汽油發動機汽車排放的工況法測試的研究與應用

孟寧

摘 要：汽車污染問題成為了備受關注的重要問題，為了能夠對汽車排放問題進行有效解決，就需要對汽車自身污染物的排放進行明確測試，以對相應解決方案進行制定。本文對汽車排放工況法進行介紹，對汽油發動機汽車工況法測試的重要性以及應用進行探討。

關鍵詞：汽油發動機；汽車排放；工況法測試；研究應用

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

隨著機動車數量的持續上升，人們的生活環境、空氣質量受到了嚴重破壞。而我國大部分地區出現了嚴重的霧霾天氣，空氣中懸浮顆粒物含量增多。為了能夠降低機動車輛尾氣對空氣的污染程度，就需要對車輛管理進行有效強化。同時國家相關部門對簡易工況法進行了制定，能夠對汽車在行駛中的排放狀況進行更為科學的模擬，有利于采用有效方法對排放污染進行控制。

1 汽車排放的危害成分

汽車尾氣中主要的污染成分有：①一氧化碳。其俗稱煤氣，被吸入人體之后，會使身體因為缺氧出現頭疼、頭暈、嘔吐等癥狀，嚴重的甚至會出現死亡；②碳氫化合物。只有在具備很高濃度的情況下，才能夠對人體造成影響，通常情況下沒有什么作用。但是碳氫化合物卻是生成光化學煙霧的關鍵成分；③氮氧化合物。是一種褐色有臭味的氣體，一旦被吸入人體，就會在肺胞中形成亞硝酸以及硝酸，進而對肺組織造成強烈刺激，能夠在一定程度上引起組織缺氧狀況。同時它不僅會對人體健康造成嚴重影響，而且還會對大自然中的相應植物產生毒害；④硫化物。其主要成分就是二氧化硫，不僅會對人體健康造成損害，還是引起酸雨的關鍵成分；⑤鉛化合物。以顆粒狀排入大氣中，當在人體中積累到一定量時，鉛會對紅血球的生長造成阻礙，導致心、肺等器官出現病變，在侵入大腦之后，就會引起頭疼狀況；⑥顆粒物。尤其是細微的顆粒物對人體健康有著十分不利的影響，在其進入肺的最深部，可能會對相應的呼吸系統疾病進行引發或者是加重；⑦二氧化碳。如果大氣中二氧化碳的含量不斷上升，因為其具備對紅外線輻射進行吸收的作用，導致溫室效應的產生、全球氣溫不斷上升、冰川溶化、海平面上升，從而使生態環境受到嚴重破壞。所以需要對汽車排放進行有效控制，以顯著提升大氣質量，對生態環境進行有效保護，為人類、動物、植物創造良好的生存環境。

2 工況法測試及其重要性

工況法就是利用常用工況模型對汽車燃油、排放等性能進行檢測與測量的方法。對用車進行檢測時，需要將車輛置于底盤測功機上，而驅動輪會帶動滾筒進行轉動，所以車輛需要以規定速度在裝置的滾筒上行駛。在檢測之前底盤測功機會依照相關標準對滾筒、驅動輪施加一定負荷，以對道路阻力進行有效模擬，車輛以規定速度，通過對阻力的有效克服，走完試驗工況，并對汽車尾氣中所含有的污染物量進行測量。與新車檢測相比，設備、儀器都有所簡化，測試所用時間比較短，所以被稱為用車尾氣檢測的簡易工況法。

隨著私家車數量的持續增長，車輛所排放的有害氣體也不斷增多，不僅造成了空氣、環境的嚴重污染，還對人們的身體健康造成了嚴重危害。所以由保護大氣環境以及人體健康方面而言，對汽車尾氣污染進行治理與控制是十分重要與迫切的。而汽車排放工況法是一種動態的檢測方法，有利于對汽車在行駛狀態中所排放的有害污染物質進行檢測，同時工況法還可以對安裝有三元催化轉化器、電子燃油噴射系統的汽車進行檢測。而工況法所具備的優勢包括：第一，不會受到車型、排量的影響，能夠對汽車自身所具備的排放情況進行更為客觀性的評定；第二，在檢測過程中不需要使用過多的儀器設備；第三，能夠對汽車尾氣中污染物的含量進行準確測定；第四，能夠對檢測時間進行有效節省。

