CN101936813A - 柴油车加载工况废气排放检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种柴油车加载工况废气排放检测方法，是柴油车在底盘测功机上以发动机规定加载工况稳态同步进行动力性和废气排放检测的一种方法，在车辆发动机实际额定功率车速Vd至80％Vd车速范围内单车速点或多车速点全负荷恒速同步进行动力性和废气排放检测，或者在车辆发动机额定扭矩单车速点的发动机全负荷或规定负荷工况下同步进行动力性和废气排放检测，当功率比值或扭矩比值大于规定的限值则功率合格；任何一种加载工况都要检验发动机实际额定功率转速是否在说明书额定功率转速误差范围内，采用试验统计的各种车型系列直接挡额定功率车速作为发动机额定转速对应的基准车速。
Description
技术领域
柴油车加载工况废气排放检测方法，是柴油车在底盘测功机上以发动机规定加载工况稳态恒速进行废气排放检测的一种方法，属于汽车性能台试检测方法技术领域。
背景技术
目前在用柴油车进行废气排放检测有两种方法，一种是自由加速法，一种是加载减速法。自由加速法是柴油机无外载负荷下，急踩油门到底测量最大瞬时排放，其最大缺点是没有与动力性检测相结合，存在各种弄虚作假的可能性等。为克服自由加速法的缺点，采用了废气检测与动力性检测相结合的加载减速工况法，参考文献：GB3847-2005《车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法》，在实施过程中，主要有以下问题：
动态扫描过加载十分严重，检测时间长操作性不好，易损伤或损坏柴油机和车辆。功率比值的分子有些采用加载动态扫描最大轮边功率，有些采用稳态功率，前者的功率比值是错误甚至是荒唐的。普遍采用的发动机机体振动式转速传感器精度极差，达不到发动机转速仪的精度要求。在错误的接近额定扭矩车速进行光吸收系数的错检错判。检测设备没有发动机的额定功率和额定转速数据库，难以进行准确评价。
为克服现有加载减速工况检测方法的不足，提高柴油车在底盘测功机上加载工况废气排放检测的准确性、操作性和安全性，提高检测效率，创新了本方法。
发明内容
柴油车加载工况废气排放检测方法，根据不同的废气控制目的和检测要求，可选择在发动机额定功率车速范围或发动机额定扭矩车速任一种加载工况下同步进行动力性和废气排放检测，在额定扭矩单车速点检测，可以根据安全性不同要求，选择发动机全负荷或规定部分负荷任一种加载工况下同步进行动力性和废气排放检测，3种加载工况都要检验发动机实际额定功率转速是否在说明书额定转速误差范围内，选择变速器合适的挡位通常是直接挡同步进行动力性和废气排放稳态检测和评价。
1、发动机实际额定功率车速范围加载工况恒速废气检测
由柴油机的校正特性可知，从额定功率至额定扭矩的发动机转速范围内，转速减小而供油量增加，当在用车发动机全负荷各车速点的燃烧效率相差不大时，通常光吸收系数随发动机转速的下降而增加。定义车辆发动机全负荷工况的实际额定功率车速为Vd，为了检测柴油车实际行驶的最大废气排放，可以在Vd、80％Vd两个车速点进行废气检测，车辆实际行驶有可能出现在该2点的车速工况范围，通常不会在小于80％Vd对应的发动机转速工作(车速明显降低后司机会挂低挡)，在该2点车速范围内各车速点的稳态功率和废气排放通常在该两车速点所测值的范围内。为简化操作和提高检测效率，可以在Vd至80％Vd车速范围内单车速点或多车速点全负荷恒速同步进行动力性和废气排放检测。如能保证Vd车速不在调速曲线上，也可仅在Vd单车速点同步进行动力性和废气排放检测，Vd是调速器将要起作用车速，为保证稳态恒速检测时调速器不起作用，可以规定在(Vd-2)km/h车速点检测。
为了确保在发动机技术参数正常条件下进行废气排放检测，防止各种弄虚作假的可能性，在发动机速度特性曲线上，控制发动机实际额定功率转速误差在说明书额定功率转速的±10％范围内，检测Vd来评价发动机实际额定功率转速是否合格。可以规定发动机实际额定功率与说明书额定功率的比值不得小于0.75或0.80，通过限定发动机实际额定功率点在水平转速和垂直功率的误差范围内，保证废气排放检测的准确性。
