周猛　張潔　溫溢　朱慶功

摘 要：本文通過對兩款不同型號的生產(chǎn)一致性車輛進(jìn)行不同方式的磨合，對比分析磨合前后排放結(jié)果的變化。得出：高速磨合，能盡快燃燒掉排氣系統(tǒng)中由于出廠下線過程中存在一些薄膜/涂層等的物質(zhì)，能迅速降低THC排放，有效保障生產(chǎn)一致性的達(dá)標(biāo)；缸內(nèi)直噴車型，高怠速磨合可以有效的減少PM值。對監(jiān)管部門及各整車企業(yè)都有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：磨合；生產(chǎn)一致性；排放；高怠速

中圖分類號：TK411+.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1005-2550（2016）06-0072-06

Abstract： In order to study the effect of running in the conformity of production （COP） vehicle emissions， we made experiment with two different type of （COP） vehicles in the condition of normal temperature on the chassis dynamometer with NEDC cycle. The experiment indicates that， high speed running in remove the impurity in the exhaust system and reduce THC emissions efficiently， guarantee the conformity of production standards. For the models of Gasoline Direct Injection（GDI）， high idle speed reduce Particulate Emissions efficiently. The results give certain reference value to regulators and the automobile enterprises.

Key Words： running-in； conformity of production； emission； high idle speed

前 言

隨著國家第6階段排放法規(guī)征求意見稿的發(fā)布，汽車整機(jī)企業(yè)應(yīng)對排放法規(guī)的壓力驟然增加，尤其為改善大氣質(zhì)量，政府部門今后監(jiān)管的中心也會(huì)由型式核準(zhǔn)轉(zhuǎn)向生產(chǎn)一致性和在用車，其中新車的生產(chǎn)一致性是車輛流入市場后的第一步監(jiān)管，作用重大。

一般而言生產(chǎn)一致性車輛均會(huì)在試驗(yàn)室轉(zhuǎn)鼓上進(jìn)行磨合，而磨合工況/磨合時(shí)間等都會(huì)對實(shí)際的排放測試結(jié)果產(chǎn)生較大影響已經(jīng)是汽車產(chǎn)業(yè)界的普遍常識(shí)；但開展怎樣的磨合效果更好，還缺乏統(tǒng)一規(guī)范，尤其生產(chǎn)一致性監(jiān)管過程中的磨合流程規(guī)范。

根據(jù)目前GB 18352.5-2013中7.1.3.2中規(guī)定：如果制造廠要求磨合汽車，則樣車均須進(jìn)行磨合。對于裝點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車，磨合里程應(yīng)小于3000km。于是，大部分制造廠會(huì)對一致性車輛采取不同的方式進(jìn)行磨合，對比不同磨合方式車型磨合前后的排放數(shù)據(jù)，總結(jié)磨合方式并研究不同磨合方式對排放結(jié)果的影響，為政府部門今后在生產(chǎn)一致性監(jiān)管方面提供一些規(guī)范的磨合流程。

1 試驗(yàn)設(shè)備及方法

1.1 試驗(yàn)用設(shè)備及樣車

生產(chǎn)一致性車輛均在試驗(yàn)室轉(zhuǎn)鼓上進(jìn)行磨合和排放測試。試驗(yàn)用到的主要設(shè)備見表1所示。所有車輛排放試驗(yàn)均按GB18352.5-2013中Ⅰ型試驗(yàn)的要求進(jìn)行，測試循環(huán)采用NEDC（New European Driving Cycle），工況曲線見圖1：

1.2 試驗(yàn)方案

對A、B兩款不同車型的六輛生產(chǎn)一致性新車進(jìn)行初始排放試驗(yàn)。設(shè)計(jì)了兩種不同的磨合方式，如表3所示。然后對三輛A型號車進(jìn)行第一種方式的磨合，對三輛B型號車進(jìn)行第二種方式的磨合。磨合結(jié)束后對這六輛車進(jìn)行排放試驗(yàn)。對比分析磨合前、后排放結(jié)果的變化。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 A車型采用第一種磨合方式前、后排放結(jié)果如表4所示：

2.1.1 對THC、NMHC的影響

如表4所示，A車型磨合前THC、NMHC的排放水平相對較高，甚至出現(xiàn)了超過限值的現(xiàn)象，在100km/h勻速磨合2小時(shí)后，車輛排放有了很大的降低，樣車1的NMHC降幅最大，超過了50%。

圖2是三輛樣車THC的排放值乘以國五推薦劣化系數(shù)后的排放結(jié)果對比。如圖所示，高速磨合后三輛樣車的THC排放都有明顯降低。國五排放標(biāo)準(zhǔn)中THC限值為0.1g/km，三輛樣車磨合前的THC結(jié)果都比較高，且一致性不好，其中樣車1超過了標(biāo)準(zhǔn)限值。磨合之后，三輛樣車THC排放結(jié)果都降到了限值一半，且三輛樣車THC排放一致性很好。

