道路排放测试技术的研究

路边

道路排放测试技术的研究


现在对车辆排放进行相关测量大多是在发动机台架或者底盘测功机上面进行。虽然测功机测试技术已经很完善，而且能够模拟各种的道路环境对车辆行驶的影响，但是由于试验场地条件和测功机测试范围的局限性，以及高昂的测试成本，使这一技术很难全面应用到对重型车辆的排放测试上，特别是对3.5t以上重型车辆的检测。随着排放法规对重型车辆特别是重型混合动力车辆的要求越来越严，车载排放测量系统(OBS)能够弥补实验室测试的局限性。 1 污染物分析原理 对车辆排放水平的测试主要是在一定的工况模型环境下对车辆排放出的CO、CO2、HC和NO，等的质量以及油耗进行测定。对于污染物质量的确定，OBS主要是通过对污染物瞬时浓度和尾气的瞬时流量进行数据处理，最后得出污染物的瞬时排放质量曲线、瞬时排放浓度曲线以及排放污染物的总质量。OBS也能通过自身携带的GPS得到车辆的速度曲线，行驶路线以及坡道变化。 图1 OBS内NDIR测量结构图 本次用于试验的OBS设备是Horiba公司的OBS-1000系列车载排放测试系统。对于HC、CO、CO2的浓度测量，OBS采用的是非透视红外线分析仪(NDIR)。如图1所示的NDIR的结构中，取样气体经PITOT管进入OBS后，由取样气人口进入NDIR的取样单元，由探测器输出对NOx排放浓度的测量结果，OBS采用化学分光分析仪(CLD)。CLD以反应式(1)和反应式(2)为原理，通过化学光测量NOx。 NO+O3=NO2*十O2(1) NO2*=NO2十hv(2) 式中，NO2*为激发态NO2；九为普朗克常量；v为光量子频率。 2 0BS在实际中的应用 选择一辆装载有能量回收装置的混合动力重型城市公共汽车作为被测对象。由于被测车辆是一辆重型车辆，如果进行实验室测试，需要耗费大量的资金成本和时间成本，而OBS设备很适于在这样的车辆上进行测量任务。本次试验就是通过OBS的实际应用来评估在被测车辆上加装能量回收装置能否改进车辆的排放水平。 本次试验的路线经过选择，标准是道路条件良好，路面平坦、宽阔，交通畅通，比较适于进行特定工况下的排放水平测试。本次试验是在典型城市客车工况的模型下进行3次试验，分别按照原车模式、使用能量回收装置怠速不停机、使用能量回收装置怠速停机等3个模式分别进行。原车模式就是车辆在整个工况运行过程中，车辆的动力完全来源于发动机，不起动能量回收装置。而在使用能量回收装置的两个模式中，能量回收装置自动从制动过程中回收能量；进行能量重新利用的过程。怠速不停机模式与怠速停机模式的区别在于，前者在工况的怠速阶段，车辆自身的发动机不停机，保持怠速运行；而后者在工况的怠速阶段，发动机停机，车辆保持静止。 3 数据的获取及分析 3.1 数据设置 评估车辆的排放水平，主要就是测量在特定的工况模型下，车辆排放的HC、CO、CO2和NOx以及颗粒物(针对柴油车)的总质量和每公里排放量，还有车辆的油耗。对于外部环境，应当记录环境温度、大气压力、环境湿度等对排放产生影响的因素。 为获得更为精确的测试结果，除了在试验之前对测试仪器进行标定之外，还要针对测试内容设定一系列的参数。OBS在出厂时已经设定了一些基本的环境参数，试验时要根据试验内容、目的设定一些特定的参数。表1所示的就是根据实际情况，在测量中作者设定的各个测量参数。设定测量频率为2Hz，这是一个很重要的参数，时间间隔越长，数据波动越小，但是使用过大的采样时间间隔将会平滑掉较大的瞬时变化值，为了避免这些误差故采用2Hz的采样频率。还有一个重要的参数是PITOT管参数，这个参数要根据发动机排量来设定，如果设定错误，就会影响排气流量的标定。由于排放污染物质量是根据瞬时排放浓度进行处理的，会对车辆排放水平的最后结果产生严重的影响。 