可以准确快捷的确定Vd，其方式如下：设定在调速曲线段的车速、驱动力和车速、驱动功率两曲线都为直线，通过测量柴油车发动机全负荷工况的相关车速、驱动力、驱动功率，以驱动力或驱动功率与车速的曲线斜率来计算额定功率车速Vd；柴油车在底盘测功机上，功率吸收装置不加载，挂上规定挡位后把油门踏板踩到底，检测柴油车在底盘测功机上的最高车速Va，设该车速点驱动力Fa为0；在调速曲线段确定b点，在(89％～95％)×Va范围内设定Vb值，在外特性曲线段上确定c点，在(80％～88％)×Va范围内设定VC值，采用单车速稳态测功率或惯性动态扫描功率或两车速稳态测功率，得到b点和c点的驱动力Fb、Fc、驱动功率Pb、Pc和车速Vb、Vc；如以驱动力计算，得到驱动力斜率KF＝Fb/(Va-Vb)，Va-Vd＝Fc/KF＝Fc×(Va-Vb)/Fb，Vd＝Va-Fc×(Va-Vb)/Fb；如以驱动功率来计算，得到驱动功率斜率KP＝Pb/(Va-Vb)，Va-Vd＝Pc/KP＝Pc×(Va-Vb)/Pb，Vd＝Va-Pc×(Va-Vb)/Pb；如果额定功率车速要求精度不高，可以先检测Va，在82％～94％范围内设定百分比Q计算Vd＝Q×Va。然后采用恒速控制方式在规定车速点稳态同步进行动力性和废气排放检测和评价。该额定功率车速范围内工况的光吸收系数限值可以等于现行柴油车加载减速工况法的光吸收系数限值。
2、发动机额定扭矩车速全负荷加载工况恒速废气检测
车辆发动机的额定扭矩转速全负荷工况供油量最大，通常废气排放的光吸收系数也最大，虽然车辆实际行驶在发动机额定扭矩车速的几率极小，如果要求控制车辆发动机的最大废气排放，而且要避免发动机额定功率高车速大负荷的不安全因素，则可以在发动机额定扭矩车速全负荷加载工况下恒速稳态同步进行动力性和废气排放检测和评价。检测Vd来评价发动机实际额定功率转速是否合格。在额定扭矩车速点进行光吸收系数和发动机功率或当量扭矩检测后，然后空挡滑行测量额定扭矩车速点的系统损耗功率，也可以用发动机实际扭矩与额定扭矩之比代替功率之比来评价功率是否合格，以发动机最大供油量工况单车速点的废气排放来反映最大废气排放。每种车型只需进行一次计算或标定发动机转速与车速之比K＝n/v，或通过资源共享K，该车速工况的光吸收系数限值应该比额定功率的光吸收系数限值适当增大。
如已知车辆发动机额定扭矩转速nm，自动准确计算和确定规定挡位的实际额定扭矩车速Vm＝K×nm，可以按功率比值来评价功率。如未知nm，可按现有标准GB18565-2001《营运车辆综合性能要求和检验方法》中表1，以车型系列统计的相应挡位Vm确定车速，然后在该车速点恒速稳态测功率和光吸收系数。稳态检测Vm车速点的汽车底盘输出驱动力FD，把FD换算成发动机曲轴上的当量扭矩MD＝K×FD/0.377，然后测量汽车空挡和台架整个系统Vm点的阻力FS后，把FS换算成发动机曲轴上的当量扭矩MS＝K×FS/0.377，设定发动机附件在Vm车速点的消耗扭矩为δ×Mm，从而得到该车辆的发动机扭矩ME＝MD+MS+δMm，可得比值ME/Mm，Mm为发动机额定扭矩，可以按发动机扭矩比值代替功率比值来评价功率。
3、发动机额定扭矩车速规定负荷加载工况稳态废气检测
额定功率车速检测是在发动机全负荷的高车速大负荷下检测，额定扭矩车速检测也是全负荷，虽然车速大大减小，但负荷却有较大增加，加上这两种方式都属于恒速稳态检测，存在着过加载现象，有可能损伤或损坏车辆和发动机，为提高检测安全性，可以在发动机规定负荷加载工况稳态同步进行动力性和废气排放检测。
