王曉輝

摘要：在一臺插電式混合動力城市客車上分別進行了基于CCBC、CHTC-B和PEMS的排放試驗研究，驗證了不同載荷下的CO、NOX、PN等排氣污染物的情況。結(jié)果表明：搭載滿足國六排放標準的發(fā)動機，在不同的測試循環(huán)均可滿足國六整車排放測試標準，由于不同測試循環(huán)的車速要求不一致，使得發(fā)動機的運行工況和運行時間略有差異，這樣導致排氣溫度的不同，在排氣溫度較低的情況下，催化器的轉(zhuǎn)化效率較低，會導致排氣污染值略高一些。

關(guān)鍵詞：插電式混合動力;國六發(fā)動機;排放限值;排氣污染物

中圖分類號：X701? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）10-0007-02

0? 引言

國務院頒布的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020）》明確推進純電動汽車和插電混合動力汽車產(chǎn)業(yè)化[1]。其中，插電式混合動力因其具有零排放的EV模式和長續(xù)駛里程低燃油消耗的HEV模式，被認為是新能源汽車發(fā)展中不可或缺的一部分，越來越受高校和企業(yè)重視。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，自 2012 年來，我國插電式混合動力汽車銷量增長迅速，2018 年銷量達 27.1萬輛，同比增長118%[2]。

混合動力整車作為動力總成相比傳統(tǒng)柴油機具有巨大的優(yōu)勢，在啟停頻繁，車速較低的應用場景下，其節(jié)能效果優(yōu)勢明顯，但由于頻繁啟停，會造成催化器載體的溫度變化較為頻繁，但國六的技術(shù)路線中后處理的性能表現(xiàn)與排放關(guān)聯(lián)性較大。

為了保證混合動力的節(jié)能優(yōu)勢的同時，能更好的滿足排放法規(guī)，對混合動力的排放特性做進一步的研究。本文以一款混合動力客車為研究對象，探索混合動力整車的排放特性，為未來進一步降低整車的燃油經(jīng)濟性提供支撐。

1? 試驗裝置及試驗方法

1.1 試驗樣機及機構(gòu)

本研究工作基于一臺12m的插電式混動動力城市客車進行研究，該車的混合動力系統(tǒng)為功率分流式行星排結(jié)構(gòu)，搭載5.132L的柴油發(fā)動機，排放技術(shù)路線為EGR+DOC+DPF+SCR+ASC。試驗整車技術(shù)參數(shù)如表1所示。

1.2 試驗臺架

本次試驗研究工作在底盤測功機上進行，臺架硬件配置如表2所示。

1.3 試驗方案

本次試驗研究工況按照《GB/T 19754-2005重型混合動力電動汽車能量消耗量試驗方法》中建議的中國典型的城市公交測試循環(huán)CCBC，以及《GB 17691—2018重型柴油車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》中附錄K推薦的道路行駛測量方法PEMS以及中國客車行駛工況（CHTC-B）三種測試循環(huán)對整車進行排放測試，并對排放結(jié)果進行分析。

2? 試驗結(jié)果及分析

2.1 基于CCBC循環(huán)的的排放結(jié)果分析

本次試驗研究按照對車輛施加10%、50%、100%的負載。試驗開始前對車輛進行充分預處理，按照圖1所示控制車速進行試驗，試驗過程中記錄CO、PN、NOX等排放物，同時通過OBD串口讀取發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、扭矩百分比、排氣流量等參數(shù)。

通過對試驗過程中記錄的數(shù)據(jù)進行整理，處理最終形成不同載荷下基于CCBC循環(huán)的排放結(jié)果，其結(jié)果如表3所示。

從排放結(jié)果來看，不同載荷下均可以滿足法規(guī)要求，但主要排放污染物NOX和CO在10%負荷均比其它兩種載荷下的高，這主要由于發(fā)動機載荷越低，其運行過程中的發(fā)動機輸出的功低，排氣溫度低，后處理器的轉(zhuǎn)化效率在低溫情況下效率低造成。

2.2 基于CHTC-B測試循環(huán)的排放結(jié)果分析

同樣按照10%、50%、100%對整車進行加載，按照圖2所示控制車速進行試驗，試驗過程中記錄CO、PN、NOX等排放物，同時通過OBD串口監(jiān)控發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、扭矩百分比、排氣流量等參數(shù)。

