CN103234760B - 一种判定发动机原始排放性能一致性的测试方法 - Google Patents

Abstract

一种判定发动机原始排放性能一致性的测试方法，所述方法从发动机排气管直接取出废气进行排气污染物采样分析测试，根据测试前40秒的采样分析测试数据绘制排气污染物曲线图，确定排放峰值T_峰值；再根据排气污染物曲线计算排放总量S_排放总量，将上述S_{排放总量、}T_峰值和排放性能设定值进行比较，对发动机原始排放性能一致性作出判断。本发明与现有整车转毂台架排放测试相比，它不受整车测试时汽车后处理系统、电控单元数据、人员操作等因素的影响，测试手段简单，测试数据能够直接、客观的反应发动机原始排放的大小，并可对发动机生产一致性做出衡量评价，为发动机生产一致性控制提供依据。

Description

一种判定发动机原始排放性能一致性的测试方法

技术领域

本发明涉及一种发动机检测技术，特别是判定发动机原始排放性能一致性的测试方法，属发动机技术领域。

背景技术

随着科技水平的不断提高，汽车工业迅速发展，近年来在世界范围内汽车保有量急剧增加。汽车作为代步工具已进入千家万户，在给人们带来舒适生活的同时，汽车废气的排放已经成为严重的社会公害。在汽车密集的城市，汽车排放废气中CO、HC是污染环境的主要污染源，对人们生活的环境造成了极大的负面影响，它不但危害到人们身体健康，也危害了动、植物的生存，破坏了自然界的生态平衡。因此，解决汽车排气污染已成为汽车制造企业亟待认真研究解决的重要课题。目前，对于汽车排放检测尚缺乏专门针对发动机排放的评价方法，只有整车转毂台架排放测试所测得数据进行衡量。整车根据NEDC循环(即New European Driving Cycle,详见GB 18352.3-2005《 轻型汽车污染物排放限值及测量方法》附件)进行排放测试。而在整车测试中，后处理系统、电控单元数据、人员操作等因素均对排放测试数据有较大影响，因此，该种测试方法不能有针对性的衡量发动机原始排放大小，难以在发动机生产阶段对发动机进行测试和评价，滞后于发动机的研发过程。由于现阶段缺乏有效的、针对发动机排放的检测和评判方法，在发动机设计阶段延长了发动机的开发周期，在发动机生产阶段，不便于控制发动机原始排放的一致性，进而控制整车排放一致性。

发明内容

本发明用于克服已有技术的缺陷，提供一种无需借助整车进行排放测试的判定发动机原始排放性能一致性的测试方法，从而为发动机生产一致性控制提供依据。

本发明所称问题是以下述技术方案解决的：

一种判定发动机原始排放性能一致性的测试方法，其特别之处是：它利用AVL电力测功机和排放分析仪进行测试，并按如下步骤进行：

a. 发动机按照要求进行磨合完毕后,安装在AVL电力测功机上；

b. 将机油加注至发动机要求的上刻度线；

c. 发动机顺时针盘车，使发动机前端减震皮带轮的正时标记对准正时罩盖的上止点刻度，发动机后端调整台架的曲轴位置传感器的中心与飞轮所要求的位置对齐；

d. 利用排放分析仪从发动机排气管直接取出废气进行排气污染物采样分析测试，采样测试频率为1Hz-10Hz，测试采样时间为40秒；

e. 发动机启动、怠速运行、不加载负荷，开始测试；

f.根据测试前40秒的采样分析测试数据绘制排气污染物曲线图，确定排放峰值T_峰值；

g.根据排气污染物曲线计算排放总量S_排放总量：

式中   S_排放总量：测试时间段内的排放总量，单位：ppm*s；

A_i：单位时间内所测得的排放数据，单位：ppm；

t：采样间隔时间，单位：S 。

h. 将上述S_{排放总量、}T_峰值和排放性能设定值进行比较，对发动机原始排放性能一致性作出判断。

上述判定发动机原始排放性能一致性的测试方法，所述排放性能设定值按如下原则确定：选定一台发动机作为标杆发动机，按照上述测试方法测得标杆发动机的S_排放总量和T_峰值，将标杆发动机的S_排放总量和T_峰值分别乘以1.2作为排放性能设定值S_设和T_设，然后对生产的被测试发动机按照上述测试方法进行测试，得出的S_测试和T_测试与排放性能设定值S_设和T_设进行比对，得出评价结果如下：

