有關(guān)國Ⅳ重型車用柴油機(jī)排放測試的討論

1、有 關(guān) 國 W 重 型 車 用 柴 油 機(jī) 排 放 測 試 的 討 論中國大陸的國W柴油機(jī)已處于起步階段。未雨綢繆，予先對(duì)國W柴油機(jī)排放測試中可能岀現(xiàn)的問題，梳理思考, 提岀對(duì)策，無疑會(huì)對(duì)行將面臨和必須解決的課題帶來裨益?，F(xiàn)僅就可以予見的與國W排放測試有關(guān)問題討論如 下。排放控制裝置的耐久試驗(yàn)從國W開始，另行增加了針對(duì)柴油機(jī)排放控制裝置（SCR EGR+DPF的耐久考核。試驗(yàn)可在試驗(yàn)臺(tái)架上完成,也可用汽車道路試驗(yàn)或?qū)嶋H使用里程數(shù)替代。若在臺(tái)架上耐久，需經(jīng)歷 600-800 小時(shí)循環(huán)工況考核，每循環(huán)由 27 個(gè)工況，歷時(shí) 5 小時(shí)組成車載診斷系統(tǒng) OBD 的模擬試驗(yàn)歐盟于2005年10月1日開始

2、在重型汽車上安裝OBD-1診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)儲(chǔ)存了大量柴油機(jī)排放控制元件的故障代碼。一旦某些元件岀現(xiàn)故障，導(dǎo)致排放控制能力下降時(shí)，傳感器和診斷程序?qū)⒃撛墓收洗a讀岀，進(jìn)而 提示駕駛員，需按指示的故障部位和性質(zhì)予以處理。歐盟已于2008年10月1日在歐V車上安裝了具有排放監(jiān)測功能的OBD-H。我國國W重型車上，也會(huì)隨勢而上。由于 OBD 與柴油機(jī)排放控制系統(tǒng)（包括電控燃油系統(tǒng)）有不可分割的聯(lián)系，它們之間的匹配試驗(yàn)將由主機(jī)廠完成。OBD匹配試驗(yàn)即模擬試驗(yàn)，是有意識(shí)將故障元件（另件）裝在柴油機(jī)上，按縮短時(shí)間的ESC循環(huán)（每工況1 分鐘），完成 3-9 循環(huán)，檢查故障碼的讀岀狀態(tài)。燃料柴油品質(zhì)的升級(jí)車

3、用柴油機(jī)要達(dá)到國W標(biāo)準(zhǔn)，除采取機(jī)內(nèi)外措施外，還有一個(gè)重要的前提，即燃料柴油品質(zhì)必須升級(jí)，滿足國W柴油機(jī)對(duì)油品的特殊要求，否則國W柴油機(jī)就會(huì)成為無本之木，無源之水。國W柴油要有髙十六烷值，低芳香烴含量，低密度和極低的含硫量。歐盟2005年開始，要求柴油中含硫量小于50ppm （質(zhì)量比，下同），美國2006年六月一日前，含硫量小于160ppm，之后含硫量小于 15ppm。我國國皿柴油含硫限值小于 350ppm。按我國國情，日后國皿、國W柴油機(jī)將會(huì)共存若干年，因此，兩種品級(jí)的柴油，從生產(chǎn)到使用的各個(gè)環(huán)節(jié)，都 要嚴(yán)格分開，否則會(huì)給國W柴油機(jī)帶來災(zāi)難性后果。相比較而言，采用 SCR的柴油機(jī)對(duì)油品含硫量的

4、要求要比EGR低得多，有專家予言，滿足E皿排放的柴油可用在國W柴油機(jī)上（SCR。提髙電力測功系統(tǒng)瞬態(tài)控制精度，確保ETC循環(huán)功接近或超過設(shè)定值在試驗(yàn)臺(tái)架控制系統(tǒng)中，柴油機(jī)供油量的改變 （油門位置改變） ，電力測功激磁電流的變化 （測功機(jī)負(fù)載變化） 都能分別改變柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出扭矩，形成相互關(guān)聯(lián)，互為因果的雙閉環(huán)控制體系。另外，又因柴油機(jī)運(yùn)行 時(shí)，其油量、轉(zhuǎn)速和扭矩三者之問呈非線性變化關(guān)系，變化斜率及正負(fù)因不同的運(yùn)行區(qū)間而不同。因此柴油機(jī) 在試驗(yàn)臺(tái)架上按 ETC工況運(yùn)行，是一個(gè)程序步驟繁多，邏輯關(guān)系復(fù)雜，各種條件相互關(guān)聯(lián)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程。盡 管采取了各種先進(jìn)的控制理論和方法，ETC試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果

5、仍有些不盡人意。某國外著名公司的電力測功試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行ETC的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在 1800個(gè)工況點(diǎn)中，有 80%以上的轉(zhuǎn)速，50%以上的扭矩和 60%以上功率點(diǎn)，實(shí)測值小于設(shè)定值，完全符合設(shè)定值的幾乎沒有。有許多工況點(diǎn)的實(shí)際扭矩偏離設(shè)定值幾倍甚至十幾倍，其結(jié)果是整個(gè)循環(huán)的循環(huán)功（KWh）低于理論計(jì)算值（設(shè)定值）。GB17691-2005標(biāo)準(zhǔn)允許低于計(jì)算值的 15%，這種寬松的限值，實(shí)質(zhì)上是對(duì)電力測功臺(tái)位動(dòng)態(tài)控制品質(zhì)不良的默認(rèn)。但對(duì)于主機(jī)制造商 而言，是極為不利的。有可能會(huì)出現(xiàn)這種情況，排放原本合格的柴油機(jī)，僅因?yàn)樵囼?yàn)臺(tái)架控制品質(zhì)較差，實(shí)際 循環(huán)功降低，導(dǎo)致比排放超限而被判為不合格；或因電測功試驗(yàn)臺(tái)型號(hào)不

