重型柴油車車載排放遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)規(guī)范

重型柴油車車載排放遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)規(guī)范（征求意見(jiàn)稿）編制說(shuō)明《重型柴油車車載排放遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)編制組二〇二一年八月項(xiàng)目名稱：重型柴油車車載排放遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)規(guī)范項(xiàng)目編號(hào)：承擔(dān)單位：山東省機(jī)動(dòng)車排氣污染監(jiān)控中心編制組主要成員：劉樹(shù)成、劉加昂、張曉、劉宗昊、崔煥星、王升帥。

目錄TOC\o"1-3"\h\u1 項(xiàng)目背景 圖11所示，OBD通用診斷儀讀取值與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)接收的NOx數(shù)值稍有差異。分析認(rèn)為，主要是因OBD通用診斷儀與遠(yuǎn)程平臺(tái)NOx實(shí)際采樣頻率不同，導(dǎo)致無(wú)法完全匹配兩者的時(shí)間標(biāo)簽，存在一定時(shí)間差。圖SEQ圖\*ARABIC11OBD讀取NOx數(shù)據(jù)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)對(duì)比5.6.2數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估通過(guò)對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵字段進(jìn)行篩查，編制組發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中存在數(shù)據(jù)的缺失、負(fù)值、超界、長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)等典型數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題。因此為了保證排放計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性及合理性需要對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，特別是對(duì)NOx數(shù)值進(jìn)行剔除和選取，應(yīng)對(duì)SCR下游NOx傳感器讀數(shù)缺失、負(fù)值、無(wú)效值（讀數(shù)為固定值）、讀數(shù)大于3012.75（NOx超界）、NOx長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)無(wú)變化（連續(xù)3分鐘）進(jìn)行無(wú)效判定，以有效確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。5.6.3NOx傳感器輸出與比排放相關(guān)性隨機(jī)選取3臺(tái)國(guó)五發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)臺(tái)架穩(wěn)態(tài)的實(shí)際測(cè)量轉(zhuǎn)速、測(cè)量負(fù)荷和測(cè)量進(jìn)氣量，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)限值(2.0g/kWh)，計(jì)算出NOx濃度值如下所示：表SEQ表\*ARABIC6發(fā)動(dòng)機(jī)1轉(zhuǎn)速r/min排氣量kg/h功率kWNOx濃度ppm12001100168192.516001600267.9211.0160082489136.116001066178.7211.319501653265202.0表SEQ表\*ARABIC7發(fā)動(dòng)機(jī)2轉(zhuǎn)速r/min排氣量kg/h功率kWNOx濃度ppm12701423323286.11270911162224.116301329206195.316301630286221.119801843259.8177.7表SEQ表\*ARABIC8發(fā)動(dòng)機(jī)3比排放水平轉(zhuǎn)速r/min排氣量kg/h功率kWNOx濃度ppm1183732130.7225.0118354965.3149.914501421316280.314501040157.6191.017161519252.7209.7圖SEQ圖\*ARABIC12計(jì)算NOx濃度分布圖通過(guò)對(duì)以上3臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)不同穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，NOx計(jì)算值在200ppm左右，與國(guó)五限值（2.0g/kWh）存在一定線性關(guān)系。