车载法排放测量标准解析与应用

闵照源，刘亚飞，刘　波，禚爰红

车载法排放测量标准解析与应用

闵照源，刘亚飞，刘波，禚爰红

（重庆车辆检测研究院国家客车质量监督检验中心，重庆401122）

介绍DB11/965-2013《重型汽车排气污染物排放限值及测量方法（车载法）》的测量系统、测试工况和判定方法，并按标准规定的底盘测功机法和道路试验法分别进行样车试验和数据分析，指出车载测量法的优点和应用趋势。

车载法；排放；标准；PEMS

为了进一步控制机动车排气污染，改善大气质量，北京市环保局参照美国EPA CFR 40 part 86中86.1370 -1372和CFR part 1065 subpart J部分、（EU）No582/2011（修订草案）以及HJ 439-2008《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车在用符合性技术要求》的部分技术内容，并根据北京市实际情况进行了修改，制定了DB11/965-2013《重型汽车排气污染物排放限值及测量方法（车载法）》标准［1］，并于2013年7月1日实施。该标准作为实施GB 17691-2005标准的补充［2］，可有效监控车辆在使用中的实际排放状况，弥补了部分道路行驶工况点在台架试验中不能充分体现的缺陷［3］。

1　车载法排放测量标准解析

1.1排放测量系统

该标准仅对NOX的排放限值进行要求，采用便携式排放测试系统（PEMS）进行车辆排放测试。便携式车载排放测试系统可以安装在车上，同时进行污染物浓度和流量以及温度、压力等相关参数实时采集，如配备车速测试仪器还可实时测量车辆行驶速度，并通过OBD数据采集设备读取发动机转速和扭矩等瞬时数据。

在PEMS测量系统中，CO/CO2的测量是通过不分光红外线分析仪（NDIR）来进行的，HC的测量是使用加热型氢火焰离子检测器（FID），NOx的测量使用化学发光分析仪（CLD）或不分光紫外线分析仪（NDUV），颗粒物的测量主要采用静电低压撞击（ELPI）技术。流量的测量是使用皮托管流量计，它是利用伯努利方程原理，通过测量流体差压信号来测量气体的流量［4-5］。

1.2测试工况

试验可在道路上或底盘测功机上进行。在道路上测试时，推荐环境温度在-7℃～40℃之间，测试时平均风速小于3 m/s，最大风速小于5 m/s。测试工况的构成应接近于车辆正常使用时的道路运行工况的分布，包括市区路（0～60 km/h）、市郊路（60～90 km/h）和高速路（＞90 km/h）。不同车辆类型的工况比例要求见表1，具体测试总里程数取决于采集的数据量是否达到功基窗口法或NTE法对结果判定的要求。

表1　道路试验工况里程分配表

在底盘测功机上试验时，对城市客车采用GB 19754-2005中的“中国典型城市公交工况”［6］，对于除城市客车外的其它车辆采用GB/T27840-2011中的“重型商用车油耗测试工况（C-WTVC）”［7］，具体参见上述文献。

1.3测试要求

1）测试准备及数据要求。测试前要对底盘测功机和车辆进行预热。当发动机的冷却液温度在70℃以上，或者当冷却液的温度在5 min之内的变化小于2℃时，测试可正式开始。测试过程中数据采集量不仅要满足测试工况的要求，同时也要达到功基窗口法或NTE法对结果判定的数据要求。如果在底盘测功机上进行试验，当一个测试循环的数据采集量达不到要求时，就重复运行测试循环工况，直到采集的数据量满足要求为止。

2）功基窗口法测试要求。功基窗口法是通过比较各功基窗口比排放与发动机型式核准比排放的符合性评价车辆排放的方法。窗口比排放是指功基窗口内发动机NOx排放总质量与窗口内功的比值。功基窗口大小为发动机ETC循环功。按照采样时间系列累积每个采样点的瞬时功达到功基窗口，计算功基窗口内所有采样点的平均比排放值；移动平均计算功基窗口至所有采样点结束，得到一系列功基窗口平均比排放值，功基窗口移动间隔为1 s。在试验过程中，要求窗口平均功率百分比（功基窗口内发动机平均功率占该发动机的最大功率的百分比）大于20%的窗口个数要大于或者等于所有窗口个数的50%；如果窗口个数不能达到50%，应将窗口平均功率百分比20%的要求以1%为步长逐渐减少，但不能小于15%，以达到≥50%的窗口个数要求。

3）NTE法测试要求。NTE法是通过NTE事件通过率来评价车辆排放的方法。在发动机外特性曲线图中，构建由发动机扭矩（Ttq）曲线、发动机n15转速的等转速线、30%最大等功率曲线和30%最大等扭矩曲线构成的内封闭区域。将发动机工况点连续30 s及以上时间落入该区域内的工况片段，作为一个NTE事件。

计算NTE事件内的NOx排放总质量与NTE事件内发动机做功的比值，即NTE事件比排放，同时要计算NTE事件加权时间，加权时间取以下三个时间的最小值：该事件实际持续时间；全部NTE事件中最短持续时间的10倍；600 s。

