戰(zhàn)強

摘要：本文在發(fā)動機臺架上同時安裝了三種排放測試設備，并在不同的NOx排放水平下和不同的路譜下，分別進行了測試對比試驗，試驗結果表明，PEMS設備493在NOx濃度測量和廢氣質量流量的測量上都與參考值有一定偏差，因而最終排放計算結果也有偏差，而采用NOx傳感器結合ECU數(shù)據(jù)流計算得到的排放值，和參考值的偏差可能會更大一些，但和PEMS設備的測量結果差別不大，具有參考性。

Abstract： In this paper， three types of emission test equipment were installed on the engine bench at the same time， and the test comparison tests were carried out under different NOx emission levels and different road spectra. The test results showed that the PEMS device 493 was used for NOx concentration measurement and exhaust gas The mass flow measurement has a certain deviation from the reference value， so the final emission calculation result also has a deviation. The emission value calculated by using the NOx sensor combined with the ECU data stream may have a greater deviation from the reference value， but it is different from the PEMS equipment The measurement results are not much different and are of reference.

關鍵詞：柴油機;排放監(jiān)控;PEMS

Key words： diesel engine;emission monitoring;PEMS

0 ?引言

隨著排放法規(guī)的不斷升級，道路上的機動車污染物排放也越來越受重視，歐洲頒布的第六階段排放標準，美國EPA 2010排放標準和我國第五、六階段排放標準都先后引入PEMS（車載排放測試系統(tǒng)）排放測試方法，作為實際道路整車排放測試和管理手段[1-4]。

圍繞整車實際道路工況下氣態(tài)污染物排放特性，國內外學者已從各方面開展相關研究。王志紅[5]等開展了基于PEMS的重型柴油車尾氣污染物排溫敏感性試驗研究，楊國棟等[6]進行了車載排放測試系統(tǒng)測量影響因素的研究，發(fā)現(xiàn)排氣濃度不均導致采樣點的樣氣不能有效的代表實際排放的尾氣濃度，會影響系統(tǒng)測量;陳長虹等[7]基于PEMS對7輛重型柴油車進行實際道路試驗，得出過低的車速和頻繁加減速是加重機動車污染的重要原因;王燕軍等[8]通過便攜式車載排放測試系統(tǒng)和整車底盤測功機對重型柴車進行對比試驗研究。

本文研究內容是針對現(xiàn)有的多種整車PEMS測量方法，集成到同一個發(fā)動機上進行WHTC和路譜實驗，以分析不同排放檢測方法的差異，為整車排放的開發(fā)和測試實驗提供參考。

1 ?整車及臺架試驗配置

目前常用的測試方法，一種是在發(fā)動機臺架上采用臺架測控系統(tǒng)，這種設備的優(yōu)點是測量比較準確，但設備體積巨大，費用昂貴，不利于攜帶。整車排放測量常用PEMS設備，多個廠家都開發(fā)了對應的設備，具有測量精度比較高，體積小攜帶方便等特點。再一個就是發(fā)動機ECU對應排放OBD監(jiān)控時所用的NOx傳感器，該傳感器價格便宜，直接集成在整車上，實時監(jiān)控發(fā)動機的NOx排放，但精度可能差一點，且NOx傳感器在開啟初期需要露點檢測，在露點檢測完成前是無法進行測量的。三種排放測試設備同時安裝于臺架上，為了保證測量結果準確和便于比較，三個測量設備的探頭都位于處理后的直管段，且三個探頭位于同一個位置。如圖1所示。

為了確保實驗用NOx傳感器的準確性和一致性，隨機選取了三個NOx傳感器，并在不同的NOx排放水平下分別進行了測量實驗，實驗結果如圖2所示，結果證明，各傳感器在不同NOx濃度時都有一定的偏差，且在高濃度時測量結果偏小，在低濃度時測量結果偏大，測量結果的差異表現(xiàn)為絕對值差異，而非比例偏差，所以在較低NOx濃度時，測量結果的相對偏差較大，但在中高濃度下的測量結果比較準確。