表1 污染物参数设定 排放污染物 CO CO2 HC NOx 测量范围 3 10 1000 500 测量延时(s) 3 3 3 1 3.2 数据分析 在对排放数据分析时，各测试项目曲线均作为时间函数来分析，这种曲线的特征参数既可作为排放状况的函数，也有利于根据速度曲线和外部环境因素曲线进行对比，研究道路与外部环境对车辆瞬时排放的影响。而且，由于都是基于时间函数，那么可以很方便地比较不同模式下的排放水平。 根据OBS自带的GPS测量结果绘制速度曲线。将这一曲线与车辆上装载的道路工况跟踪装置所得出的速度曲线进行对比，如图2所示，OBS测量结果与工况跟踪装置所测量的结果是相一致。从这一点可以判断，在实际的试验过程中，OBS运行完好，数据能够正常记录，环境因素对OBS测量的影响较小。OBS工作状态正常，就可以通过OBS测量的结果，针对试验目的进行评估。 图2 OBS测量速度与工况跟踪测量速度对比 本次试验的评估是比较在不同模式下，各个污染物排放的情况。分别比较了3种不同模式的条件下，按照同一工况运行，排放物中CO、CO2、HC、NOx排放浓度曲线的情况。 实验显示，车辆运行过程中，加速度的变化对CO排放影响较大。当加速度较大时，CO排放浓度迅速增加；车辆速度变化时，CO2和NOx浓度曲线的变化区间比较集中，车辆的加速段或负荷加大段，燃烧温度上升，CO2和NOx浓度上升很快；HC排放的主要原因是由于燃烧不完全和熄火所致，在等速行驶时，HC排放比较小而且较为稳定，在高速刹车时，油耗很小，混合气过稀，则HC的排放有所增加。 在实验中，可以发现在车辆的怠速阶段时，怠速停机模式的污染物排放要远小于怠速不停机和原车模式相应的污染物排放。这是由于在怠速停机模式阶段，车辆的发动机停止运行，此时的污染物排放很低。在怠速阶段由于没有进行制动，没有能量回收，所以在这一阶段怠速不停机模式和原车模式是一样的。在怠速阶段,怠速不停机模式和原车模式的排放是相近的。 可以发现，在车辆的行驶阶段，被测车辆在使用加装能量回收装置之后，排放情况也没有得到改善。这一点通过表2可以得到肯定的回答。表2是各模式下，污染物排放质量以及油耗情况的对比。加装该能量回收装置之后，CO2、NOx的排放质量以及油耗能够得到降低，但是降低不多；而在CO和HC的排放控制方面，该装置并不能对排放施加好的作用。试验证明，在实际的应用过程中，该能量回收装置能够促进油耗的降低，但是降低程度不明显；而且对车辆的排放水平没有有效地改善。 表2 各模式排放情况对比 测量模式 CO排放质量(g/km) CO2排放质量(g/km) HC排放质量(g/km) NOx排放质量(g/km) 油耗(km/L) 原车 1.428 777.74 0.475 1.646 3.4 怠速不停机 1.384 724.98 1.083 1.474 3.63 怠速停机 2.149 738.01 0.6 1.608 3.57 4 结论 本次试验将OBS用于重型混合动力车辆上，以评估被测车辆上装载的能量回收装置能否对排放进行改善。实际的测量结果证明，该能量回收系统不能完全有效改善排放。对于OBS使用的可靠性，在实际中的应用也证明OBS能够直观地反映驾驶行为、外界环境对车量排放的影响。而且，这套系统的稳定性以及测量精度都能保证实际测量的需求。随着车辆排放标准的越来越严，排放测量必将会更多地普及到各种类型的车辆上，包括对重型混合动力车辆的排放检测，OBS可以在完成车辆排放检测任务的同时，比实验室测试节约更多的时间和资金。OBS的使用在未来的车辆测量中必将会越来越普遍。

51102217

哪里有表
阿

51102217

多谢版主赐教！再多点就好了！

心静如水

哪里有表呀？

cn_xiaohei

OBS，听起来不错。不过估计精确不到那儿去。不能和测功机上的测量结果比拟丫。