如圖3所示，三輛樣車的NMHC排放結(jié)果在磨合前均超過了國五限值0.068g/km，并且結(jié)果一致性差，通過磨合，三輛樣車NMHC排放結(jié)果都有了很大幅度降低，均能達(dá)到法規(guī)限值要求，并且一致性良好。

為直觀分析磨合對THC的影響，通過對一輛新車磨合過程中的尾氣行連續(xù)采樣測量，得到THC整個(gè)磨合過程中的瞬態(tài)排放濃度。如圖4所示，隨著磨合時(shí)間的增加，THC的濃度呈直線下降。未經(jīng)磨合的車輛排氣系統(tǒng)中確實(shí)存在一些可燃燒物質(zhì)產(chǎn)生THC，最初濃度高達(dá)400ppm，隨后排氣中THC濃度維持在100ppm到200ppm附近。經(jīng)過20分鐘的高速磨合，最終能將THC濃度降低到50ppm以下。

可以初步得出，磨合對A車型生產(chǎn)一致性新車降低THC和NMHC排放有著很好的效果。主要原因是新車生產(chǎn)下線后，在整個(gè)排氣管路、后處理、消聲器內(nèi)可能存在不少涂層或雜質(zhì)，也就是我們俗稱的“臟東西”。如果不進(jìn)行高溫清理，新車在進(jìn)行排放檢測時(shí)，這些“臟東西”會(huì)發(fā)生反應(yīng)或燃燒后排出，導(dǎo)致新車THC和NMHC排放結(jié)果超標(biāo)。

同時(shí)選取A車型中的一輛試驗(yàn)車，對比磨合前后冷啟動(dòng)THC排放模態(tài)分布。

如圖5所示，磨合前的冷啟動(dòng)THC排放在第一個(gè)城市循環(huán)中（195秒）出現(xiàn)了兩次較大波動(dòng)，由于冷起動(dòng)階段排氣溫度未能達(dá)到催化劑起燃溫度，起初THC排放濃度達(dá)到約220ppm，但是在第一個(gè)城市循環(huán)中THC排放仍不穩(wěn)定，再次增長超過了50ppm，直到在第二個(gè)城市循環(huán)中大約300秒，THC排放才趨于平緩，逐漸穩(wěn)定。

如圖6所示，第一個(gè)城市循環(huán)結(jié)束后，THC濃度就已經(jīng)逐漸穩(wěn)定，并且在隨后的試驗(yàn)中，THC濃度未出現(xiàn)較大波動(dòng)。

2.1.2 對NOX的影響

圖7是三輛樣車NOX的排放值乘以國五推薦劣化系數(shù)后的排放結(jié)果對比，磨合前后NOX的排放結(jié)果均低于標(biāo)準(zhǔn)限值，磨合后的排放結(jié)果波動(dòng)更小，并且均低于磨合前的排放結(jié)果，更加具有代表性。

2.1.3對CO、CO2的影響

如圖8和圖9所示，磨合前后的CO、CO2排放量并沒有明顯變化。

2.2 B車型采用第二種磨合方式前、后排放結(jié)果如表5所示：

表5給出的是B車型的三輛新車在采用第二種高怠速方式磨合前、后的排放試驗(yàn)結(jié)果。可以看出生產(chǎn)一致性新車排放PM結(jié)果出現(xiàn)了嚴(yán)重超標(biāo)，第二輛樣車甚至超過法規(guī)限值的3倍多。為了保證生產(chǎn)一致性車輛的里程數(shù)（控制在50以內(nèi)），對每輛車均進(jìn)行了2000n/min怠速8小時(shí)的磨合。完成磨合后的排放結(jié)中PM值均降到了限值以內(nèi)，并且結(jié)果波動(dòng)較小，一致性良好。

圖10是三輛樣車磨合前后顆粒物排放結(jié)果對比?？梢钥闯?，高怠速磨合后三輛樣車的PM排放都有明顯降低，其中2號樣車降幅最大，為83.5%，1號和3號樣車也下降超過50%。

2.3 對統(tǒng)計(jì)量的影響

2.3.1 生產(chǎn)一致性統(tǒng)計(jì)量計(jì)算方法

樣車數(shù)量最少為三輛，采樣規(guī)程是這樣規(guī)定的：當(dāng)一批產(chǎn)品中有40%帶有缺陷，其通過試驗(yàn)的概率為0.95 （生產(chǎn)廠的風(fēng)險(xiǎn)= 5%），當(dāng)一批產(chǎn)品中有65%帶有缺陷，其被接受的概率為0.1 （消費(fèi)者的風(fēng)險(xiǎn)=10%）。

