盧浩宜

淺析整車排放試驗室試運(yùn)行

盧浩宜

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣東 廣州 511434）

文章論述了新建整車排放試驗室試運(yùn)行階段驗證項目。從設(shè)備基本功能、動態(tài)測試驗證、設(shè)備核查驗證、比對試驗驗證等各個方面進(jìn)行相關(guān)的闡述，以此為該類新建試驗室的試運(yùn)行驗證工作提供參考。

新建整車排放試驗室；試運(yùn)行驗證

前言

隨著國內(nèi)排放法規(guī)的更新加嚴(yán)，到2020年7月1日起，將正式實施的中國國六排放標(biāo)準(zhǔn)（以下簡稱為“國六”），相比目前實施的國五排放標(biāo)準(zhǔn)，“國六”排放標(biāo)準(zhǔn)的各種氣態(tài)污染物排放限值下降幅度達(dá)到33%至50%，并增加了N20排放污染物及汽油車顆粒物數(shù)量（PN）的測量，低溫排放增加了對NOx排放污染物的測量?！皣迸欧艠?biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格的排放限值及新增的污染物測量項目，對排放分析設(shè)備的測量要求也越高。整車級排放試驗室的建立可作為應(yīng)對新的排放法規(guī)測量要求的一種方式。

試驗室的建設(shè)由土建、設(shè)備安裝、調(diào)試及試運(yùn)行四個階段組成。試運(yùn)行階段主要圍繞設(shè)備技術(shù)協(xié)議書開展設(shè)備性能驗證，從而驗證調(diào)試效果是否達(dá)到驗收要求。并通過排放標(biāo)準(zhǔn)《GB 18352.6-2016輕型汽車污染物排放限值及測量方法》中設(shè)備要求對試驗室設(shè)備進(jìn)行核查驗證，判定設(shè)備是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求[1]。并引用《GB/T 28043-2011利用實驗室間比對進(jìn)行能力驗證的統(tǒng)計方法》中的統(tǒng)計方法及《CNAS-GL02能力驗證結(jié)果的統(tǒng)計處理和能力評價指南》的能力評價對試驗室測試結(jié)果比對分析判定，驗證數(shù)據(jù)有效性[3-4]。

1 整車級國六排放試驗室設(shè)備組成及功能

1.1 設(shè)備組成

整車級國六排放試驗室采用AVL排放測試底盤測功機(jī)、WEISS環(huán)境模擬試驗倉、HORIBA超低排放測試分析系統(tǒng)組成。超低排放測試分析系統(tǒng)由普通量程分析單元、超低量程分析單元、N2O排放分析單元、顆粒取樣單元、固體顆粒物計數(shù)系統(tǒng)、定容取樣系統(tǒng)、稀釋空氣凈化系統(tǒng)、氣象站組成。排放測試底盤測功機(jī)采用四驅(qū)底盤測功機(jī)。環(huán)境模擬試驗倉由溫濕度模擬系統(tǒng)、日照模擬系統(tǒng)、廢氣排出及新風(fēng)補(bǔ)償系統(tǒng)、安全報警及消防系統(tǒng)組成。

1.2 基本功能

超低排放測試分析系統(tǒng)用于收集及分析汽車排放尾氣污染物。排放測試底盤測功機(jī)用于車輛工況法排放試驗、燃油經(jīng)濟(jì)性試驗過程中車輛道路行駛阻力的模擬。環(huán)境模擬試驗倉提供了試驗工況運(yùn)行的環(huán)境模擬條件，包括溫度、濕度、大氣壓力、光照強(qiáng)度等。

2 試驗室試運(yùn)行驗證的目的

整車級排放試驗室的建立需要不同的設(shè)備供應(yīng)商提供的多種設(shè)備集合而成，多種設(shè)備同時運(yùn)行才能實現(xiàn)其試驗功能。在調(diào)試階段，各個設(shè)備供應(yīng)商主要根據(jù)設(shè)備技術(shù)協(xié)議書制定的要求，對設(shè)備各項功能及性能指標(biāo)進(jìn)行調(diào)試。所以設(shè)備調(diào)試結(jié)束后，進(jìn)入試運(yùn)行階段，制定驗證項目，可作為調(diào)試效果的評價指標(biāo)，為終驗收提供質(zhì)量依據(jù)。

