路。

表4 實際測試路況

2.道路排放測試數據分析比較

測試車按照上述描述的測試工況，進行三次試驗，測試數據見表5。將三次排氣污染物CO和NOx數據分別進行比較分析，引入重復性這個系數，即變異系數（CV)，計算公式為：

CV =( 標準偏差SD /平均值Mean )×100%

表5 道路法排放測試數據.g/km

三次道路測試所得的NOX和CO測試數據吻合度低，重復性差。進一步分析整車道路測試重復較差的原因，主要是道路測試容易受環境、天氣、交通量和實驗人員的影響，對駕駛循環的跟蹤性也較差，可比性和可重復性較差。

四、轉鼓法測試研究

轉鼓法測試技術需具備4個條件：能夠真實模擬汽車行駛過程中所受阻力的道路載荷曲線；能夠代表道路汽車實際運行工況的行駛循環；通過各種道路模擬系統、功率吸收裝置、慣性模擬系統來真實準確地模擬汽車實際行駛情況；精確的CVS。

1.道路載荷模擬

為能夠根據實際駕駛行為來描述車輛的排放，真實模擬車輛行駛狀況，必須具備一個能夠真實反映汽車行駛過程中所受阻力的道路載荷曲線。該曲線必須考慮到汽車行駛過程中所遇到的滾動阻力和空氣阻力。本次試驗選用查表法獲得道路阻力系數進行道路阻力加載。

2.行駛循環C-WTVC

采用的測試循環為GB/T 27840-2011《重型商用車輛燃料消耗量測量方法》中規定的C-WTVC循環，該循環是在世界統一的重型商用車輛瞬態循環（WTVC）的基礎上，根據我國實際的行駛狀況通過調整加速度和減速度而來。C-WTVC循環主要分為市區、公路和高速工況三部分，總運行時間為1 800 s，平均車速41.0 km/h，行駛里程共20.51 km。

3.整車轉鼓法測試數據分析比較

測試車按照查表法獲得道路阻力系數進行道路阻力加載，車輛在底盤測功機上滑行擬合，測試車按照C-WTVC工況，進行三次試驗，測試數據見表6。選取三次試驗數據中排氣污染物CO和NOx測試數據分別比較，可以得知，整車轉鼓法排放三次測試CO和NOx測試數據變化較小的，結果一致性較好，檢測重復性較好。

表6 轉鼓法排放測試數據 g/km

進一步分析轉鼓法測試重復性較好的原因，推測有以下幾點：

① 底盤測功機控制精度高，性能穩定，能準確模擬出C-WTVC工況要求的車輛行駛阻力，對測試提供了可靠的模擬條件。

③ CVS測量精度高，漂移小，穩定性好，滿足法規要求。

五、結.語

整車轉鼓排放測試相比整車道路排放測試，能提供容易控制的條件，從而排除天氣和其他交通量的影響，而且為汽車安裝、固定的控制儀表和復雜的特殊儀器的使用提供了一個良好的框架，從而提高了測量的準確性、測量的特殊性、重復性和可比性。

CVS精度明顯優于PEMS設備的精度。PEMS設備由于體積小，方便攜帶，其優點為測試靈活，經濟性較高。

整車道路測試工況至少需要3 h測試里程而實驗室按照C-WTVC工況所需僅1 800 s的時間，里程分配等這些兩者之間比較整車道路測試所得數據更能反映車輛實際排放水平。

PEMS所得秒采數據，重復性較差，離散度高，而CVS測試所得秒采數據，準確度和一致性都較高且轉鼓法CVS成熟可靠。