2 ?臺架WHTC試驗結果分析

實驗在發(fā)動機臺架上進行，通過發(fā)動機標定，定制了三個典型NOx排放水平的WHTC循環(huán)（WHTC1，WHTC2， WHTC3），三種循環(huán)的NOx排放水平逐漸增高。然后進行了三種測試設備的瞬態(tài)測量，測量結果NOx值為循環(huán)平均排放，結果如圖3所示。本實驗中，設定MEXA7500的所測結果為參考值。

實驗結果顯示，實際WHTC循環(huán)測試結果中，極低NOx排放時，493測量結果更加接近準確值，僅差2ppm，NOx傳感器的偏差略大，相差3ppm，但相對誤差很大，不具備可信性。較大NOx排放時，也是493測量結果更接近準確值，也僅差1-2ppm，NOx傳感器差異略大，相差1-9ppm。

WHTC循環(huán)廢氣流量也是對排放結果影響較大的一個因素，實驗結果如圖4所示。其中ABB為臺架測控系統(tǒng)測量結果，493為PEMS設備測量結果，ECU為用ECU數(shù)據(jù)流計算得到的廢氣流量。實驗的結果顯示差異比較明顯，493和NOx傳感器的測量結果都偏大，且不同廢氣流量下的偏差基本一致，表現(xiàn)為絕對偏差，和廢氣流量沒有比例關系。

圖5是最終結算的各組WTHC排放結果情況，整體趨勢來看，493的測量結果更加接近準確值，NOx傳感器測量偏差略大，較低排放時，493的測量結果偏小了10%，而NOx傳感器的測量結果偏小了36%，排放較大時，493的測量結果偏大了9%和7%，而NOx傳感器的測量結果偏小了11%和8.7%。

3 ?臺架典型路譜試驗結果分析

為了驗證實際道路中的測量結果，選取了兩組典型路譜進行了實驗（roadmap1和roadmap2），且兩個路譜的設定排放不同。典型路譜的NOx排放結果如圖6所示，兩者中測試手段在不同NOx水平下的偏差都較小。典型路譜廢氣流量實驗結果如圖7所示，較大廢氣流量時，493測量結果偏差更大，大了3%，ECU計算結果僅僅大了1.6%。較小空氣流量時，兩者的偏差更小，分別大了1.2%和1.5%。路譜最終排放計算結果如圖8所示，roadmap1條件下，493的測量結果偏大了12%，而NOx傳感器的測量結果偏小了16%，排放較大的roadmap2條件下，493的測量結果偏小了2%，而NOx傳感器的測量結果與參考值相同。

4 ?結論

為了研究三種常用的整車排放測量手段的差異，本文在發(fā)動機臺架上同時安裝了三種排放測試設備，并在不同的NOx排放水平下和不同的典型路譜下，分別進行了測試對比試驗，以臺架7500測試結果為參考值，對比試驗結果表明，PEMS設備493在NOx濃度測量和廢氣質量流量的測量上都與參考值有一定偏差，因而最終排放計算結果上也有偏差，而采用成本更低的NOx傳感器結合ECU數(shù)據(jù)流計算得到的排放值，和參考值的偏差可能會更大一些，但這種偏差和PEMS設備測量的偏差基本在一個水平，特別是較高排放水平時，NOx傳感器的測量結果并不差。但NOx傳感器在低NOx濃度時的測量偏差較大，這與傳感器本身的測量精度有關。

參考文獻：

[1]GB 17691-2018，重型柴油車污染物排放限值及測量方法[S].2018.

[2]張宏超，馬駿達，李克，等.基于發(fā)動機在環(huán)測試的車輛傳動系最優(yōu)匹配的研究[J].汽車工程，2014，36（8）：1020-1023.

[3]Particle Number （PN） - Portable Emissions Measurement Systems （PEMS）. JRC， 2016.

[4]李孟良，劉伏萍，陳燕濤，等.基于PEMS 的混合動力客車排放和油耗性能評價[J].江蘇大學學報，2006，27（1）：27-30.

[5]王志紅，錢超，鄭灝，等.基于PEMS 的重型柴油車尾氣污染物排溫敏感性試驗研究[J].汽車實用技術，2017（2）：171-175.

[6]楊國棟.車載排放測試系統(tǒng)測量影響因素研究[J].汽車與配件，2017，23：79-81.

[7]陳長虹，景啟國，王海鯤，等.重型機動車實際排放特性與影響因素的實測研究[J].環(huán)境科學學報，2005，25（7）：870-878.