有关国Ⅳ重型车用柴油机排放测试的讨论

有关国有关国 重型车用柴油机排放测试重型车用柴油机排放测试 的讨论的讨论 中国大陆的国 柴油机已处于起步阶段 未雨绸缪 予先 对国 柴油机排放测试中可能出现的问题 梳理思考 提出对 策 无疑会对行将面临和必须解决的课题带来裨益 现仅就可 以予见的与国 排放测试有关问题讨论如下 排放控制装置的耐久试验排放控制装置的耐久试验 从国 开始 另行增加了针对柴油机排放控制装置 scr egr dpf 的耐久考核 试验可在试验台架上完成 也 可用汽车道路试验或实际使用里程数替代 若在台架上耐久 需经历 600 800 小时循环工况考核 每 循环由 27 个工况 历时 5 小时组成 车载诊断系统车载诊断系统 obd 的模拟试验的模拟试验 欧盟于 2005 年 10 月 1 日开始在重型汽车上安装 obd 诊 断系统 该系统储存了大量柴油机排放控制元件的故障代码 一旦某些元件出现故障 导致排放控制能力下降时 传感器和 诊断程序将该元件的故障码读出 进而提示驾驶员 需按指示 的故障部位和性质予以处理 欧盟已于 2008 年 10 月 1 日在欧 车上安装了具有排放监 测功能的 obd 我国国 重型车上 也会随势而上 由于 obd 与柴油机排放控制系统 包括电控燃油系统 有 不可分割的联系 它们之间的匹配试验将由主机厂完成 obd 匹配试验即模拟试验 是有意识将故障元件 另件 装在柴油 机上 按缩短时间的 esc 循环 每工况 1 分钟 完成 3 9 循 环 检查故障码的读出状态 燃料柴油品质的升级燃料柴油品质的升级 车用柴油机要达到国 标准 除采取机内外措施外 还有 一个重要的前提 即燃料柴油品质必须升级 满足国 柴油机 对油品的特殊要求 否则国 柴油机就会成为无本之木 无源 之水 国 柴油要有髙十六烷值 低芳香烃含量 低密度和极低 的含硫量 欧盟 2005 年开始 要求柴油中含硫量小于 50ppm 质量比 下同 美国 2006 年六月一日前 含硫量小 于 160ppm 之后含硫量小于 15ppm 我国国 柴油含硫限值 小于 350ppm 按我国国情 日后国 国 柴油机将会共存若干年 因 此 两种品级的柴油 从生产到使用的各个环节 都要严格分 开 否则会给国 柴油机带来灾难性后果 相比较而言 采用 scr 的柴油机对油品含硫量的要求要比 egr 低得多 有专家予言 满足 e 排放的柴油可用在国 柴油 机上 scr 提髙电力测功系统瞬态控制精度 确保提髙电力测功系统瞬态控制精度 确保 etc 循环功接近或循环功接近或 超过设定值超过设定值 在试验台架控制系统中 柴油机供油量的改变 油门位置 改变 电力测功激磁电流的变化 测功机负载变化 都能 分别改变柴油机的转速和输出扭矩 形成相互关联 互为因果 的双闭环控制体系 另外 又因柴油机运行时 其油量 转速 和扭矩三者之问呈非线性变化关系 变化斜率及正负因不同的 运行区间而不同 因此柴油机在试验台架上按 etc 工况运行 是一个程序步骤繁多 逻辑关系复杂 各种条件相互关联的动 态响应过程 尽管采取了各种先进的控制理论和方法 etc 试 验的试验结果仍有些不尽人意 某国外著名公司的电力测功试验台运行 etc 的实验数据 在 1800 个工况点中 有 80 以上的转速 50 以上的扭矩和 60 以 上功率点 实测值小于设定值 完全符合设定值的几乎没有 有许多工况点的实际扭矩偏离设定值几倍甚至十几倍 其结果 是整个循环的循环功 kwh 低于理论计算值 设定值 gb17691 2005 标准允许低于计算值的 15 这种宽松的限值 