整車級排放試驗室的建立，對設(shè)備的選型及設(shè)備性能指標(biāo)等，國家排放法規(guī)中都有不同的要求，對排放測試底盤測功機(jī)的力測量系統(tǒng)、速度測量系統(tǒng)、滑行阻力誤差，排放分析系統(tǒng)的分析過程及環(huán)境模擬試驗倉的環(huán)境控制精度等都有明確的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)要求。

整車級排放試驗室作為汽車產(chǎn)品開發(fā)過程中對排放尾氣污染物檢測的重要工具，在排放法規(guī)試驗項目中，為了確保測試結(jié)果的有效性，在試驗室試運(yùn)行驗證中，試驗室開展比對驗證，也是對試驗室自身測評的重要有效手段。

3 驗證項目策劃依據(jù)

3.1 功能性驗證

通過試運(yùn)行，驗證設(shè)備自身基本功能性是否滿足試驗要求。

3.2 可靠性、穩(wěn)定性驗證

通過試運(yùn)行，驗證試驗室多種設(shè)備集成運(yùn)行過程中，設(shè)備性能是否可靠，設(shè)定條件是否穩(wěn)定，達(dá)到滿足技術(shù)指標(biāo)要求。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)項驗證

試運(yùn)行期間，依據(jù)相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，開展設(shè)備核查，驗證是否滿足技術(shù)指標(biāo)要求。

3.4 比對驗證

采集排放試驗數(shù)據(jù)，通過不同試驗室間數(shù)據(jù)比對，驗證數(shù)據(jù)有效性。

4 試驗室試運(yùn)行驗證準(zhǔn)備工作

準(zhǔn)備工作的目的在于通過設(shè)備培訓(xùn)，掌握設(shè)備操作技能。并對設(shè)備相關(guān)技術(shù)資料及試驗相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的熟悉，掌握設(shè)備基本參數(shù)、性能指標(biāo)、試驗項目要求等。制定試運(yùn)行驗證項目，編制試運(yùn)行管理計劃，以便更好的把控試運(yùn)行驗證工作。

圖1 準(zhǔn)備工作流程圖

5.1 試運(yùn)行驗證項目及主要內(nèi)容

5.1.1 設(shè)備基本功能驗證

汽車底盤測功機(jī)是目前汽車研發(fā)機(jī)構(gòu)用于在室內(nèi)模擬車輛在道路上行駛工況阻力的設(shè)備，精確的模擬車輛在道路上受到的各種力作為底盤測功機(jī)的基本功能，實現(xiàn)了在底盤測功機(jī)上開展整車類試驗的道路阻力模擬作用。車輛在底盤測功機(jī)上的模擬加載阻力通過滑行試驗獲得。（表1所示滑行試驗主要內(nèi)容）

表1 整車滑行驗證主要內(nèi)容

環(huán)境模擬試驗倉主要功能用于模擬試驗環(huán)境條件。溫濕度環(huán)境模擬系統(tǒng)作為實現(xiàn)試驗環(huán)境條件的重要系統(tǒng)，溫濕度控制精度的穩(wěn)定性直接關(guān)系到試驗倉的性能優(yōu)劣及試驗環(huán)境條件的精確控制。（圖2所示溫濕度靜態(tài)驗證流程圖）

溫濕度靜態(tài)驗證，是驗證其基本功能的關(guān)健，溫濕度點的設(shè)定主要圍繞相關(guān)試驗標(biāo)準(zhǔn)模擬環(huán)境條件及設(shè)備溫濕度模擬范圍。靜態(tài)狀態(tài)下，試驗倉內(nèi)不存在影響溫濕度波動的關(guān)健因素，例如實際試驗中車輛熱負(fù)荷的影響，為了更好的驗證其穩(wěn)定性能，在試運(yùn)行驗證中開展實車動態(tài)測試驗證。