為進(jìn)一步分析NOx濃度值與比排放的相關(guān)性，分別比對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架瞬態(tài)循環(huán)、PEMS循環(huán)中NOx濃度值與比排放的關(guān)系：（1）臺(tái)架瞬態(tài)循環(huán)數(shù)據(jù)分析隨機(jī)選取不同型號(hào)的7臺(tái)國(guó)五與10臺(tái)國(guó)六發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)行ETC、WHTC瞬態(tài)循環(huán)測(cè)試比排放結(jié)果值與NOx積分濃度值比較，如下圖所示。圖SEQ圖\*ARABIC13ETC不同國(guó)五發(fā)動(dòng)機(jī)NOx濃度與實(shí)際比排放結(jié)果比對(duì)圖圖SEQ圖\*ARABIC14ETC不同國(guó)五發(fā)動(dòng)機(jī)NOx濃度與實(shí)際比排放結(jié)果相關(guān)性圖圖SEQ圖\*ARABIC15不同國(guó)六發(fā)動(dòng)機(jī)NOx濃度與實(shí)際比排放結(jié)果比對(duì)圖圖SEQ圖\*ARABIC16WHTC不同國(guó)六發(fā)動(dòng)機(jī)NOx濃度與實(shí)際比排放結(jié)果相關(guān)性圖根據(jù)不同國(guó)五與國(guó)六的瞬態(tài)數(shù)據(jù)與相關(guān)性圖分析，NOx排放濃度值與比排放結(jié)果有很好相關(guān)性，呈現(xiàn)出斜率為0.01，R2為0.99的線性關(guān)系。（2）PEMS試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析隨機(jī)選取不同型號(hào)的7臺(tái)國(guó)五和國(guó)六發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)行PEMS瞬態(tài)循環(huán)測(cè)試比排放結(jié)果值與NOx積分濃度值比較（國(guó)六數(shù)據(jù)包含冷態(tài)數(shù)據(jù)），如下圖所示。圖SEQ圖\*ARABIC17不同整車PEMS循環(huán)NOx實(shí)際濃度與實(shí)際比排放結(jié)果比對(duì)圖圖SEQ圖\*ARABIC18不同整車PEMS循環(huán)NOx實(shí)際濃度與實(shí)際比排放結(jié)果相關(guān)性圖根據(jù)不同國(guó)五與國(guó)六的PEMS瞬態(tài)數(shù)據(jù)與相關(guān)性圖分析，NOx排放濃度值與比排放結(jié)果有很好相關(guān)性，呈現(xiàn)出斜率為0.01，R2為0.99的線性關(guān)系。綜上所述，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架和PEMS的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，NOx平均濃度與比排放結(jié)果有線性關(guān)系，NOx平均濃度約為比排放的100倍。（3）山東省遠(yuǎn)程平臺(tái)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析下圖為同型號(hào)國(guó)五發(fā)動(dòng)機(jī)在臺(tái)架和實(shí)際遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的運(yùn)行情況的轉(zhuǎn)速負(fù)荷對(duì)比圖。從圖中分析，3輛整車實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)工況中，最低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1100r/min，實(shí)際整車工況分布較為廣泛；而ETC運(yùn)轉(zhuǎn)工況發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在1400r/min，ETC工況較為集中，差別較大。因此，ETC標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)不能有效用于對(duì)整車實(shí)際運(yùn)行工況的評(píng)價(jià)。圖SEQ圖\*ARABIC19同款發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況對(duì)比PEMS在型式試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)不同類型的車輛有車速的要求，實(shí)際整車運(yùn)行車速變化較大，如REF_Ref78372100\h圖20所示，不能滿足PEMS中對(duì)于城市、市郊及高速路段的要求。PEMS通過(guò)OBD接口獲得參數(shù)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)功率，通過(guò)循環(huán)功分析窗口合格率，但是受到遠(yuǎn)程平臺(tái)采集數(shù)據(jù)頻率限制，不能有效進(jìn)行功基窗口（無(wú)循環(huán)功）的計(jì)算，遠(yuǎn)程平臺(tái)無(wú)法使用PEMS循環(huán)進(jìn)行整車實(shí)際運(yùn)行工況進(jìn)行評(píng)價(jià)。