若T_测试＜T_设且S_测试＜S_设，代表被检测发动机原始排放合格，且一致性良好；

    若T_测试＞T_设而S_测试＜S_设，代表发动机存在一致性风险；

若 T_测试＜T_设而S_测试＞S_设，代表发动机一致性较差，安装到整车有可能会导致整车排放超标；

若T_测试＞T_设且S_测试＞S_设，代表检测发动机排放性能超标，需排查发动机零部件差异，以保证发动机的原始排放一致性。

上述判定发动机原始排放性能一致性的测试方法，在对标杆发动机进行排放性能测试时，采样测试频率为10Hz，测试三次，每次测试采样时间为40秒， S_排放总量和T_峰值为三次测试结果的平均值_，三次测试间隔六小时以上。

上述判定发动机原始排放性能一致性的测试方法，所述测试在环境温度20-30℃的条件下进行。

本发明方法用于解决发动机原始排放测试及在发动机生产阶段的一致性评价问题。所述方法无需借助整车进行排放测试，根据排放数据得出排放峰值并测算出排放量。本发明方法与现有整车转毂台架排放测试方法相比，可科学、客观的衡量发动机原始排放污染物的大小，测试手段简便易行。本发明应用在发动机生产阶段，便于控制发动机原始排放的一致性，进而控制整车排放一致性；本发明应用在发动机研发阶段，可便于发动机优化设计，缩短发动机的开发周期；所述测试方法还可用来判定整车催化器是否失效。

附图说明： 

图1排气污染物曲线图。

具体实施方式

本发明方法直接对发动机的原始排放进行测试，与现有技术整车转毂台架排放测试相比，它不受整车测试时汽车后处理系统、电控单元数据、人员操作等因素的影响，测试手段简单，测试数据能够直接、客观的反应发动机原始排放的大小，并根据测试结果做出发动机原始排放性能一致性评价。所述方法在一款发动机生产阶段，先对该款发动机的标杆发动机进行排放测试（标杆发动机是指该发动机可以代表此款发动机的整机性能），得出这一款的发动机的排放性能设定值，进而对该款发动机采用所述方法测试原始排放量，并依据排放性能设定值对比测试值对发动机生产一致性做出衡量评价，为发动机生产一致性控制提供依据。本发明方法，应用在发动机开发阶段，可便于发动机设计优化，减小发动机的开发周期；还可以利用该方法判定整车催化器是否失效，即根据此方法的测试结果和整车测试的结果进行对比，如果原始排放达标而整车排放超标，则可视为整车后处理系统泄露、中毒或失效。

以下结合附图对本发明方法予以详述：

所述方法按如下步骤进行：

1）被测发动机按照要求进行磨合完毕后,安装在AVL电力测功机上, 按照常规试验进行试验准备。

2）将机油加注至发动机要求的上刻度线。此要求是为了防止因机油加注量不一致而引起的测量误差,机油过多或过少时都可能引起测试结果的变化。

3）发动机顺时针盘车，使发动机前端减震皮带轮的正时标记对准正时罩盖的上止点刻度，发动机后端调整台架的曲轴位置传感器的中心与飞轮所要求的位置对齐。此要求是为了使发动机在可以顺利起动的前提下,保证测试前发动机状态一致，最大限度的避免引入测试误差。

4）利用排放测试设备（HORIBA MEXA-7100EGR排放分析仪），从发动机的排气管处（前级催化器之前）直接取出废气进行排气污染物的浓度分析；采样分析频率为1Hz-10Hz，测试采样时间为40秒。采样频率越高，采集数据越精确，越能更好的评价发动机原始排放，对标杆发动机的原始排量测试应采用较高的采样频率；试验环境温度控制在20-30℃。

5）发动机启动、怠速运行、不加载负荷，开始测试。

6）根据测试前40秒的采样分析测试数据绘制排气污染物曲线图，如图1所示，由排气污染物曲线确定排放峰值T_峰值。由图1可见，发动机起动后，尾气从产生至传递到测试设备需要一定的时间，故0-3S左右的时间内排放值为0；40S之后由于发动机转速趋于平稳，排放值亦趋于平稳（整车NEDC循环中，40S以后催化器系统中催化器到达起燃温度，开始有效转化HC等尾气排放物，此时发动机原始排放的参考意义已经不大）。