通過對試驗過程所記錄的數(shù)據(jù)進行整理和處理，最終形成不同載荷下基于CHTC-B公交車循環(huán)的排放結(jié)果如表4所示。

從試驗結(jié)果得匯總來看不同載荷下的排放結(jié)果均滿足法規(guī)的要求，在10%負荷時，NOX排放和CO比排放量排放值較大，這主要因為基于CHTC-B循環(huán)運行，車速較低，停車頻繁，整個運行過程中發(fā)動機的運轉(zhuǎn)的頻率較低，催化器排溫溫度低，催化器的轉(zhuǎn)化效率低，使得在10%負荷時排放污染物較高。 50%、100%負荷下其排放物均為接近，這主要是因為負荷率上升后，發(fā)動機的運行頻率增加，催化器的溫度處于一個較高的水平，轉(zhuǎn)化效率在高排溫的情況較為穩(wěn)定。PN排放隨負荷率的變化不明顯，較為穩(wěn)定。

2.3 基于道路PEMS試驗的排放結(jié)果分析

為全面探索基于實際道路情況的排放情況，參考《GB 17691—2018重型柴油車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》中附錄K推薦的道路行駛測量方法的具體要求開展相關(guān)試驗驗證。

從試驗結(jié)果統(tǒng)計的結(jié)果，如表5所示，車輛的運行特征（功倍數(shù)、車速比例、車速平均值）均滿足PEMS試驗實施細節(jié)的要求，整個試驗有效。

對試驗結(jié)果進行統(tǒng)計分析，不同載荷下的排放結(jié)果如表6所示，均滿足法規(guī)的要求。從單一污染物分析，CO排放大幅度的降低，PN與CCBC循環(huán)、CHTC-B循環(huán)結(jié)果基本一致，處于相同的數(shù)量級。NOX排放維持較高的水平，但也滿足法規(guī)的限值要求。在實際道路駕駛循環(huán)，發(fā)動機的需求功明顯高于CCBC、CHTC-B循環(huán)，發(fā)動機的負荷率和運行時間相比都較高，在發(fā)動機長時間的運行且負荷率較高的情況下，空燃比增加，同時發(fā)動機一直處于水溫較高的情況，使得CO排放降低。NOX排放的上升主要是實際道路情況下，受交通管制、道路車輛的擁擠影響，加劇了整車運行過程中的減速和制動過程，減速和制動過程的增加，增加了發(fā)動機的啟停次數(shù)，在發(fā)動機啟動過程，由于催化器的溫度較低，轉(zhuǎn)化效率較低，因此使得在整個運行過程中的NOX排放相比CCBC和CHTC-B循環(huán)在50%、100%負載下增加約1.5倍。

3? 結(jié)論

①滿足國六排放法規(guī)的發(fā)動機搭載插電式混合動力在不同的測試循環(huán)下排放污染物均可以滿足整車試驗的法規(guī)限值要求;②在實際道路運行過程中，受到交通管制和交通的擁擠程度的影響，使得實際道路的NOX排放物相比轉(zhuǎn)榖測試循環(huán)CCBC、CHTC-B增加約1.5倍，道路PEMS測試循環(huán)，更能體現(xiàn)整車的實際運行時的排放污染物的情況;③基于不同的測試循環(huán)，PN的排放結(jié)果受測試循環(huán)影響較小，這主要是因為PN的測試結(jié)果主要與后處理的DPF的捕集效率相關(guān)，與催化器的溫度關(guān)系不大;④插電式混合動力客車在相比傳統(tǒng)車節(jié)能的情況下，排放污染物也可以滿足法規(guī)的要求，但實際道路中的NOX排放裕度較小，在未來的車型的開發(fā)過程中還需要針對混合動力的實際使用情況進行針對性的標定，以便排放的一致性控制。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國務院. 國發(fā) [2012] 22 號 節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012—2020年）[S].北京：2012.

[2]徐超.重型載貨混合動力汽車構(gòu)型分析與能效優(yōu)化[D].清華大學，2019.

[3]GB 17691-2018，重型柴油車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）[S].

[4]GB/T 19754-2005，重型混合動力電動汽車能量消耗量試驗方法[S].