6、同，得出不同的循環(huán)功和比排放。因 此，在試驗(yàn)中，我們要努力使實(shí)際循環(huán)功接近甚超過（允許超5%）理論計(jì)算值。提高分析儀系統(tǒng)測試精度目前國內(nèi)使用的排放分析儀系統(tǒng)絕大多數(shù)為日本HORIBA公司和奧地利 AVL公司產(chǎn)品。從一般意義上看，它們都可以滿足國W柴油機(jī)排放測量要求。但細(xì)究起來，還有許多工作要做。5.1. 整定分析儀測量精度和分辨率以NOX污染物為例，國W柴油機(jī)NOX排放限值比國皿收緊1/3，由5g/kwh減至3.5g/kwh，各工況點(diǎn)原始排氣NOX濃度會(huì)大幅度降低。顯然，我們只能選用分析儀的小量程測量。按標(biāo)準(zhǔn)，分析儀的最佳工作量程應(yīng)保證被測濃度在量程的1 5%-1 00%區(qū)間內(nèi)。低于 100p

7、pm 濃度者，其誤差< 4ppm在低于15%量程的范圍內(nèi)，若要用來計(jì)量，則至少標(biāo)定包括零點(diǎn)在內(nèi)的5個(gè)點(diǎn)濃度，用最小二乘法回歸擬合，其擬合計(jì)算值與標(biāo)定值之差應(yīng)在標(biāo)定值的士4%以內(nèi)，零點(diǎn)在 士 1%FSX內(nèi)。建議用4、20、40、80Pppm的 NO 標(biāo)準(zhǔn)氣標(biāo)定分析儀 100ppm 量程，目前國內(nèi)可提供 3-5ppm 級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)氣。5.2. 添置新分析儀5.3. 調(diào)整顆粒測量運(yùn)行參數(shù)國W柴油機(jī)顆粒排放限值為0.02g/kwh，僅為國皿柴油機(jī)的 1/5，因廢氣中顆粒大幅減少，完全有可能一次試驗(yàn)循環(huán)后，濾紙荷重小于1.3mg。此時(shí)，應(yīng)按原試驗(yàn)條件和原工況，再進(jìn)行一次試驗(yàn)循環(huán)，取其荷重平均值。若要避

8、免重復(fù)試驗(yàn)，事前要根據(jù)成熟的經(jīng)驗(yàn)，調(diào)整CVS系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，諸如減小一級(jí)稀釋風(fēng)道的定容流量，稀釋空氣溫度降至20 C,甚至更低（美國EPA-2007重型柴油機(jī)排放法規(guī)定15 C）。除盡可能降低一級(jí)稀釋風(fēng)道的定容流量外（保證二級(jí)稀釋進(jìn)口處溫度小于191C）。也可加大二級(jí)風(fēng)道流量（濾紙迎風(fēng)風(fēng)速要小于80cm/s，保證濾紙?zhí)帨囟刃∮?52 C）等等。順便指岀，若引用美國EPA-2007重型柴油機(jī)排放法規(guī)，在濾紙上游增設(shè)一個(gè)離心式顆粒予分器Cyclone，將稀釋樣氣中大于2.5卩m的顆粒除掉50%以上，1卩m以下的被濾紙吸附 99%。屆時(shí)濾紙的荷重就會(huì)更少了。ETC試驗(yàn)工況參數(shù)的回歸處理為判定ETC試驗(yàn)

9、工況的有效性，要對(duì)實(shí)測轉(zhuǎn)速、扭矩、功率數(shù)值與其設(shè)定值之間，用最小二乘法按線性方程進(jìn) 行回歸分析。其方程 Y=b+mX即是對(duì)應(yīng)設(shè)定值 X的計(jì)算方程，計(jì)算值 丫是實(shí)測值的平均值。為控制ETC試驗(yàn)工況的精確性，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了斜率 m，截距b和相關(guān)系數(shù)r2的限值。同時(shí)對(duì)回歸方程本身的精度 予以評(píng)估，計(jì)算實(shí)測值偏離方程計(jì)算值（平均值）的標(biāo)準(zhǔn)偏差S （標(biāo)準(zhǔn)條文中為 SE。該標(biāo)準(zhǔn)偏差即是實(shí)測值的波動(dòng)范圍。根據(jù)誤差理論，實(shí)測值在y 士 2s范圍內(nèi)的概率是 95%以上，在y 士 s范圍內(nèi)的概率是 54%。轉(zhuǎn)速，扭矩，功率回歸處理時(shí)，可將不參與回歸的工況點(diǎn)了刪除，刪除的條件如下：轉(zhuǎn)速：在怠速工況點(diǎn)，若實(shí)測轉(zhuǎn)速大于設(shè)定值