检测Vd来评价发动机实际额定转速是否合格。车辆在底盘测功机上挂上变速箱高速挡，规定车速点V1相应发动机转速在额定扭矩转速范围内，底盘测功机和车辆整个系统对发动机输出的加载负荷等于δ发动机额定扭矩Mm，调整和稳定油门踏板位置在发动机规定输出标准状态的δ×Mm负荷下，在规定车速点同步稳态恒速进行动力性和废气排放检测，确定规定车速点发动机规定负荷的功率吸收装置加载恒力值F1的具体步骤如下：(1)可按现有标准GB18565-2001《营运车辆综合性能要求和检验方法》中表1，以车型系列统计的相应挡位Vm确定车速，设定规定车速点的发动机附件消耗扭矩为η×Mm，η在0.05～0.1范围内；(2)采用两次滑行法测量汽车空挡和底盘测功机整个传动系统在规定车速点V1的阻力Ff；(3)可以通过参数计算法或标定法得到该车型规定挡位的车速与发动机转速之比值K1，按标准状态下的功率修正方法，把标准状态下的发动机规定负荷δ×Mm修正为检测状态下的Mmb，计算功率吸收装置在滚筒表面上的加载恒力值F1＝0.377×(Mmb-η×Mm-Ff×K1/0.377)/K1，计算可得发动机标准状态下的规定加载功率Ps＝δ×Mm×V1/(9549×K1)，kW。同步检测动力性和废气排放，当能稳态恒速检测则表明功率合格，如最大油门踏板位置无法稳态恒速检测，则表明功率不合格。该车速工况的光吸收系数限值可以约等于额定功率车速范围内的光吸收系数限值。
4、发动机实际额定功率和额定转速的评价
设定额定功率车速点的发动机附件损耗功率为10％额定功率。在规定车速点稳态恒速进行功率和废气排放检测后，电涡流机卸载，励磁电流为0，滞后松油门，待车速超过(Vd+5)km/h后，松油门挂空挡任车辆自由滑行，可以设定车辆空挡底盘传动系当量惯量等于(2％～5％)m1，m1为车辆基准质量(等于车辆整备质量+100kg)，测量额定功率车速点的系统减速度，以底盘测功机的基本惯量与车辆空挡底盘传动系当量惯量之和作为系统当量惯量，也可采用两次滑行法检测系统当量惯量，计算可得额定功率车速点的系统损耗功率Pf，得到发动机输出功率Ps＝10％Pe+Pf+Py，Pe为发动机额定功率，Py为额定功率车速或在Vd至80％Vd车速范围内所测恒速稳态功率，以Ps/Pe不小于0.75或0.80来规定功率限值，这样消除了汽车底盘传动系技术状况不同和底盘测功机结构参数不同所带来的各种误差。
由于没有各种车型的说明书发动机额定转速数据库，而且发动机转速仪的安装操作性很差，在未知车辆相关转速、传动比、轮胎规格、发动机转速与车速之比k等技术参数，而且没有测量发动机转速情况下，采用试验统计的各种车型系列直接挡额定功率车速作为发动机额定转速对应的基准车速，可以按国标GB18565-2001《营运车辆综合性能要求和检验方法》中表1，以该标准统计的额定功率工况直接挡检测车速VP来对发动机转速进行评价，可以设其统计的离散性为±5％，再增加±10％误差，以Vd在±15％VP误差范围为合格，准确、简单、快捷。绝大部分车辆无需安装发动机转速仪，如配置精度较高的柴油车发动机转速仪也仅对Vd超标车辆质疑才进行发动机转速检测，提高了发动机转速检测准确性和操作性。柴油车加载减速工况法检测，变速箱挡位大多只适宜挂直接挡，挂次直接挡的检测车速除以1.5后相对太低，挂超速挡的检测车速除以0.8后相对太高，按国标GB18565-2001试验和统计的VP来作为车辆直接挡发动机额定功率转速的基准值，可以满足判断要求。见表1：
表1.各种车型系列的直接挡额定功率基准车速
当Vd超过90km/h，可以挂上比直接挡低一个挡位检测，基准车速除以变速器低一个挡位相对直接挡的传动比。
柴油车加载工况废气排放检测方法，是柴油车直接挡在底盘测功机上以发动机规定工况车速稳态进行废气排放检测的方法，其特征在于：根据不同的废气检测要求，选择在发动机额定功率车速范围内或发动机额定扭矩单车速点任一种加载工况下同步进行动力性和废气排放检测，在额定扭矩单车速点检测，根据安全性不同要求，选择发动机全负荷或规定部分负荷任一种加载工况下同步进行动力性和废气排放检测；在车辆发动机实际额定功率车速Vd至80％Vd车速范围内单车速点或多车速点全负荷恒速同步进行动力性和废气排放检测，或者在车辆发动机额定扭矩单车速点的发动机全负荷或规定负荷工况下同步进行动力性和废气排放检测，通过检测车辆发动机实际额定功率或实际额定扭矩，计算发动机实际额定功率与说明书额定功率的比值，或者计算发动机实际额定扭矩功率与说明书额定扭矩功率的比值，或者计算发动机实际额定扭矩与说明书额定扭矩的比值，当功率比值或扭矩比值大于规定的限值则功率合格；任何一种加载工况都要检验发动机实际额定功率转速是否在说明书额定功率转速误差范围内，在未知车辆相关转速、传动比、轮胎规格、发动机转速与车速之比等技术参数，而且没有测量发动机转速的情况下，采用试验统计的各种车型系列直接挡额定功率车速作为发动机额定功率转速对应的基准车速，直接挡检测的Vd在该车型系列统计基准车速的一定误差范围内则发动机额定功率转速合格。
