汽油车尾气排放测量稳态工况法实施方案

作者:浙江吉利汽车有限公司张家口分公司 闫向春 发布时间:2020-03-23
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新标准GB18285-2018《汽油车污染物排放限值及测量方法(双怠速法及简易工况法)》发布,国内新车下线尾气检测方法由双怠速检测方法,变更为由稳态工况法或瞬态工况法或简易瞬态工况法进行测试。本文主要针对新标准中稳态工况法的实施方案进行阐述,为各个整车厂进行设备规划提供参考。

为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》,控制汽车污染物排放,改善环境空气质量,国家生态环境部联合国家市场监督管理总局发布了新标准GB18285-2018《汽油车污染物排放限值及测量方法(双怠速法及简易工况法)》。新标准规定,新车下线尾气检测由双怠速法,变更为稳态工况法或瞬态工况法、简易瞬态工况法进行测试。本文以稳态工况法为例,介绍具体的实施方案。


双怠速法和稳态工况法介绍

1.双怠速法

双怠速法是指汽车在空档条件下,分别加速至怠速工况和高怠速工况时,检测污染物的排放。双怠速法检测的污染物为HC和CO,在怠速工况和高怠速工况,HC和CO的排放限值需小于标准中的规定。双怠速法检测使用的设备主要为尾气分析仪,用于收集污染物HC和CO并分析排放值,尾气抽排设备配合使用,用于收集汽车排放的多余尾气,设备组成如图1所示。


图1  双怠速法尾气检测设备组成


2.稳态工况法

稳态工况法是指模拟车辆实际行驶时的车况,在25 km/h、40 km/h等速工况下检测污染物的方法。稳态工况法检测的污染物为HC、CO和NO,在25 km/h等速工况下,HC、CO和NO的排放限值需小于标准中的规定(备注:在25 km/h等速工况下检测不合格的车辆,需进行40 km/h等速工况检测)。

稳态工况法使用的设备主要为底盘测功机、尾气分析仪、气象站、冷风扇及尾气抽排设备等,其中底盘测功机的作用为模拟车辆行驶的道路阻力,尾气分析仪用于收集污染物HC、CO和NO并分析排放值,气象站用于监控检测环境的温度和湿度等,冷风扇辅助被检车辆发动机散热,尾气抽排设备与双怠速法尾气抽排设备作用相同,设备组成如图2所示。


图2  稳态工况法尾气检测设备组成

3.对比分析

下面从以下7个方面,对稳态工况法和双怠速法进行详细的对比分析。

1)检测工况不同

双怠速法在发动机运行的低怠速和高怠速两个怠速段进行排放检测,属于无负荷检测;稳态工况法通过对车速在25 km/h和40 km/h两个速度段的道路运行模拟进行检测,属于有负荷检测,测试结果更能接近实际排放。

2)检测的污染物不同

稳态工况法增加了NO的检测,由于怠速条件下无负荷,NO的排放很低,因此双怠速法不检测NO的排放;而稳态工况法属于有负荷检测,车辆在有负荷的情况下,NO的排放迅速升高,通过红外法、紫外法或化学发光法能够准确地反映车辆NO的排放情况。

3)检测频次不同

双怠速法检验频次为100%全检;稳态工况法检验频次为按照车型年产量的1.0%进行抽检,最小抽查数量为15辆/年,年产量不足15辆的车型,每辆车均应进行检测。

4)检测节拍不同

双怠速法检测节拍大约为186 s,表1为节拍分解。稳态工况法检测节拍约为830 s,不包括每天开机时的设备预热和标定时间,表2为节拍分解。

表1  双怠速法检测节拍

表2  稳态工况法检测节拍

5)工位差异

由于每辆车都要检验,双怠速法尾气检测一般布置在总装车间检测线上;稳态工况法的抽检频次为1%,且检测节拍较长,一般不布置在生产流水线上,可布置在总装车间单独的区域或者总装车间外。

6)设备差异

由于检测方法不同,稳态工况法检测设备对比双怠速法检测设备,需增加底盘测功机、气象站、冷风扇等,尾气分析仪需增加NO模块。

7)被检车辆要求不同

稳态工况法检测方法,要求被检车辆横向稳定,驱动轮轮胎需干燥防滑。如果设备布置在总装车间内,不受影响;如果设备布置在总装车间外单独的区域,考虑雨雪天气,需配备轮胎吹干装置或在尾气检测间预留停车位,车辆可先停在停车位,待轮胎干燥后再进行检测。

综上所述,双怠速法切换为稳态工况法后,原有的设备无法使用,需要进行改造,原有的尾气检测工位需要重新选择。


规划实施方案

根据测量方法对比分析,以及与设备开发供应商进行深入技术交流,得出稳态工况法的设备布局、安装和使用条件,并据此进行了设备选址及布置。

稳态工况法排放检测设备主要由底盘测功机、冷却风扇、控制柜、尾气分析仪及尾气抽排设备组成,设备布局如图3所示。


图3  稳态工况法尾气检测设备布局



设备安装和使用条件方面需要做以下工作:增加底盘测功机需要做设备基础;设备测试是在高速下测试噪声较大,需要在隔声房中进行;设备所需的场地面积约长12 m、宽7 m。标准中要求,整车下线检验信息应通过计算机系统实时自动检测、记录、传输及存储,设备应考虑通信网络的接入。设备能源动力需求如表3所示。

表3 能源动力需求

设备选址及布置

以A工厂为例,A工厂已投入生产,设备布置在总装车间外一新建厂房内,与其他区域单独隔开,总面积为12 m×8 m,其中设备占地面积为12 m×7 m,预留两个车辆缓存区;由于A工厂冬季平均温度在0℃以下,故尾气检测室内布置供暖设施;新建厂房内无压缩空气,考虑到从其他车间引入距离较远,成本较高,尾气检测设备配置单独的空压机;工业用电和通信设施由附近的车间引入。

尾气检测设备方案确认后,进行预算分析、项目立项、设备招标、设备详细设计、设备制作、土建公用动力招标、土建公用动力施工及设备安装调试,大约需要经过8个月的周期,项目实施完成。


结语

上述A工厂的尾气排放检测设备实施方案,布置在新建的厂房中,不会影响现有车间的生产,投资较少,实施方便,保证了新标准发布后尾气排放检测方法的顺利切换。新标准发布后的尾气检测设备改造,涉及国内所有的整车厂,已量产工厂因要兼顾生产,方案规划及设备选址可参考上述案列,新建工厂前期规划时可参考上述内容综合考虑


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