实质上是对电力测功台位动态控制品质不良的默认 但对于主 机制造商而言 是极为不利的 有可能会出现这种情况 排放 原本合格的柴油机 仅因为试验台架控制品质较差 实际循环 功降低 导致比排放超限而被判为不合格 或因电测功试验台 型号不同 得出不同的循环功和比排放 因此 在试验中 我 们要努力使实际循环功接近甚超过 允许超 5 理论计算值 提高分析仪系统测试精度提高分析仪系统测试精度 目前国内使用的排放分析仪系统绝大多数为日本 horiba 公司和奥地利 avl 公司产品 从一般意义上看 它们都可以满 足国 柴油机排放测量要求 但细究起来 还有许多工作要做 5 1 整定分析仪测量精度和分辨率 以 nox污染物为例 国 柴油机 nox排放限值比国 收紧 1 3 由 5g kwh 减至 3 5g kwh 各工况点原始排气 nox浓度会 大幅度降低 显然 我们只能选用分析仪的小量程测量 按标准 分析仪的最佳工作量程应保证被测浓度在量程的 15 100 区间内 低于 100ppm 浓度者 其误差 4ppm 在低 于 15 量程的范围内 若要用来计量 则至少标定包括零点在 内的 5 个点浓度 用最小二乘法回归拟合 其拟合计算值与标 定值之差应在标定值的 4 以内 零点在 1 fs 以内 建议用 4 20 40 80pppm 的 no 标准气标定分析仪 100ppm 量程 目前国内可提供 3 5ppm 级的标准气 5 2 添置新分析仪 5 2 1 对装备 egr 的国 柴油机 为测定 egr 率 进气中 co2所占比例 可用小量程 0 5 不分光红外分析仪 其采 样管 过滤器 采样泵 样气冷却器等自成系统 5 2 2 对装备 scr 的国 柴油机 在台架上试验时 目前国 内大多采用量子激光红外光谱原理 精确测量 scr 下游废气中 残存的 nh3浓度 5 3 调整颗粒测量运行参数 国 柴油机颗粒排放限值为 0 02g kwh 仅为国 柴油机的 1 5 因废气中颗粒大幅减少 完全有可能一次试验循环后 滤 纸荷重小于 1 3mg 此时 应按原试验条件和原工况 再进行 一次试验循环 取其荷重平均值 若要避免重复试验 事前要 根据成熟的经验 调整 cvs 系统运行参数 诸如减小一级稀释 风道的定容流量 稀释空气温度降至 20 甚至更低 美国 epa 2007 重型柴油机排放法规定 15 除尽可能降低一级稀 释风道的定容流量外 保证二级稀释进口处温度小于 191 也可加大二级风道流量 滤纸迎风风速要小于 80cm s 保证滤 纸处温度小于 52 等等 顺便指出 若引用美国 epa 2007 重型柴油机排放法规 在 滤纸上游增设一个离心式颗粒予分器 cyclone 将稀释样气中大 于 2 5m 的颗粒除掉 50 以上 1m 以下的被滤纸吸附 99 届 时滤纸的荷重就会更少了 etc 试验工况参数的回归处理试验工况参数的回归处理 为判定 etc 试验工况的有效性 要对实测转速 扭矩 功 率数值与其设定值之间 用最小二乘法按线性方程进行回归分 析 其方程 y b mx 即是对应设定值 x 的计算方程 计算值 y 是实测值的平均值 为控制 etc 试验工况的精确性 标准规定了斜率 m 截距 b 和相关系数 r2的限值 同时对回归方程本身的精度予以评估 计算实测值偏离方程计算值 平均值 的标准偏差 s 标准条 文中为 se 该标准偏差即是实测值的波动范围 根据误差理 论 实测值在 y2s 范围内的概率是 95 以上 在 ys 范围内的概 率是 54 转速 扭矩 功率回归处理时 可将不参与回归的工况点 了删除 删除的条件如下 转速 在