在一次试验中，NTE事件最少有5个，且比排放低于限值的NTE事件加权时间与所有NTE事件加权时间的比值。

1.4结果判定

1）车辆试验结果判定。采用功基窗口法或NTE法进行试验结果判定，标准限值见表2。在道路上试验需同时满足功基窗口法和NTE法的要求。在底盘测功机上试验，如果按“中国典型城市公交工况”试验，则用功基窗口法判定；如果按“C-WTVC”试验，则用NTE法判定。

表2　排放限值

2）车型符合性判定。车型判定要求同类车型测试车辆数最少3辆，最多不超过10辆；合格判定数和不合格判定数要求见表3。

表3　车型测试结果判定

2　车载法排放测量的应用

目前我国重型车排放测量主要是基于发动机台架进行的，主要测量标准为GB 17691-2005、DB 11/964-2013等［2，8］。这些标准的测量方法都需要将发动机和排放后处理系统从车上拆下后装到实验室台架上，按规定的测试循环进行测试。这些方法耗时长，费用也较高，并且无法完全反映发动机在整车行驶过程中的排放情况，难以满足整车生产一致性和在用车符合性的测量要求［9］。相对来说，车载法排放测量可在车辆正常的使用状态下进行实时测量和收集数据，且容易维护和操作，是一种方便而准确的测试技术，较好地满足了整车生产一致性和在用车符合性测量的要求［10］。标准规定可以按底盘测功机法和道路法两种方法进行试验，笔者在底盘测功机上进行了一辆客车的车载排放试验，在道路上进行了一辆货车的车载排放试验。

2.1车载底盘测功机法排放测试

在底盘测功机上，按照标准规定的C-WTVC循环进行试验，截取三个循环的数据进行分析，数据如图1、图2和表4（客车部分内容）所示。发现在底盘测功机上进行试验，每个循环的排放、总功、车速的一致性和复现性较好，这对于研究和发现高排放点很有意义。针对该排放点进行优化，可以较快地达到标准要求。

表4　一辆客车/货车车载法排放计算结果（底盘测功机法/道路法）

2.2车载道路试验法排放测试

在实际道路上，按照标准规定的里程分配系数进行一辆N2类货车的车载排放测试，测试结果见图3、图4和表4（货车部分内容）。由于实际道路条件的不可控，NOx的每次试验排放测量结果差异较大，但由于其测量结果能够真实反映出车辆在实际道路上行驶时的排放状态，可为研究机动车排放对大气污染的影响提供了更符合实际情况的测量手段［11］。

3　结束语

随着车载法排放测试技术的发展和机动车污染物排放控制要求的提高，车载法排放测量将越来越广泛地应用于汽车产品研发、生产一致性控制、在用车符合性检查等方面。同时车载法排放标准也将逐步加严，目前DB11/965-2013仅对NOx排放提出要求［1］，而下一阶段的标准将对颗粒物排放也提出要求。

［1］DB11/965-2013，重型汽车排气污染物排放限值及测量方法（车载法）［S］.北京：中国标准出版社，2013.

［2］GB 17691-2005，车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段）［S］.北京：中国标准出版社，2005.

［3］黄成，陈长虹，景启国，等.重型柴油车实际道路排放与行驶工况的相关性研究［J］.环境科学学报，2007，（2）

［4］张雄，李孟良，乔维高.汽车排放污染物测试的发展方向--车载排放测试［J］.北京汽车，2006，（6）

［5］蒋德明.内燃机燃烧与排放学［M］.西安：西安交通大学出版社，2001.

［6］GB19754-2005，重型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法［S］.北京：中国标准出版社，2005.

［7］GB/T27840-2011，重型商用车燃料消耗量测量方法［S］.北京：中国标准出版社，2011.

［8］DB 11/964-2013，车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物限值及测量方法（台架工况法）［S］.中国标准出版社，2013.

［9］许建昌，李孟良，徐达，等.车载法排放测试技术的研究综述［J］.天津汽车，2006，（3）

［10］葛蕴珊，王爱娟，王猛，等.PEMS用于城市车辆实际道路气体排放测试［J］.汽车安全与节能学报，2010，（2）

［11］郭兴，胡京南，鲍晓峰，等.重型车在用符合性的车载测试方法研究［J］.环境工程技术学报，2011，（5）

修改稿日期：2014-12-10

Analysis and Application of Emission Test Standard with PEMS Method

Min Zhaoyuan，Liu Yafei，Liu Bo，ZhuoYuanhong
（ChongqingVehicle Test&Research Institute，National Coach QualitySupervision&TestingCenter，Chongqing401122，China）

The authors introduce the test system，test modes and decision method of DB11/965-2013Limits and Measurement Method of Emissions from Heavy Duty Vehicle（PEMS Method），do the sample vehicles tests and test data analysis according to the chassis dynamometer and road experiment method stipulated by the standard，and point out the advantages and application trend ofthe PEMS（Portable Emission Measure System）method.

portable emission measure systemmethod；emission；standard；PEMS

X701

B

1006-3331（2015）01-0055-03

闵照源（1977-），男，工学硕士；副研究员；主要从事汽车及发动机排放节能检测与研究工作。