排放分析系統(tǒng)用于采集及分析汽車排放尾氣污染物，工況法排放測試分析作為排放分析系統(tǒng)的基本功能，在試運(yùn)行階段應(yīng)開展實車試驗分析驗證。通過實車工況法排放試驗，試驗流程及條件均按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定嚴(yán)格控制，采集排放分析系統(tǒng)分析結(jié)果，引用統(tǒng)計量方法對分析結(jié)果進(jìn)行處理分析判定，驗證試驗室自身設(shè)備測試結(jié)果的穩(wěn)定性，通過自身測試結(jié)果的驗證，發(fā)現(xiàn)是否存在異常值，剔除無效值后，再開展多次試驗驗證，直到測試結(jié)果無異常值。

5.1.2 統(tǒng)計量方法

式中：

L=污染物限值的自然對數(shù)；

Xi =第i次測量的某種污染物測量值的自然對數(shù)；

S=生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計值（測量值取自然對數(shù)后）；

n=試驗次數(shù)。

以3次試驗結(jié)果計算分析，統(tǒng)計量的計算結(jié)果判定參照GB18352.5-2013中表MA.1的臨界值。

5.2 動態(tài)測試驗證

在試運(yùn)行驗證中，除了對設(shè)備基本功能的驗證，對各設(shè)備的集成運(yùn)行穩(wěn)定性/可靠性驗證也非常重要。在實際試驗中，由于不同的試驗對多種設(shè)備之間的集成應(yīng)用及環(huán)境條件有著不同的要求，開展多種設(shè)備動態(tài)測試驗證，可及時發(fā)現(xiàn)問題評價試驗室調(diào)試效果，反饋供應(yīng)商進(jìn)行整改。

5.2.1 底盤測功機(jī)及排放分析儀（表2所示動態(tài)測試驗證內(nèi)容）

表2 動態(tài)測試驗證內(nèi)容一覽表

5.2.2 環(huán)境模擬試驗倉動態(tài)測試驗證

表3 常溫工況

表4 低溫工況

表5 高溫工況

環(huán)境模擬試驗倉實車動態(tài)測試可分為常溫工況、低溫工況、高溫工況三種環(huán)境模擬狀態(tài)進(jìn)行驗證，設(shè)定的環(huán)境條件、車速、坡度、日照、運(yùn)行時間、控制精度范圍等主要依據(jù)相關(guān)試驗標(biāo)準(zhǔn)參考設(shè)定，以不同的工況及驗證條件設(shè)置來檢驗動態(tài)測試下設(shè)備的控制精度性能。（表3、4、5所示環(huán)境模擬試驗倉動態(tài)測試驗證內(nèi)容）

5.3 設(shè)備核查驗證

汽車類試驗室的建立，在設(shè)備選擇上不同于普通的生產(chǎn)設(shè)備，以排放試驗室的建立為例，在設(shè)備選型上需要依據(jù)排放法規(guī)綜合考慮技術(shù)指標(biāo)、性能、配置等不同要求。所以在設(shè)備調(diào)試過程中除了滿足設(shè)備技術(shù)協(xié)議要求外，依據(jù)排放法規(guī)的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)要求對設(shè)備的核查驗證也至關(guān)重要，即關(guān)系到測試數(shù)據(jù)的有效性，也直接影響設(shè)備的性能穩(wěn)定性。所以在試驗室試運(yùn)行驗證階段，依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)開展設(shè)備核查驗證。（主要內(nèi)容詳見-流程圖）

5.3.1 底盤測功機(jī)核查驗證

圖3 設(shè)備核查內(nèi)容-流程圖

5.3.2 排放測試分析系統(tǒng)核查驗證

圖4 設(shè)備核查內(nèi)容-流程圖

5.4 比對試驗驗證

為了確保測試結(jié)果的有效性，試驗室試運(yùn)行驗證中，對試驗室開展比對驗證也是對試驗室自身測評的重要有效手段。通常的比對方式有人員比對、設(shè)備比對、測試方法比對及不同試驗室間比對等多種形式，選擇開展比對驗證。