圖SEQ圖\*ARABIC20實(shí)際整車車速運(yùn)轉(zhuǎn)圖《柴油車污染物排放限值及測(cè)量方法》（GB3847-2018）標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于NOx測(cè)量方法采用的是加載減速法，負(fù)荷選取較高，并且由于在加載減速工況過(guò)程中整車工作時(shí)長(zhǎng)較短，不能激活SCR正常工作，所以加載減速工況并不能如實(shí)反映整車的實(shí)際工作情況。因此，利用遠(yuǎn)程平臺(tái)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)對(duì)整車實(shí)際工況評(píng)價(jià)時(shí)，需引入更加合理、可靠的方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，鑒于標(biāo)準(zhǔn)對(duì)重型車的排放污染物管理采用比排放來(lái)管理，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)及PEMS試驗(yàn)中NOx傳感器平均濃度與比排放的關(guān)系，進(jìn)一步分析平臺(tái)遠(yuǎn)程采集NOx平均濃度與平臺(tái)計(jì)算比排放結(jié)果的關(guān)系。因?yàn)檎嚨倪\(yùn)轉(zhuǎn)工況、負(fù)荷、使用時(shí)間均不同，為更好體現(xiàn)實(shí)際的排放水平，需統(tǒng)計(jì)每臺(tái)車的實(shí)際排放情況，基于單日時(shí)間尺度計(jì)算NOx排放值更加穩(wěn)健，因此確定整車的日運(yùn)行情況為一個(gè)周期，計(jì)算每日排放的NOx均值。平臺(tái)計(jì)算NOx比排放方法如下所示：NOxmass=0.001587×NOXconc（ppm）×KH,D×GEXHW其中NOxmass為排氣污染物質(zhì)量流量，GEXH為發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣量，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣量計(jì)算通過(guò)遠(yuǎn)程平臺(tái)數(shù)據(jù)的油耗和進(jìn)氣量的值進(jìn)行計(jì)算。NOxconc為NOx瞬時(shí)的濃度。KH,D為濕度校正系數(shù)默認(rèn)為1。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率=參考扭矩×（凈輸出扭矩百分比-摩擦扭矩百分比）×轉(zhuǎn)速/9549.3/100。利用平臺(tái)中進(jìn)氣量、油耗量、功率、NOx濃度等參數(shù)分別計(jì)算93輛車當(dāng)天的日平均NOx濃度和實(shí)際比排放，如下圖所示：圖SEQ圖\*ARABIC21山東省遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)中NOx日平均濃度與實(shí)際NOx比排放*100關(guān)系圖SEQ圖\*ARABIC22遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)選取NOx日均值與整車實(shí)際比排放相關(guān)性對(duì)93輛重型柴油車遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析可以看出，NOx日均值與實(shí)際計(jì)算比排放偏差在25%以內(nèi)，R2為0.94，兩者相關(guān)性較高?；谝陨螻Ox日均值與比排放之間的相關(guān)性分析，遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)可通過(guò)計(jì)算NOx日均值反映整車的排放水平，在發(fā)動(dòng)機(jī)不同負(fù)荷下都能對(duì)排放狀況進(jìn)行評(píng)估，更加貼近于整車實(shí)際污染物排放水平，有利于山東省重型柴油車排氣污染的實(shí)時(shí)監(jiān)管。5.6.4判定條件根據(jù)NOx傳感器的工作原理及發(fā)動(dòng)機(jī)水溫等工作條件的限制，結(jié)合整車實(shí)際運(yùn)行工況，定義連續(xù)傳輸數(shù)據(jù)的最小有效在線時(shí)長(zhǎng)為0.5小時(shí)。圖SEQ圖\*ARABIC23最小有效時(shí)長(zhǎng)判定圖圖SEQ圖\*ARABIC24某車冬天上線滿足NOx工作條件時(shí)長(zhǎng)圖SEQ圖\*ARABIC25某車正常工作時(shí)NOx工作條件時(shí)長(zhǎng)REF_Ref79424307\h圖23為某車在正常工作時(shí)，NOx傳感器工作時(shí)長(zhǎng)。在NOx傳感器工作時(shí)長(zhǎng)的前0.5小時(shí)，整車可能處于啟動(dòng)-熄火-啟動(dòng)-熄火這樣的工作過(guò)程。REF_Ref79424395\h圖24為某車冬天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)工作過(guò)程，NOx傳感器工作需要0.5小時(shí)才能正常工作。REF_Ref79424447\h圖25為某車正常工作時(shí)的NOx傳感器工作時(shí)長(zhǎng)，時(shí)長(zhǎng)為10分鐘。