【正文】 況點(diǎn)增加百分比最多達(dá)14%，其落入NTE區(qū)域內(nèi)的工況點(diǎn)占整個(gè)比例達(dá)到35%。因此，修正后的NTE法能夠更全面的覆蓋車輛實(shí)際運(yùn)行的工況，從而更合理、更科學(xué)的評估車輛排放情況。利用美國NTE法對這幾輛重型柴油車車的排放進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于我國重型車輛在實(shí)際運(yùn)行過程中的發(fā)動機(jī)負(fù)荷很難長時(shí)間維持高負(fù)荷工況，滿足美國NTE事件定義的工況點(diǎn)很少，這樣對車輛排放水平的評估可能不科學(xué)。對美國NTE法進(jìn)行了兩個(gè)方面的修正:l)NTE控制區(qū)域的擴(kuò)展:發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速邊界由15%ETC發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速移動到nl0。發(fā)動機(jī)最大功率曲線由30%最大功率曲線降低到20%最大功率曲線。2)NTE事件修正定義為發(fā)動機(jī)負(fù)荷工況連續(xù)進(jìn)入修正NTE控制區(qū)域的20s及20s以上的工況點(diǎn)作為一個(gè)NTE事件。通過修正NTE法，擴(kuò)大了發(fā)動機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程中的控制范圍，增加了NTE事件的數(shù)量，使得NTE法可以監(jiān)控更多的發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況，符合我國重型車輛實(shí)際運(yùn)行工況的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)有效的對我國重型車輛的整車排放進(jìn)行評估。6 基于功基窗口法的重型柴油車排放特性 功基窗口法介紹功基窗口法是歐洲在美國NTE方法的基礎(chǔ)上提出來的，是以防止非法規(guī)檢測點(diǎn)排放過高，對滿足現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)(歐V)及未來排放標(biāo)準(zhǔn)(歐V)的重型發(fā)動機(jī)在用符合性進(jìn)行檢查為目的，運(yùn)用車載排放設(shè)備測試基于發(fā)動機(jī)負(fù)荷信息和車輛的瞬時(shí)排放數(shù)據(jù)，對車輛排放進(jìn)行研究的一種方法。功基窗口法計(jì)算在用車輛發(fā)動機(jī)在所有發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速范圍和負(fù)荷內(nèi)的NOX比排放值。通過對重型柴油車進(jìn)行整車排放測試，從發(fā)動機(jī)ECM中獲取瞬時(shí)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩值，并由此計(jì)算發(fā)動機(jī)的功率大小，進(jìn)一步計(jì)算得到發(fā)動機(jī)的瞬時(shí)功大小。將瞬時(shí)功率按照時(shí)間次序進(jìn)行累加計(jì)算至所設(shè)定的功基窗口大小，計(jì)算該窗口下覆蓋的NOX排放總質(zhì)量并與功基窗口相比得到該窗口下的NOX比排放值。其他窗口依次按照時(shí)間次序與之相同進(jìn)行計(jì)算，得到一系列窗口下的NOX比排放值。功基窗口大小選擇為所測試車輛發(fā)動機(jī)在進(jìn)行ETC循環(huán)工況下的循環(huán)功大小。利用功基窗口法對整車的排放進(jìn)行計(jì)算，得到車輛在每個(gè)窗口下的NOX比排放值。選擇一個(gè)合適的限值，至少要保證有90%的窗口NOX比排放值小于該限值，如果滿足這樣的要求，車輛的整車排放是合格的，滿足在用符合性要求。 功基窗口大小功基窗口法實(shí)際上是計(jì)算一系列做功相同的窗口下的NOX比排放，并將其與一個(gè)合適的限值進(jìn)行比較。確定功基窗口大小，就是確定發(fā)動機(jī)做功為多大時(shí)，該做功大小下的一系列窗口比排放與限值進(jìn)行比較。功基窗口的大小會對窗口比排放值的離散程度有影響。本文確定的功基窗口大小為發(fā)動機(jī)在進(jìn)行臺架型式核準(zhǔn)試驗(yàn)時(shí)，運(yùn)行ETC循環(huán)下發(fā)動機(jī)所做的功大小。表51所示為N3車輛發(fā)動機(jī)的參數(shù)及ETC循環(huán)下的循環(huán)功大小。