7）根据排气污染物曲线计算排放总量S_排放总量：

式中   S_排放总量：测试时间段内的排放总量，单位：ppm*s；

A_i：单位时间内所测得的排放数据，单位：ppm；

t：采样间隔时间，单位：S 。

8）将上述S_排放总量、T_峰值与排放性能设定值进行比较，对发动机原始排放性能一致性作出判断。所述排放性能设定值按如下原则确定：选定一台发动机作为标杆发动机，测得标杆发动机的T_峰值和S_{排放总量，}将标杆发动机的S_排放总量和T_峰值分别乘以1.2作为该款发动机排放性能设定值S_设和T_设，然后对生产阶段的被测发动机按照上述测试方法进行测试，得出的T_测试和S_测试与排放性能设定值S_设和T_设进行比对，得出评价结果如下：

若T_测试＜T_设且S_测试＜S_设，代表被检测发动机原始排放合格，且一致性良好；

    若T_测试＞T_设而S_测试＜S_设，代表发动机存在一致性风险；

若 T_测试＜T_设而S_测试＞S_设，代表发动机一致性较差，安装到整车有可能会导致整车排放超标；

若T_测试＞T_设且S_测试＞ S_设，代表检测发动机排放性能超标，需排查发动机零部件差异，以保证发动机的原始排放一致性。

例如：对某款发动机的标杆发动机进行原始排放测试，采样频率为10Hz，测试时间段为40秒，采取三次测量取平均值的方法，每次测试间隔时间应大于6小时，以充分冷却发动机，保证发动机每次试验时都可以冷却至要求温度20-30℃，使每次测试的边界条件一致。三次的T_峰值、S_排放总量和T_峰值、

S_排放总量的平均值如下表：

得出该款标杆发动机的S_排放总量为230962.5_（ppm*s_），T_峰值为12982.4_（ppm_）。

将标杆发动机S_排放总量、T_峰值分别乘以1.2作为排放性能设定值S_设和T_设，        即：S_设= 230962.5*1.2=277155ppm*s 

       T_设= 12982.4*1.2=15578.88ppm。

Claims (3)

1.一种判定发动机原始排放性能一致性的测试方法，其特征在于：它利用AVL电力测功机和排放分析仪进行测试，并按如下步骤进行：

a. 发动机按照要求进行磨合完毕后,安装在AVL电力测功机上；

b. 将机油加注至发动机要求的上刻度线；

c. 发动机顺时针盘车，使发动机前端减震皮带轮的正时标记对准正时罩盖的上止点刻度，发动机后端调整台架的曲轴位置传感器的中心与飞轮所要求的位置对齐；

d. 利用排放分析仪从发动机排气管直接取出废气进行排气污染物采样分析测试，采样分析测试频率为1Hz-10Hz，测试采样时间为40秒；

e. 发动机启动、怠速运行、不加载负荷，开始测试；

f.根据测试前40秒的采样分析测试数据绘制排气污染物曲线图，确定排放峰值T_峰值；

g.根据排气污染物曲线计算排放总量S_排放总量：

式中   S_排放总量：测试时间段内的排放总量，单位：ppm*s；

A_i：单位时间内所测得的排放数据，单位：ppm；

t：采样间隔时间，单位：S ；

h. 将上述S_{排放总量、}T_峰值和排放性能设定值进行比较，对发动机原始排放性能一致性作出判断；

所述排放性能设定值按如下原则确定：选定一台发动机作为标杆发动机，按照上述测试方法测得标杆发动机的S_排放总量和T_峰值，将标杆发动机的S_排放总量和T_峰值分别乘以1.2作为排放性能设定值S_设和T_设，然后对生产的被测试发动机按照上述测试方法进行测试，得出的S_测试和T_测试与排放性能设定值S_设和T_设进行比对，得出评价结果如下：

若T_测试＜T_设且S_测试＜S_设，代表被检测发动机原始排放合格，且一致性良好；

若T_测试＞T_设而S_测试＜S_设，代表发动机存在一致性风险；

若 T_测试＜T_设而S_测试＞S_设，代表发动机一致性较差，安装到整车有可能会导致整车排放超标；

若T_测试＞T_设且S_测试＞S_设，代表检测发动机排放性能超标，需排查发动机零部件差异，以保证发动机的原始排放一致性。

2.根据权利要求1所述的判定发动机原始排放性能一致性的测试方法，其特征在于，在对标杆发动机进行排放性能测试时，分析测试频率为10Hz，测试三次，每次测试采样时间为40秒，S_排放总量和T_峰值为三次测试结果的平均值_，三次测试间隔六小时以上。

3.根据权利要求2所述的判定发动机原始排放性能一致性的测试方法，其特征在于，所述测试方法在环境温度20-30℃的条件下进行。