從整車實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)分析，車輛運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷、時(shí)間均不相同，因此從平臺(tái)中隨機(jī)抽取50臺(tái)車進(jìn)行最小在線時(shí)長(zhǎng)的分析及驗(yàn)證，時(shí)長(zhǎng)如REF_Ref79424001\h圖26所示。低于0.5小時(shí)車輛數(shù)為37臺(tái)，占比74%。圖SEQ圖\*ARABIC26隨機(jī)選取50臺(tái)車NOx工作時(shí)長(zhǎng)分析隨后對(duì)車輛在線時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行分析，先選取某天某地區(qū)不同上線時(shí)長(zhǎng)的占比，上線達(dá)到1、2、3小時(shí)的占比分別為84.1%、65.1%和50.8%。見(jiàn)REF_Ref78375866\h表9。表SEQ表\*ARABIC9某地區(qū)車輛上線時(shí)長(zhǎng)占比在線時(shí)長(zhǎng)車輛占比累計(jì)占比6小時(shí)以上18.7%18.7%5.5-63.3%22.0%5-5.53.6%25.5%4.5-54.0%29.6%4-4.54.4%34.0%3.5-45.0%39.0%3-3.55.6%44.6%2.5-36.2%50.8%2-2.56.7%57.5%1.5-27.6%65.1%1-1.58.5%73.6%0.5-110.6%84.1%0-0.515.9%100.0%根據(jù)遠(yuǎn)程平臺(tái)的數(shù)據(jù)分析，將遠(yuǎn)程平臺(tái)中的在線時(shí)間作為車輛日在線判定的依據(jù)。結(jié)合有效最小時(shí)長(zhǎng)和不同在線數(shù)據(jù)的占比分析，定義車輛日在線2小時(shí)為有效在線時(shí)長(zhǎng)。同時(shí)對(duì)遠(yuǎn)程平臺(tái)某地區(qū)五月在線2個(gè)小時(shí)車輛在線時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行分析，五月總臺(tái)數(shù)共33000輛，考慮到五一假期的影響，去除五一假期上線數(shù)量，五月平均上線2小時(shí)數(shù)量為22182輛，占比為67.2%。圖SEQ圖\*ARABIC27某地區(qū)五月在線2個(gè)小時(shí)車輛數(shù)量根據(jù)GB3847-2018中8.1.2條（在用汽車和注冊(cè)登記排放檢驗(yàn)限值表2限值a加載減速低于1500ppm）、HJ857-2017中4.1.2條（按照規(guī)定的測(cè)試方法進(jìn)行重型柴油車、氣體燃料車排氣污染物排放測(cè)量，第五階段NOx排放濃度應(yīng)不高于900ppm）及GB17691-2018中6.4.3條（型式檢驗(yàn)時(shí)，按照附件EA規(guī)定的PEMS試驗(yàn)程序，在整車上進(jìn)行實(shí)際道路車載法排放試驗(yàn)，要求有效數(shù)據(jù)點(diǎn)中，95%以上小于500ppm的NOx排放濃度要求）等標(biāo)準(zhǔn)，制定平臺(tái)NOx濃度報(bào)警值，車輛NOx日均值超過(guò)REF_Ref1057\h表10的值，平臺(tái)應(yīng)響應(yīng)NOx報(bào)警程序。表SEQ表\*ARABIC10平臺(tái)NOx濃度報(bào)警值排放水平NOx濃度(×10-6)第四階段1500第五階段900第六階段500對(duì)遠(yuǎn)程平臺(tái)某地區(qū)某段時(shí)間不同NOx日均值車輛占比進(jìn)行分析，國(guó)五車日均值900ppm濃度以上占比8.9%。根據(jù)車型制造和銷售時(shí)所應(yīng)達(dá)到的排放標(biāo)準(zhǔn)水平，同時(shí)考慮車輛在正常使用和維修保養(yǎng)情況下排放控制系統(tǒng)的正常劣化，來(lái)確定在用汽車排氣污染物水平，一般將污染較高的車輛控制住在10%左右，根據(jù)表11某地區(qū)某段時(shí)間不同NOx日均值車輛占比結(jié)果分析，給出REF_Ref1057\h表10平臺(tái)NOx濃度報(bào)警建議值。表SEQ表\*ARABIC11某地區(qū)某段時(shí)間不同NOx日均值車輛占比排放區(qū)間車輛占比累計(jì)占比0-1008.3%8.3%100-20017.2%25.5%200-30018.7%44.2%300-40015.0%59.1%400-50011.0%70.2%500-6008.4%78.6%600-7006.2%84.8%700-8004.0%88.8%800-9002.3%91.1%900-10001.4%92.5%1000-11000.8%93.3%1100-12000.5%93.8%1200以上6.2%100.0%排氣污染物穩(wěn)定達(dá)標(biāo)條件NOx日均值會(huì)隨著不同月份，NOx平均濃度會(huì)有所變化，下圖為不同月份的NOx均值的占比（不同NOx日均值范圍濃度占總車輛的百分比）。SCR的工作溫度與整體的環(huán)境溫度有較大的影響，NOx排放占比分析數(shù)據(jù)分析，隨著山東省不同月份數(shù)據(jù)，每個(gè)月的NOx排放占比均有不同，2021年1月、3月、5月的平均氣溫為-4℃～5℃、6℃～16℃、19℃～29℃、從1月、3月、5月數(shù)據(jù)分析，NOx平均濃度在200ppm以內(nèi)的占比分別為15.1%、16.9%、23.4%。在NOx均值200-250ppm濃度范圍內(nèi)，車輛的占比數(shù)量在20%左右。