3 工況法測試的研究與應用

3.1 簡易穩態工況檢測法

簡易穩態工況檢測法就是一種穩態的加載測試，檢測時穩態符合就是以汽車在FTP工況的情況下，以每秒1.47米的最大速度加速時所獲取的載荷為依據，并通過相應比例確定的。簡易穩態工況檢測法對所使用的儀器、設備沒有太高要求，而所使用的電禍流加載器，其吸收扭矩有著響應速度慢、非線性等特點。以相關排放標準為依據，簡易穩態工況檢測法在底盤測功機上的測試運轉循環由ASM5025和ASM2540 兩個工況組成。利用簡易穩態工況檢測法開展測試，選取一輛越野型轎車以及一輛貨運小車為測試對象，轎車具備較好的動力性，貨運小車具備較差車況，相關操作都比較困難；圖1是轎車的工況控制測試曲線，圖中位置C代表從加速段向著穩態段進行過渡，位置B代表正在進行簡易穩態工況檢測法ASM5025，位置A代表工況由檢測法ASM5025向著檢測法ASM2540進行過渡。圖2是貨運車的工況控制測試曲線，圖中只是對實際測試的驅動力以及速度曲線進行標明，只能夠對此次操作中控制器產生的影響以及在速度變化狀況下穩態段加載進行說明。

由圖1中可以看出，在各個工況的加速階段、穩速階段中實際加載針對確定的扭矩曲線具備良好的跟蹤性能。圖中A處進行了換擋，由此可以看出，與操作有著良好配合，自適應控制可以對此變化進行快速跟蹤，過渡過程十分平穩。圖中B處車輛通過了相應的波動過程，而隨著車速出現變化，負載設定也出現了相應變化。但是在圖中C處超出了穩態設定值所具備的超調量，在利用設計過渡區進行完成時，發現過渡越來越平穩。對穩態段所具備的加載進行觀察，相對應的PID有著較強的跟隨性，能夠得到十分精確的穩定效果。而由圖2中可以看出，在加速階段車輛速度有著十分頻繁的波動，并且過渡階段的時間比較長。同時在穩態階段其速度也有著明顯波動。此外，通過相應分析之后發現，貨運車因為動力性比較差，系統加載出現的變化率比較小，所以不需要過渡區的相關控制。

3.2 簡易瞬態工況檢測法

本文在汽車總量分析系統的基礎上對簡易瞬態工況檢測法進行研究，而總量分析系統可以對車輛的排放總量進行有效測量，能夠更好的對尾氣所具備的污染程度進行評價。簡易瞬態工況法測試就是把車輛的驅動輪放于底盤測功機上，并依照規定進行循環行駛，進而讓車輛所具備的排放量近于在道路上的實際行駛狀況，通過對分析儀的應用，可以對車輛的實際排放量進行分析，在混合稀釋之后對稀釋比進行計算，然后對結果進行分析。由檢測結果得出，簡易瞬態工況法檢測所得到的結果和FTP檢測結果具備十分明顯的相關性，并且費用較低。以一輛質量為1520千克的車輛以及一輛質量為1140千克的車輛為研究對象。由電慣量對車輛所具備的設定基準質量以及底盤測功機所具備的基礎慣量兩者的差進行模擬，測試臺的基礎慣量是902千克。在進行測試的過程中，需要對車速進行記錄，對扭矩信號進行加載，對系統所具備的控制性能進行確切檢驗。

測試結果見圖3與圖4。通過對測試結果的有效分析可以看出，在測試過程中，加速區段加載和設定具備較高的一致性，由此可以說明慣量模擬具備很高的精確度，也就說簡易瞬態工況檢測法的工況模擬有著很高精度。而在減速區段，負載忽然降低，而控制系統是逐漸下降，這表明設計有著很高的有效性，并對電禍流所具備的響應慢特點進行凸顯。此外，在11-15秒過程中，因為有著最大的加速度，所以加載可能出現超調狀況。

4 結束語

本文對通過對簡易穩態、瞬態兩種工況測試法的論述與比較分析，說明兩種工況測試法都具備較強的可行性，都適用于對汽油發動機汽車排放的檢測，同時對降低大氣、環境污染有著十分重要的作用，可以為人們的身體健康提供有力保障。

參考文獻：

[1]尚連生.我國汽油車尾氣檢測方法的比較分析[J].中小企業管理與科技，2015（02）：211-212.