文 張雪莉

（陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車工程系，陜西 西安 710018）

壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在用汽車排氣煙度加載減速法及適用范圍

文 張雪莉

（陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車工程系，陜西 西安 710018）

依據(jù)GB3847-2005的規(guī)定，壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在用汽車排氣煙度可采用加載減速法進(jìn)行檢測。本文從加載減速法的檢測設(shè)備、檢測參數(shù)、檢測流程入手，分析了該方法的適用范圍，并提出了相應(yīng)對(duì)策。

壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)；在用汽車；排氣煙度；加載減速法；探析

近年來，我國機(jī)動(dòng)車排氣污染物排放總量隨著汽車保有量的增長而同步持續(xù)攀升，尤其近兩年全國霧霾天氣的頻繁出現(xiàn)，使得相關(guān)部門對(duì)治理機(jī)動(dòng)車排放污染越來越重視，實(shí)行嚴(yán)格的汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于機(jī)動(dòng)車污染治理、實(shí)現(xiàn)國家節(jié)能減排目標(biāo)具有重要意義。

柴油車排出的PM分為碳煙顆粒和可溶性有機(jī)組分（SOF，Soluble organic fraction，即未燃燒的液態(tài)HC）。碳煙顆粒（PM）中的有害物質(zhì)可致癌，并降低空氣能見度。碳煙顆粒越?。ㄖ睆叫∮?.3μm），懸浮在空氣中的時(shí)間越長，進(jìn)入人體后的危害越大，柴油車是PM2.5的主要來源。

為了限制柴油車排氣污染物的排放量，我國對(duì)壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車排氣污染物檢測執(zhí)行的現(xiàn)行有效標(biāo)準(zhǔn)為GB 3847-2005《車用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)和壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車排氣煙度排放限值及測量方法》，要求全國壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在用汽車排放監(jiān)控采用自由加速法，在機(jī)動(dòng)車保有量大、污染嚴(yán)重的地區(qū)也可采用加載減速法。該標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)后，北京市、遼寧、江蘇、浙江、廣東、山東、寧夏、陜西等省市已開展采用加載減速法進(jìn)行尾氣檢測，還有很多省市都在醞釀當(dāng)中，那么是不是所有壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車都可采用加載減速法？本文從加載減速法的檢測設(shè)備、檢測流程入手，對(duì)其適用范圍的局限性進(jìn)行了分析。

1 加載減速法

柴油車加載減速法（Lug Down Mode）是指柴油車油門處于全開位置，通過對(duì)柴油車驅(qū)動(dòng)輪強(qiáng)制加載迫使柴油車減速運(yùn)行的工況，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用底盤測功機(jī)對(duì)被檢車輛車速最接近 70.0km/ h的檔位加載測量，在三個(gè)加載測試點(diǎn)對(duì)柴油車排放進(jìn)行檢測，三個(gè)測試點(diǎn)為VelMaxHp、90%VelMaxHp、80%VelMaxHp（其中VelMaxHp為最大輪邊輸出功率對(duì)應(yīng)的輪邊轉(zhuǎn)速）。

1）檢測標(biāo)準(zhǔn)

加載減速法主要依據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)：GB 3847-2005《車用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)和壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車排氣煙度排放限值及測量方法》規(guī)定了加載減速工況測量方法；HJ/T292-2006《柴油車加載減速工況法排氣煙度測量設(shè)備技術(shù)要求》規(guī)定了底盤測功機(jī)、不透光度計(jì)等設(shè)備的技術(shù)要求；HJ/T241-2005 《確定壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在用汽車加載減速法排氣煙度排放限值的原則和方法》規(guī)定了排放限值的確定原則和方法。

2）檢測設(shè)備及參數(shù)

①檢測設(shè)備

加載減速法需要配置的設(shè)備有不透光度計(jì)、底盤測功機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器。根據(jù)所檢車型配置底盤測功機(jī)的不同，加載減速工況法分輕型車和重型車兩種檢測系統(tǒng)。輕型車檢測系統(tǒng)基于輕型車（總質(zhì)量為3500kg以下的壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車），應(yīng)能測試最大單軸軸荷為2750kg的車輛。重型車檢測系統(tǒng)基于重型車（總質(zhì)量為3500kg以上的壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車），最大單軸軸荷為8000kg的車輛或最大總質(zhì)量為14000kg的車輛。