目前輕型汽車排放試驗室對比對試驗項目通常采用排放標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)I型試驗項目（常溫下冷起動后排氣污染物排放試驗）作為比對項。對此新建整車級排放試驗室比對試驗項目可依據(jù)新GB 18352.6-2016輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）I型試驗項目開展不同試驗室間比對驗證，試驗流程及條件均按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定嚴(yán)格控制。

比對試驗的驗證分析可運(yùn)用不同統(tǒng)計方法進(jìn)行處理分析判定。多個試驗室間結(jié)果統(tǒng)計分析比對驗證，目前常用的有多種方法，例如標(biāo)準(zhǔn)偏差分析、均值比對方法、穩(wěn)健的Z比分?jǐn)?shù)統(tǒng)計法等。本文引用穩(wěn)健的Z比分?jǐn)?shù)統(tǒng)計方法作為不同試驗室間結(jié)果比對驗證方法。

穩(wěn)健Z比分?jǐn)?shù)統(tǒng)計法運(yùn)用基于穩(wěn)健的Z比分?jǐn)?shù)統(tǒng)計法對測試結(jié)果進(jìn)行計算統(tǒng)計，計算公式如下：

式中：

X：第i個參加比對試驗室的結(jié)果（i=A，B，C）

*：指定值（參加者結(jié)果的穩(wěn)健平均值）

*：能力標(biāo)準(zhǔn)偏差（參加者結(jié)果的穩(wěn)健標(biāo)準(zhǔn)偏差）

試驗室Z比分?jǐn)?shù)判定

|Z|≤2，測試結(jié)果為滿意

2＜|Z|＜3，測試結(jié)果為可疑

|Z|≥3，表明“不滿意”，產(chǎn)生措施信號。

當(dāng)判定結(jié)果表明“可疑”及“不滿意”時，則由比對試驗室及參比試驗室對結(jié)果進(jìn)行分析整改，并重新開展比對試驗驗證。

6 結(jié)語

整車級排放試驗室的建立經(jīng)過土建施工、設(shè)備安裝、現(xiàn)場調(diào)試等一系列工程階段后，進(jìn)入試運(yùn)行驗證階段。試驗室在組成上需要多種設(shè)備的綜合運(yùn)用。在試驗中即要保證其控制精度滿足要求，也要保證其設(shè)備性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求且試驗過程正常運(yùn)行。綜上所述，將試運(yùn)行驗證工作分為設(shè)備基本功能、動態(tài)測試、設(shè)備核查、比對試驗等四個階段進(jìn)行驗證工作，此驗證過程的設(shè)定，使設(shè)備最基本的功能及在實際動態(tài)試驗中的控制精度得到驗證，保證了正常開展排放試驗的要求。再者通過標(biāo)準(zhǔn)項的設(shè)備驗證，使設(shè)備達(dá)到符合標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，最后通過自身及與外界不同試驗室的試驗比對驗證，保證了其試驗室測試結(jié)果的有效性，最終滿足驗收要求。

[1] 中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部,國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.輕型汽車污染物排放限值及測量方法(中國第六階段):GB 18352.6- 2016[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2016.

[2] 中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部,國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.輕型汽車污染物排放限值及測量方法(中國第五階段):GB 18352.5- 2013[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2013.

[3] CNAS-GL02能力驗證結(jié)果的統(tǒng)計處理和能力評價指南.

[4] GB/T 28043-2011利用實驗室間比對進(jìn)行能力驗證的統(tǒng)計方法.

Analysis on the trial operation of the vehicle emission test room

Lu Haoyi

( Guangzhou Automobile Group Co., Ltd., Automotive Engineering Institute, Guangdong Guangzhou 511434 )

This paper discusses the verification project of the trial run phase of the new vehicle emission test room. The relevant methods were elaborated and analyzed from the basic functions of the equipment, dynamic test verification, equipment verification and comparison test verification, etc., which provided reference for the trial operation verification of this new laboratory.

New vehicle emission test room;Trial run verification

U473.9

A

1671-7988(2019)13-71-04

U473.9

A

1671-7988(2019)13-71-04

盧浩宜，就職于廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.13.025