重型整车道路法与转鼓法排放测试比较研究

文/胡雅璐

目前，就现有重型车排放管理而言，主要措施是依据发动机排放的台架试验认证，而这种管理方式存在诸多问题。发动机台架试验循环工况与整车实际道路工况差距较大，不同类型的重型车辆间，实际道路工况也有较大差异，发动机法规工况无法充分体现实际运行工况，且后处理装置需要排气达到一定温度后才能有效工作，这样势必导致排放管理的失控。

针对目前排放测试的种种不足，不少国家提出了解决方法。我国北京也于2013年开始实施全国第一个整车排放测试标准DB 11/965-2013《重型汽车排气污染物排放限值及测量方法（车载法）》，开始基于整车来管理重型车排放核准和在用符合性管理；环保部的标准HJ 857-2017《重型柴油车、气体燃料车排气污染物车载车辆方法及技术要求》已于2017年9月发布；强制性国家标准《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（中国第六阶段）》目前在征求意见阶段，其中提出了整车排放测试和限值要求，直接明确了整车企业责任，为整车监督检查提供方法。

由于整车排放更能切实反映实际汽车排放，未来重型车排放法规将更加重视在整车排放方面的规定。本文对上述两种方法分别进行测试，比较其差异和优劣点，为相关部门对重型汽车在用车符合性等检查和监管工作提供一些技术支持。

一、测试方案

1.概述

重型车整车测试方法主要分为两种，一种是采用实际道路路况，将车载排放测试系统装载于车辆之上，在重型车辆道路运行情况下进行车辆排放污染物采集分析的方法，称为整车道路法。另一种依据征求意见标准中的方法采用底盘测功机模拟道路阻力，使用全流采样分析系统（CVS）对车辆排放污染物进行分析，称为转鼓法。

2.测试方案

依据重型车排放测试标准，确定测试工况循环，选定测试车辆和测试设备，制定测试方案（见表 1）。

表1 重型车整车排放测试方案内容列表

① 采用转鼓法。按照测试方案，选定我国典型商用车循环（C-WTVC）测试工况进行试验，得到测试结果。

② 采用整车道路法。按照制定的测试方案，确定道路测试工况，得到测试结果。

二、试验设备

该测试主要涉及的测试设备为：具备道路阻力模拟能力的重型车整车底盘测功系统、CVS和PEMS。

三、整车道路法排放测试研究

本文按照HJ 857-2017，对M3车辆进行整车道路排放测试，车辆的准备、载荷和燃料等均按照此标准要求实行（见表3）。路线选择为上海市区和郊区，海拔差符合相应的标准。

表3 测试车辆要求

1.测试工况

测试工况的构成路况包括市区道路、市郊道路和高速路，并按照此顺序行驶。实际测试路况见表4，按规定行驶路线选择有市区道路、市郊道路和高速道路。

表4 实际测试路况

2.道路排放测试数据分析比较

测试车按照上述描述的测试工况，进行三次试验，测试数据见表5。将三次排气污染物CO和NOx数据分别进行比较分析，引入重复性这个系数，即变异系数（CV)，计算公式为：

CV =( 标准偏差SD /平均值Mean )×100%

表5 道路法排放测试数据.g/km

三次道路测试所得的NOX和CO测试数据吻合度低，重复性差。进一步分析整车道路测试重复较差的原因，主要是道路测试容易受环境、天气、交通量和实验人员的影响，对驾驶循环的跟踪性也较差，可比性和可重复性较差。

四、转鼓法测试研究

转鼓法测试技术需具备4个条件：能够真实模拟汽车行驶过程中所受阻力的道路载荷曲线；能够代表道路汽车实际运行工况的行驶循环；通过各种道路模拟系统、功率吸收装置、惯性模拟系统来真实准确地模拟汽车实际行驶情况；精确的CVS。

1.道路载荷模拟

为能够根据实际驾驶行为来描述车辆的排放，真实模拟车辆行驶状况，必须具备一个能够真实反映汽车行驶过程中所受阻力的道路载荷曲线。该曲线必须考虑到汽车行驶过程中所遇到的滚动阻力和空气阻力。本次试验选用查表法获得道路阻力系数进行道路阻力加载。

2.行驶循环C-WTVC

采用的测试循环为GB/T 27840-2011《重型商用车辆燃料消耗量测量方法》中规定的C-WTVC循环，该循环是在世界统一的重型商用车辆瞬态循环（WTVC）的基础上，根据我国实际的行驶状况通过调整加速度和减速度而来。C-WTVC循环主要分为市区、公路和高速工况三部分，总运行时间为1 800 s，平均车速41.0 km/h，行驶里程共20.51 km。

3.整车转鼓法测试数据分析比较

测试车按照查表法获得道路阻力系数进行道路阻力加载，车辆在底盘测功机上滑行拟合，测试车按照C-WTVC工况，进行三次试验，测试数据见表6。选取三次试验数据中排气污染物CO和NOx测试数据分别比较，可以得知，整车转鼓法排放三次测试CO和NOx测试数据变化较小的，结果一致性较好，检测重复性较好。

表6 转鼓法排放测试数据 g/km

进一步分析转鼓法测试重复性较好的原因，推测有以下几点：

① 底盘测功机控制精度高，性能稳定，能准确模拟出C-WTVC工况要求的车辆行驶阻力，对测试提供了可靠的模拟条件。

③ CVS测量精度高，漂移小，稳定性好，满足法规要求。

五、结.语

整车转鼓排放测试相比整车道路排放测试，能提供容易控制的条件，从而排除天气和其他交通量的影响，而且为汽车安装、固定的控制仪表和复杂的特殊仪器的使用提供了一个良好的框架，从而提高了测量的准确性、测量的特殊性、重复性和可比性。

CVS精度明显优于PEMS设备的精度。PEMS设备由于体积小，方便携带，其优点为测试灵活，经济性较高。

整车道路测试工况至少需要3 h测试里程而实验室按照C-WTVC工况所需仅1 800 s的时间，里程分配等这些两者之间比较整车道路测试所得数据更能反映车辆实际排放水平。

PEMS所得秒采数据，重复性较差，离散度高，而CVS测试所得秒采数据，准确度和一致性都较高且转鼓法CVS成熟可靠。