②檢測參數(shù)

加載減速法的檢測參數(shù)為三個(gè)測試點(diǎn)(VelMaxHp、90%VelMaxHp、80%VelMaxHp)的光吸收系數(shù)及實(shí)際最大輪邊功率。

3）加載減速法檢測流程

加載減速法檢測流程由三部分組成：安全檢查、檢測系統(tǒng)檢查及實(shí)施檢測。

① 安全檢查

車輛安全檢查用于確定車輛是否適合進(jìn)行加載減速法測試。檢測員應(yīng)徹底檢查車輛的狀況。如果出現(xiàn)表1所示情況或缺陷，均不能進(jìn)行檢測。

②檢測系統(tǒng)檢查

檢測系統(tǒng)檢查的目的是為了判斷底盤測功機(jī)是否滿足待檢車輛的功率要求，同時(shí)檢查檢測系統(tǒng)的工作狀態(tài)是否正常。

車輛通過安全檢查后，檢測員繼續(xù)按照下列步驟進(jìn)行檢測系統(tǒng)的檢查：

a 將驅(qū)動(dòng)輪置于底盤測功機(jī)的轉(zhuǎn)鼓中央位置，緩慢駕車使受檢車輛的車輪與試驗(yàn)轉(zhuǎn)鼓完全吻合，用擋車器將非驅(qū)動(dòng)輪楔住，系扣車輛安全限位裝置，打開車輛散熱風(fēng)扇 。

b連接好發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，變速器置空擋，逐漸加大油門踏板直到開度最大，并保持在最大開度狀態(tài)，控制系統(tǒng)獲取這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)速，然后松開油門踏板，使發(fā)動(dòng)機(jī)回到怠速狀態(tài)。

項(xiàng)目 檢驗(yàn)內(nèi)容 判定項(xiàng)目 檢驗(yàn)內(nèi)容 判定1、里程表失靈18、怠速時(shí)排氣管排出過濃白煙、藍(lán)煙2、機(jī)油壓力偏低 19、供油系統(tǒng)（高壓泵、噴油器）故障3、冷卻液溫度表失靈 20、真空管損壞4、空氣制動(dòng)閥壓力偏低 21、調(diào)速器工作不正常儀表車輛制動(dòng) 5、車輛制動(dòng)失靈發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)22、柴油油位偏低23、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣管松脫6、駕駛員在短時(shí)間內(nèi)不能打開車門 24、發(fā)動(dòng)機(jī)排放系統(tǒng)嚴(yán)重泄漏7、車身的任何部分與車輪和傳動(dòng)軸有接觸 25、發(fā)動(dòng)機(jī)異響26、變速器油嚴(yán)重泄漏8、在加載或減載時(shí)，車身部件有可能損壞檢測設(shè)備27、變速器異響車身和結(jié)構(gòu)變速器9、無法加滿冷卻液10、散熱器管路有裂縫28、固定螺釘松動(dòng)或丟失11、冷卻風(fēng)扇損壞或無法正常工作 29、輪胎損壞12、冷卻風(fēng)扇皮帶損壞 30、使用翻新輪胎13、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油量不足 31、輪胎間夾雜其它物體14、發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，機(jī)油嚴(yán)重泄漏 32、輪胎在行駛中不正常膨脹，或輪胎速度等級(jí)低于70km/h 15、機(jī)油泄漏到排氣系統(tǒng)上 33、使用了不符合尺寸的輪胎16、渦輪增壓器的潤滑油泄漏 34、輪胎有徑向或橫向裂紋17、空濾器丟失或損壞，或中冷器嚴(yán)重堵塞 35、輪胎橡膠磨損超過廠商設(shè)定的警告線發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)軸和輪胎

c使用前進(jìn)擋驅(qū)動(dòng)被檢車輛，選擇合適檔位，使油門踏板處于全開位置時(shí)，測功機(jī)指示的車速最接近70 km/h，但不能超過100 km/h。

d計(jì)算機(jī)對(duì)按照上述步驟獲得的數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行分析，計(jì)算機(jī)自動(dòng)判斷是否可以繼續(xù)進(jìn)行檢測，所有判定不合適檢測的車輛都不允許進(jìn)行加載減速煙度檢測。

