重型汽车道路排放测试与转鼓排放测试对比

甘伟德

(厦门金龙联合汽车工业有限公司，福建厦门 361023)

目前执行的国五［1］以及即将执行的国六标准［2］都明确规定了重型车排放以整车检测为主，明确了整车生产厂家责任。国五标准中还规定了主管部门必须采取实际道路行驶测量方法进行抽查。由于实际道路工况受天气、交通情况的影响很大，数据的重复性低，而在转鼓上测试则没有这方面的顾虑［3－6］。因此，作为整车生产企业，有必要研究实际道路测试排放和转鼓测试排放之间的关系，探索是否可在前期进行转鼓摸底试验。本文将实际道路测试中GPS采集的路谱输入到转鼓中，对二者排放结果进行比较。

1 测试准备

测试车辆是某12 m国五M3类，该车整备质量为12 900 kg，最大设计总质量为18 000 kg，外廓尺寸为12 000 mm(长)×2 550 mm(宽)×3 550 mm(高)。发动机是潍柴发动机WP10.336E53，排量为9.726 L，额定功率为247 kW，最大扭矩为1 550 N·m，ETC循环功为39.16 kW·h，采用SCR后处理系统。

测试设备有:美国Sensors公司生产的SEMTECHECOSTAR车载尾气测试系统;英国Froude Hofmann转鼓，型号 HD－CD－2.5－4X2。

1)道路测试。将车载尾气测试系统固定在车上［7－8］，如图 1(a)所示。车辆加 50%载荷，按照国五标准选择市区道路、市郊道路和高速道路，并按此顺序行驶。试验开始前，先对样车进行预热，当发动机冷却液温度达到规定的要求时，正式开始试验并记录有效数据。

2)转鼓测试。将车辆固定在转鼓上，排放测试仪安装在车上，如图1(b)所示。车辆加50%载荷，输入的滑行数据为该车在襄樊试验场依据GB/T 27840—2011［9］附录C规定的滑行方法测试所得，输入的路谱采用道路测试中GPS所采集的速度曲线编制而成。

图1 排放设备测试安装图

2 测试结果

2.1 测试工况

整车排放测试过程中，车辆测量结果受目标测试工况跟随性的影响很大，如果工况复现性较低，则测试结果难有说服力［10］。

转鼓和道路测试工况曲线如图2所示。对二者进行相关性分析，对比结果如图3所示。由图3可知，转鼓和道路测试工况的相关系数 R2达到了0.989，复现性较好，具有很好的跟随性，因此，可认为转鼓和道路测试工况基本一致。

图2 转鼓和道路测试工况

图3 转鼓和道路测试工况车速相关性

2.2 排气温度测试结果

排气温度是SCR系统中的重要影响参数，其会影响SCR系统内的液滴分布和催化剂入口还原剂分布，进而对NOx转化效率产生重要影响［11］。

分别对样车在转鼓和实际道路的市区、市郊和高速路段的排气温度测试结果进行对比，如图4、图5和图6所示。

图4 市区排气温度曲线

图5 市郊排气温度曲线

图6 高速排气温度曲线

计算在市区、市郊和高速路段转鼓和道路测试的平均排气温度［12］见表 1。

表1 平均排气温度 ℃

2.3 NOx排放因子测试结果

排放因子是机动车排放的重要评价指标［13］，是指车辆运行每单位里程或每做单位功所排放的污染物质量，单位为g/km或g/kW·h。它反映了车辆的排放水平，是研究车辆污染物排放的基础和依据之一。该试验的NOx排放因子结果见表2，其中行驶里程、所做的功和排放质量是试验数据，平均排放和平均比排放是计算值。

表2 NOx排放因子

从表2可知，无论是转鼓测试还是道路测试，车辆在市区工况下行驶时的NOx比排放都偏高，这是由于车辆的平均排气温度较低，大部分时间不能满足SCR的工作条件;而在市郊工况和高速工况下，二者的排温较高，所以NOx的平均比排放都较低。

市区工况下，转鼓所做的功高于在道路上所做的功，通过图4市区排气温度曲线对比可知，转鼓排温明显高于道路排温，前者的SCR转化效率较高，导致NOx排放质量相对较低，因此转鼓的平均比排放结果低于道路的测试结果。

市郊工况下，二者所做的功比较接近，通过图5市郊排气温度曲线对比可知，二者之间的排温虽然有所差距，但是整体温度都比较高，能达到SCR的高效率区，NOx排放质量相差较小，因此二者之间的平均比排放结果也相差较小。

高速工况下，二者所做的功比较接近，通过图6高速排气温度曲线对比可知，虽然二者的平均温度都比较高，能达到SCR的高效率区，但是道路的排温波动性较高，导致SCR的转化效率波动性也较大，整体工作效率不如转鼓，导致转鼓的NOx排放质量较小，因此转鼓的平均比排放结果较低。

从表2全程结果中可以看出，转鼓的NOx的平均比排放测试结果低于道路测试结果。

2.4 CO和CO2排放因子测试结果

同样，通过有关试验数据计算，CO2和CO的排放因子见表3。由表3可知，在转鼓上测试的CO2和CO的平均比排放明显高于道路测试，与NOx的测试结果相反。

表3 CO2和CO排放因子计算值

由于国五、国六对CO2的排放没有限值要求，对CO的排放限值要求较宽(6 g/kW·h)，正常情况下，CO不会超过标准限值。因此，进行转鼓摸底试验时，可先不考虑CO2和CO的测试结果。

2.5 结果判定

根据国五对功基窗口法定义，一个功基窗口为从试验终止点到截止点之间的一个连续区间，这就要求要从后往前计算。而在国六中，则要求从前往后计算。两者对比，国六标准相对较严，故为了以后国六的实施，在此计算功基窗口时采用从前往后的方式。

从表4可知，转鼓和道路测试在有效功基窗口总数、功基窗口总数和累积功上的测试结果非常接近，二者之间几乎没有差别。

表4 测试结果

从表5可知，转鼓测试和道路测试的判定结果也基本一致，相对来说，转鼓的测试结果稍好于道路测试。因此，如果在转鼓上测试不合格，则在道路上测试也将不合格。

表5 判定结果 %

3 结 论

NOx平均比排放在转鼓上的测试结果好于道路测试结果;对于功基窗口判定，转鼓测试结果也好于道路测试结果。因此，在转鼓上测试不合格，则在道路上测试也将不合格。转鼓测试可作为企业进行前期摸底研究的一种可靠手段。当企业实施道路排放测试时，可以通过将预先采集的路谱输入到转鼓上进行摸底测试，从而缩短整车开发周期，减少试验成本，提高路试一次性通过率。