表51 發(fā)動機(jī)參數(shù)及循環(huán)功大小排量/L最大功率/kWETC循環(huán)功/kWh 窗口功計(jì)算及窗口比排放計(jì)算窗口功計(jì)算是指確定了功基窗口大小后，計(jì)算發(fā)動機(jī)連續(xù)運(yùn)行時(shí)，累積做功達(dá)到功基窗口功大小的計(jì)算過程。第一個(gè)窗口計(jì)算，則從第一個(gè)測試工況點(diǎn)的做功大小累加，每個(gè)工況點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)記為i，其窗口功計(jì)算公式如(6l)所示: （61） 式中：W： 在1s內(nèi)，發(fā)動機(jī)所做的功[kWh]；Tperi: 在1s內(nèi)，發(fā)動機(jī)實(shí)際扭矩百分比[%]；N: 在1s內(nèi)，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速[rpm]；Trefi: 參考發(fā)動機(jī)扭矩；第一個(gè)窗口功計(jì)算完成后，則從第n+1個(gè)工況點(diǎn)開始，利用公式計(jì)算第二個(gè)窗口功的計(jì)算，并以此類推，直至計(jì)算到包含最后一個(gè)測試工況點(diǎn)的窗口。在計(jì)算每個(gè)窗口功過程中，其對應(yīng)的污染物排放瞬時(shí)數(shù)據(jù)和發(fā)動機(jī)瞬時(shí)數(shù)據(jù)也相應(yīng)的包含在各個(gè)窗口中，從而可以實(shí)現(xiàn)對每個(gè)窗口下的排放進(jìn)行單獨(dú)計(jì)算。對每個(gè)窗口下的瞬時(shí)NOX排放率與時(shí)間相乘后進(jìn)行積分計(jì)算得到該窗口下的NOX總排放質(zhì)量。將NOX總排放質(zhì)量除以窗口功大小，即得到該窗口下的NOX窗口比排放量。其他所有的窗口進(jìn)行相同的計(jì)算，就得到一系列窗口下的比排放量。本文利用MATLAB數(shù)據(jù)處理軟件編寫了功基法數(shù)據(jù)處理程序，計(jì)算了每個(gè)窗口下的比排放值。 功基窗口大小對計(jì)算車輛NOX排放的影響編寫了可以實(shí)現(xiàn)利用不同的功基窗口來計(jì)算重型車輛的窗口比排放的MATLAB程序，研究不同大小的基功窗口，對車輛排放計(jì)算結(jié)果的影響，從而確定合適大小的基功窗口。（發(fā)動機(jī)ETC循環(huán)功），利用MATLAB進(jìn)行了計(jì)算。如圖61所示，為車輛在兩組不同的功基窗口下的比排放值。功基窗口大小不同，同一輛測試車輛的窗口比排放值波動情況也不相同。功基窗口越小，窗口比排放差異越大，波動程度越大；功基窗口越大，窗口比排放差異越小，波動程度越小。，窗口比排放值變化程度較顯著，起伏變化比較明顯；反之，功基窗口越大，窗口比排放的變化越平緩， 。圖61 車輛在不同功基窗口下的NOx比排放值不同的功基窗口對同一車輛的所有窗口NOX比排放均值的影響很小，但是不同的窗口功會影響到每一個(gè)窗口功下的NOX比排放值。功基窗口不同，各個(gè)窗口功NOX平均排放值的離散程度也不同，累計(jì)功達(dá)到所選功基窗口持續(xù)時(shí)間也不相同，所得到的窗口個(gè)數(shù)也不相同。因此，必須確定一個(gè)合適的功基窗口大小，使得窗口比排放的波動程度不能很劇烈，并且累計(jì)功達(dá)到所選功基窗口持續(xù)時(shí)間不能很長，有足夠的窗口個(gè)數(shù)來評價(jià)車輛的排放。 功基窗口發(fā)的判定經(jīng)過上述功基窗口法對整車排放數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，獲得一系列的窗口比排放值。采用功基窗口法對車輛的排放水平進(jìn)行合格判定，是通過統(tǒng)計(jì)窗口比排放小于某一合適限值的達(dá)標(biāo)窗口數(shù)量占所有窗口數(shù)量比例是否大于90%來確定的。如果整車的窗口比排放小于限值的達(dá)標(biāo)窗口數(shù)量達(dá)到了所有窗口數(shù)量的90%及以上，則判定該車輛排放是合格的；反之，則判定整車排放是不合格的。本課題所采用功基窗口法對測試車輛N3進(jìn)行判定， ,，%。具體的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表61所示。表61 功基窗口法統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)動機(jī)最大功率功基窗口數(shù)33152窗口平均功率百分比大于20%的窗口33152窗口平均功率百分比合格率%比排放合格窗口33152合格窗口比例% 本章小結(jié)功基窗口法是歐盟為實(shí)現(xiàn)重型發(fā)動機(jī)在用符合性檢查和管理，防止非法規(guī)工況點(diǎn)的高排放而對整車排放進(jìn)行計(jì)算和評估的一種方法。