③實(shí)施檢測

在加載減速法整個(gè)檢測循環(huán)中，全部由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)自動(dòng)完成對(duì)底盤測功機(jī)加載減速過程的控制，步驟如下：

a 檢測員將不透光度計(jì)取樣探頭插入受檢車輛的排氣管中，探頭的插入深度不得低于400mm。

b 檢測員將油門踏板全開，車速應(yīng)盡可能接近70 km/h。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，控制程序?qū)⒋藭r(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定為最大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速( MaxRPM)。

c自動(dòng)控制系統(tǒng)采集三組檢測狀態(tài)下的檢測數(shù)據(jù)，三組數(shù)據(jù)分別在真實(shí)的VelMaxHP點(diǎn)，90%的VelMaxHP點(diǎn)和80%的VelMaxHP點(diǎn)獲得。在每個(gè)檢測點(diǎn)，在讀數(shù)之前轉(zhuǎn)鼓速度應(yīng)至少穩(wěn)定3s，光吸收系數(shù)k、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和輪邊功率數(shù)據(jù)需在轉(zhuǎn)鼓速度穩(wěn)定后讀取5s內(nèi)的平均值。

4) 測量結(jié)果判定

①采用加載減速工況法進(jìn)行排放檢測時(shí)，如果在3個(gè)工況點(diǎn)（即VelMaxHP點(diǎn)、90%VelMaxHP點(diǎn)和80%VelMaxHP點(diǎn)）測得的光吸收系數(shù)k中，有一項(xiàng)超過規(guī)定的排放限值，則判定受檢車輛排放不合格。

②如果受檢車輛在功率掃描過程中測得的實(shí)際最大輪邊功率值低于制造廠規(guī)定的發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定功率值的50%，也被判定為排放不合格。

2 加載減速法適用范圍

依據(jù)GB3847-2005規(guī)定，加載減速法及自由加速法均適用于壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在用汽車排氣煙度的檢測。這兩種方法相比較，由于自由加速法在操作時(shí)人為影響因素較大，且自由加速法屬于無負(fù)荷檢測，不能反映汽車行駛的真實(shí)情況，而加載減速工況法相比自由加速法與實(shí)際道路的相關(guān)性較好些，因此很多省市紛紛采用加載減速法。但是加載減速法本身也有局限性，并不是適用于所有壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在用汽車。下面從標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定、設(shè)備配置、檢測軟件控制等幾個(gè)方面進(jìn)行對(duì)其適用范圍分析。

1）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

按照GB 3847-2005適用范圍的規(guī)定，加載減速法只適用于壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在用汽車（不包括低速汽車，即三輪汽車和低速貨車），不適用于注冊(cè)檢驗(yàn)的車輛（即車輛進(jìn)行注冊(cè)登記號(hào)牌所進(jìn)行的檢驗(yàn)）。

2）設(shè)備配置

在我國，目前加載減速法所配置的底盤測功機(jī)均為雙滾筒結(jié)構(gòu)，雙滾筒結(jié)構(gòu)的底盤測功機(jī)可適用車型具有局限性，無法對(duì)四輪驅(qū)動(dòng)的車輛、緊密型多驅(qū)動(dòng)軸的車輛實(shí)施檢測，否則會(huì)損壞這些車輛的差速鎖、變速器等。

在加載減速法測試中，底盤測功機(jī)需對(duì)被檢車輛進(jìn)行加載，這樣底盤測功機(jī)的功率吸收范圍需能夠在車速大于或等于70.0km/h時(shí)穩(wěn)定吸收相應(yīng)功率，因此車輛最大功率超過測功機(jī)的功率吸收范圍的車輛無法進(jìn)行檢測。

3）檢測軟件控制

在加載減速法過程中，底盤測功機(jī)需根據(jù)計(jì)算機(jī)檢測軟件的控制自動(dòng)對(duì)被檢車輛自動(dòng)加載，這樣以下車輛在測試中就會(huì)達(dá)不到加載減速法要求的車輛測試速度70km/h，從而出現(xiàn)檢測程序無法進(jìn)行或損壞車輛現(xiàn)象。

①不能中斷車上主動(dòng)型制動(dòng)功能和扭矩控制功能（自動(dòng)緩速器除外）的車輛，如驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)（ASR）或稱“牽引力控制系統(tǒng)”不能中斷的車輛、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）不能中斷的車輛、電子車身穩(wěn)定程序（ESP）。