具体实施方式
1、可以按本人的发明专利申请“柴油车额定功率车速检测方法”来检测Vd，在Vd至80％Vd车速范围内单车速点或多车速点同步进行动力性和废气排放检测，检测车辆行驶的最大废气排放。检验Vd并评价发动机实际额定转速是否在误差限值范围内。由于Vd至80％Vd车速范围内的发动机实际功率和废气排放相差不大，如单车速点检测，可规定在该车速范围内任一车速点同步进行发动机实际功率和废气排放检测和评价；如多车速点检测，可在该车速范围内任意两车速点或3个车速点恒速同步进行动力性和废气排放检测，以最接近Vd车速点的发动机功率来评价功率是否合格。例如：单车速点可选择(Vd-2)km/h或90％Vd，两车速点可选择(Vd-2)km/h和80％Vd，3车速点可选择(Vd-2)km/h、90％Vd、80％Vd。
2、当采用车辆发动机额定扭矩单车速点全负荷同步进行动力性和废气排放检测时，应检测Vd并评价车辆发动机实际额定转速是否在误差范围内，可以按本人的发明专利申请：“汽车当量扭矩动力性检测方法”，申请号：200810188676，在动力性检测的同时测量废气排放，可以计算发动机额定扭矩比值作为额定功率比值来评价功率是否合格。
3、当采用车辆发动机规定负荷单车速同步进行动力性和废气排放检测时，应检测Vd并评价车辆发动机实际额定转速是否在误差范围内，可以按本人的发明专利申请：“汽车恒速发动机规定负荷检测方法”，申请号：200910225329.7，在动力性检测的同时测量废气排放，当能稳态恒速检测则表明功率合格，如最大油门踏板位置无法稳态恒速检测，则表明功率不合格。
根据检测要求可以在上述3种加载工况方式中任选一种，发动机实际功率或实际扭矩、额定功率车速、废气排放3个参数任意一个参数不合格，可以判定柴油车加载工况废气检测不合格。
本方法具有检测准确性高、操作性好、检测安全等优点，准确、方便、快捷、加载时间短、检测效率高。
Claims (1)
1.柴油车加载工况废气排放检测方法，是柴油车直接挡在底盘测功机上以发动机规定工况车速稳态进行废气排放检测的方法，其特征在于：根据不同的废气检测要求，选择在发动机额定功率车速范围内或发动机额定扭矩单车速点任一种加载工况下同步进行动力性和废气排放检测，在额定扭矩单车速点检测，根据安全性不同要求，选择发动机全负荷或规定部分负荷任一种加载工况下同步进行动力性和废气排放检测；在车辆发动机实际额定功率车速Vd至80％Vd车速范围内单车速点或多车速点全负荷恒速同步进行动力性和废气排放检测，或者在车辆发动机额定扭矩单车速点的发动机全负荷或规定负荷工况下同步进行动力性和废气排放检测，通过检测车辆发动机实际额定功率或实际额定扭矩，计算发动机实际额定功率与说明书额定功率的比值，或者计算发动机实际额定扭矩功率与说明书额定扭矩功率的比值，或者计算发动机实际额定扭矩与说明书额定扭矩的比值，当功率比值或扭矩比值大于规定的限值则功率合格；任何一种加载工况都要检验发动机实际额定功率转速是否在说明书额定功率转速误差范围内，在未知车辆相关转速、传动比、轮胎规格、发动机转速与车速之比等技术参数，而且没有测量发动机转速的情况下，采用试验统计的各种车型系列直接挡额定功率车速作为发动机额定功率转速对应的基准车速，直接挡检测的Vd在该车型系列统计基准车速的一定误差范围内则发动机额定功率转速合格。
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