功基窗口大小會影響窗口比排放的波動程度，功基窗口越小，波動程度越大，窗口個(gè)數(shù)越多。功基窗口越大，波動程度越小，窗口個(gè)數(shù)越少。選擇功基窗口為發(fā)動機(jī)進(jìn)行ETC循環(huán)時(shí)的循環(huán)功大小時(shí)，可以較好的解決窗口比排放波動程度和窗口個(gè)數(shù)的問題。利用窗口平均功率百分比為20%剔除怠速、低速低負(fù)荷工況點(diǎn)較多的窗口，剔除后的窗口比排放比剔除前離散性更小，波動范圍變小。功基窗口法的最終限值需要進(jìn)一步討論后確定。 總結(jié)本文通過對國內(nèi)外重型汽車整車排放測試方法和重型發(fā)動機(jī)在用符合性有關(guān)法規(guī)的調(diào)研，結(jié)合我國加強(qiáng)對重型車輛實(shí)際排放的監(jiān)管要求和我國運(yùn)用便攜式排放測試系統(tǒng)(PEMS)取得的經(jīng)驗(yàn)和科研成果，提出了采用PEMS對重型車輛運(yùn)行在日常運(yùn)營路線進(jìn)行排放測試。測試車輛搭載發(fā)動機(jī)品牌為達(dá)到國IV排放標(biāo)準(zhǔn)的主流發(fā)動機(jī)品牌。分析了重型車輛運(yùn)行在實(shí)際道路上的基本排放特征。對比了重型車輛在實(shí)際運(yùn)行過程中的發(fā)動機(jī)負(fù)荷運(yùn)行區(qū)域與發(fā)動機(jī)進(jìn)行ETC臺架認(rèn)證試驗(yàn)的工況區(qū)域差異。分別利用NTE法和功基法對整車排放數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理和分析，并參考美國NTE法規(guī)的判定程序及歐盟利用功基窗口法判定重型車在用符合性的方法對本文所選擇的測試車輛進(jìn)行了整車排放評估。結(jié)合我國重型車輛運(yùn)行工況特征，修正了美國NTE法，并重新對重型車輛的排放進(jìn)行了評估。采用便攜式排放測試系統(tǒng)對重型車輛進(jìn)行排放測試，是一種獲取重型車輛在實(shí)際道路運(yùn)行條件下排放的有效測試手段，可以作為我國重型發(fā)動機(jī)在用符合性檢查手段的一種補(bǔ)充。 展望采用PEMS對整車進(jìn)行排放測試，具有成本低，可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，氣態(tài)污染物的PEMS系統(tǒng)在美國法規(guī)中已經(jīng)有了明確的規(guī)定。利用PEMS測試技術(shù)進(jìn)行排放測試具有很廣闊的前景，為未來重型車輛整車排放測試及重型發(fā)動機(jī)在用符合性檢查提供了有效的測試手段。對于顆粒物的PEMS系統(tǒng)，由于其技術(shù)要求沒有達(dá)到法規(guī)中的要求，美國和歐洲并未對顆粒物的PEMS測試有具體的要求，但美國和歐洲對于顆粒物的PEMS系統(tǒng)可行性研究正在進(jìn)行中，隨著用于測量顆粒物的商業(yè)化PEMS技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，柴油車顆粒物的PEMS測試也必將會成為法規(guī)所規(guī)定的內(nèi)容。因此，需要及時(shí)跟蹤美國和歐洲關(guān)于PEMS用于整車排放測試的法規(guī)修訂。參考文獻(xiàn)[1] 冒曉建，肖文雍，[J].汽車工程,.[2] 李駿，王鵬程，[J].汽車工程,.[3] Tomazic D Pfeifer [J].國外內(nèi)燃機(jī),[4] Ladommatos N .The Dilution, Chemical and Thermal Effects of Exhaust Gas Reducing Inlet Charge Oxygen [J].SAE Paper961165.[5] 趙偉民，[J].汽車工程,.[6] 朱西產(chǎn)，[N].江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)2005年第2期第[7] Code of Federal Regulations,Title40,Part86,SubpartNEmission Regulations for New OttoCycle and Diesel HeavyDuty Engines。 Gaseous and Particulate Exhaust Test Procedures,2007.[8] 許建昌，李孟良，秦孔建，[C]2008年中國汽車工程學(xué)會年會論文集[9] 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