②不能關(guān)閉車上以發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力和扭矩的附加設(shè)備、或不能切斷其動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)的車輛。如：吊車、消防車、工程車裝有特種裝備的車輛，油、氣運(yùn)輸車輛等。

③適時(shí)四驅(qū)車輛。適時(shí)四驅(qū)（也稱實(shí)時(shí)四驅(qū)）的車輛能自行識(shí)別駕駛環(huán)境，根據(jù)駕駛環(huán)境的變化控制兩驅(qū)與四驅(qū)兩種模式的切換。在城市路面等較平坦的路況上，車輛會(huì)自行切換為兩輪驅(qū)動(dòng)，而在顛簸、多坡多彎等附著力低的路面，車輛自動(dòng)設(shè)定為四輪驅(qū)動(dòng)模式。在加載減速法測試時(shí)，由于車輛輪胎與底盤測功機(jī)轉(zhuǎn)鼓之間的附著系數(shù)也會(huì)變化，因此實(shí)時(shí)四驅(qū)車輛隨時(shí)有可能在四驅(qū)模式與兩驅(qū)模式來回轉(zhuǎn)換。

④發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)的客車。在加載減速法實(shí)際操作中，發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)的客車因散熱障礙也無法采用加載減速法，否則會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)過熱甚至拉缸。

3 結(jié)論

對(duì)于加載減速工況法不能檢測的車輛，各省市應(yīng)繼續(xù)選擇自由加速法進(jìn)行排氣煙度的檢測，而不是盲目淘汰自由加速法。針對(duì)加載減速法的檢測流程及適用范圍的局限性，筆者建議：

1）研制并推廣四輪驅(qū)動(dòng)底盤測功機(jī)

雖然目前已有科研單位研制出四輪驅(qū)動(dòng)底盤測功機(jī)，但都未進(jìn)入批量生產(chǎn)階段。而目前配置的雙滾筒式底盤測功機(jī)無法進(jìn)行檢測的柴油車輛卻越來越多，如保有量不斷增大的柴油版SUV或柴油版越野車等。這種情況下，即使已開展加載減速法的省市仍有大量柴油在用車只能使用自由加速法，這樣檢測參數(shù)“光吸收系數(shù)”限值要比加載減速法規(guī)定限值寬松很多，無法在真正意義上識(shí)別出高排放的在用柴油車，也達(dá)不到監(jiān)控排放的目的。

2）開發(fā)抗振動(dòng)干擾能力強(qiáng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器

在加載減速法實(shí)施過程中，計(jì)算機(jī)控制檢測流程最關(guān)鍵的第一步是準(zhǔn)確測量被檢車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而確定被檢車輛VelMaxHp（最大輪邊輸出功率對(duì)應(yīng)的輪邊轉(zhuǎn)速），否則繼續(xù)進(jìn)行檢測測得的數(shù)據(jù)會(huì)毫無意義。目前市場上使用的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器為振動(dòng)式，靠底部磁鐵的吸力吸附在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋上，通過測量氣缸內(nèi)振動(dòng)脈沖得出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。這種發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器安裝較方便，但在操作過程中卻經(jīng)常出現(xiàn)松動(dòng)或脫落現(xiàn)象，從而無法準(zhǔn)確測量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致影響柴油車排放煙度及最大輪邊功率數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

[1]GB3847-2005,車用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)和壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車排氣煙度排放限值及測量方法. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005

[2]HJ/T241-2005,確定壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在用汽車加載減速法排氣煙度排放限值的原則和方法.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005

[3] HJ/T292-2006,柴油車加載減速工況法排氣煙度測量設(shè)備技術(shù)要求. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006

[4] DB61/440-2008,在用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車加載減速法排氣煙度排放限. 西安：陜西省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局

Analysis of lug down mode for exhaust smoke from vehicles equipped with compression ignition engine

ZHANG Xueli
(Shaanxi College of Communication Technology, Automotive Engineering Department, Xi’an ,710021,China )

According to GB3847-2005, lug down mode can be chosen to test exhaust smoke from in-use vehicles equipped with compression ignition engine . The paper introduce equipments requirements, inspection parameters and testing process , analyze limitations of application scope and raise measures .

Compression ignition engine; in-use vehicles ;exhaust smoke ; lug down mode; analysis