I型試驗(yàn)中的各種污染物，采用下列規(guī)程，其中取：

L — 污染物限值的自然對數(shù)，

xi — 第i輛樣車的某種污染物試驗(yàn)結(jié)果的自然對數(shù)，

s — 生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計(jì)值（試驗(yàn)結(jié)果取自然對數(shù)后），

n — 當(dāng)前樣車數(shù)量。

將對限值的標(biāo)準(zhǔn)偏差的總和進(jìn)行量化，計(jì)算出樣車的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，定義為：

如果試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量大于或等于表1中樣車數(shù)量對應(yīng)的通過判定臨界值，則該污染物通過。如果試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量小于表6中樣車數(shù)量對應(yīng)的不通過判定臨界值，則該污染物不通過；否則，加抽一輛樣車進(jìn)行試驗(yàn)，并按多一輛樣車數(shù)重新計(jì)算統(tǒng)計(jì)量。

當(dāng)對制造廠的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)偏差表示不認(rèn)可或者制造廠沒有相關(guān)記錄時(shí)，則采用下述的步驟來確認(rèn)是否達(dá)到Ⅰ型試驗(yàn)的生產(chǎn)一致性要求。

樣車數(shù)量最少為三輛，采樣規(guī)程是這樣規(guī)定的：當(dāng)一批產(chǎn)品中有40%帶有缺陷，其通過試驗(yàn)的概率為0.95 （生產(chǎn)廠的風(fēng)險(xiǎn)=5%），當(dāng)一批產(chǎn)品中有65%帶有缺陷，其被接受的概率為0.1 （消費(fèi)者的風(fēng)險(xiǎn)=10%）。

考慮到國五標(biāo)準(zhǔn)中給定的污染物的測量值呈正態(tài)分布，因此首先應(yīng)取其自然對數(shù)進(jìn)行變換。設(shè)m0和m分別代表最小和最大樣車數(shù)量（ m0=3和m=32），并設(shè)n代表當(dāng)前樣車數(shù)。

如果樣車測量值的自然對數(shù)分別為x1， x2.....，xj，而L是污染物限值的自然對數(shù)，于是定義：

2.3.2 統(tǒng)計(jì)量結(jié)果對比

1）磨合前后THC統(tǒng)計(jì)量

磨合前THC統(tǒng)計(jì)量介于合格臨界值與不合格臨界值之間，所以要抽取另一輛樣車進(jìn)行試驗(yàn)并重新進(jìn)行計(jì)算。

磨合后THC統(tǒng)計(jì)量大于合格臨界值，則該污染物排放合格。

2）磨合前后NMHC統(tǒng)計(jì)量

磨合前NMHC統(tǒng)計(jì)量介于合格臨界值與不合格臨界值之間，所以要抽取另一輛樣車進(jìn)行試驗(yàn)并重新進(jìn)行計(jì)算。

磨合后NMHC統(tǒng)計(jì)量大于合格臨界值，則該污染物排放合格。

3）磨合前后PM統(tǒng)計(jì)量

因磨合前排放PM結(jié)果均超出限值，所以判定該污染物排放不合格。磨合后PM統(tǒng)計(jì)量大于合格臨界值，則該污染物排放合格。

3 結(jié)論

1. 本試驗(yàn)車輛數(shù)據(jù)表明：

1.1 非缸內(nèi)直噴車型，短時(shí)間的高速運(yùn)行磨合可以有效降低THC、NMHC排放量，因?yàn)槌跗陔A段發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)混合氣過濃或過稀，會(huì)導(dǎo)致上述排放量增加。通過高速磨合，能完成自學(xué)習(xí)，并盡快燃燒掉排氣系統(tǒng)中留存的這些物質(zhì)，能迅速降低THC排放，有效保障生產(chǎn)一致性的達(dá)標(biāo)。

1.2 缸內(nèi)直噴車型，高怠速磨合可以有效的減少PM值。

2.廠家應(yīng)針對車型制定出不同的磨合方法，在一致性排放檢查前，進(jìn)行合理方式的磨合使車輛達(dá)到良好的工作狀態(tài)，磨合后的排放結(jié)果才會(huì)具有良好的一致性，復(fù)現(xiàn)性，才能夠體現(xiàn)出車型真實(shí)的排放水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB18352.5-2013 《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第五階段）》.2013.09.17.

[2]李岳林； 張志永.車用汽油機(jī)HC生成機(jī)理及排放控制技術(shù)[J].上海汽車.2006.01.

[3]陸紅雨；孫大興；王益民.輕型汽車排放生產(chǎn)一致性檢查判定方法試驗(yàn)研究[J].汽車工程.2008.02.

[4]張遠(yuǎn)軍；張亞軍；杜紅云；劉海生. 機(jī)動(dòng)車?yán)鋯?dòng)排放試驗(yàn)研究[J].汽車科技.2014.03.

[5]Particulate Matter Emissions and the Role of Catalytic Converter During Cold Start of GDI Engine [J]. Stephen Samuel， Ahmed Hassaneen and Denise Morrey Oxford Brookes Univ. SAE Paper 2010-10-25.