按照GB3847-2018、《山東省打好柴油貨車污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)作戰(zhàn)方案》有關(guān)要求，滿足免于環(huán)保上線檢驗(yàn)的車輛應(yīng)保證一定的在線率和排氣污染物穩(wěn)定排放，根據(jù)遠(yuǎn)程平臺(tái)NOx傳感器與比排放相關(guān)性結(jié)果和遠(yuǎn)程平臺(tái)NOx月均值車輛占比，編制組建議將排氣污染物穩(wěn)定達(dá)標(biāo)條件制定為“對(duì)于滿足日在線判定的車輛，計(jì)算其NOx日均值滿足REF_Ref952\h表12要求的天數(shù)，應(yīng)不少于總?cè)赵诰€天數(shù)的75%”。表SEQ表\*ARABIC12平臺(tái)NOx日均值判定條件排放水平氮氧化物濃度(×10-6)第五階段≤200第六階段≤50某地市國(guó)五車輛5月、6月滿足在線條件及達(dá)到日在線天數(shù)75%的車輛數(shù)占比情況如REF_Ref78539405\h圖28、REF_Ref78534931\h圖29所示。5月份滿足排氣污染物穩(wěn)定達(dá)標(biāo)條件的車輛占有效在線車輛的5.2%，6月份滿足排氣污染物穩(wěn)定達(dá)標(biāo)條件的車輛占有效在線車輛的4.6%?？梢钥闯?，該排氣污染物穩(wěn)定達(dá)標(biāo)條件符合對(duì)重型柴油車排氣污染的管理需要。圖SEQ圖\*ARABIC28某地區(qū)5月滿足判定條件的國(guó)五車輛占比情況圖SEQ圖\*ARABIC29某地區(qū)6月滿足判定條件的國(guó)五車輛占比情況根據(jù)制定的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)條件，選取平臺(tái)中某地區(qū)某月滿足穩(wěn)定達(dá)標(biāo)條件的車輛，通過(guò)與定期排放檢驗(yàn)數(shù)據(jù)比對(duì)，全部通過(guò)定期排放檢驗(yàn)。REF_Ref79659937\h圖30為滿足穩(wěn)定排放達(dá)標(biāo)條件的車輛數(shù)據(jù)。選取某地區(qū)某月的定期檢驗(yàn)不合格車輛，進(jìn)行與平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)篩選定期檢驗(yàn)不合格車輛均未滿足穩(wěn)定達(dá)標(biāo)條件。圖SEQ圖\*ARABIC30某地區(qū)某月上線滿足穩(wěn)定達(dá)標(biāo)條件判定車輛的定期檢驗(yàn)結(jié)果實(shí)施本標(biāo)準(zhǔn)的效益及經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析實(shí)施本標(biāo)準(zhǔn)的效益OBD車載數(shù)據(jù)終端可對(duì)多協(xié)議數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種在用車協(xié)議自適應(yīng)，并具備主動(dòng)監(jiān)控NOx的功能，能夠在機(jī)動(dòng)車等移動(dòng)源應(yīng)用。機(jī)動(dòng)車排放遠(yuǎn)程監(jiān)管平臺(tái)，基于交通數(shù)據(jù)與排放數(shù)據(jù)的融合處理方法，實(shí)現(xiàn)區(qū)域機(jī)動(dòng)車排放特征實(shí)時(shí)展現(xiàn)，并能基于平臺(tái)數(shù)據(jù)和診斷模型，識(shí)別機(jī)動(dòng)車NOx排放的超標(biāo)情況和作弊行為，特別對(duì)于高排放車輛能很好的篩查出來(lái)，解決重型車排放監(jiān)管存在監(jiān)管難、處罰難、取證難的問(wèn)題，本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后通過(guò)對(duì)重型車實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程排放監(jiān)控，有效對(duì)重型車進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)管，通過(guò)對(duì)車輛的排放狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可有效解決執(zhí)法難、取證難問(wèn)題。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施可有效對(duì)重型車的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)管，其潛在的排放治理效益情況是不可估量的。通過(guò)排氣污染物達(dá)標(biāo)判定篩選可免于環(huán)保上線檢驗(yàn)的重型柴油柴油車，在環(huán)保定期檢驗(yàn)方面減輕車主負(fù)擔(dān)，考慮到本標(biāo)準(zhǔn)在達(dá)標(biāo)判定上的首創(chuàng)性和社會(huì)因素，根據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)目前監(jiān)控車輛排氣污染狀況測(cè)算，全省在遠(yuǎn)程監(jiān)控范圍內(nèi)約有10%的車輛可獲得免于環(huán)保上線檢測(cè)的