1、利用稀释后废气连续取样分析解决十五工况排放问题(轻型汽车排气污染物排放研究方法探讨之二)、l_。1李峥(尔风汽车上程研究院J摘要本文详细介绍了轻型汽车排气污染物排赦分辛斤方法一数值分析法。数值分析法是在图形分析法(即根据排放成分、车速和时间一一对应的图形进行排放定性分析)的基础上，对不同工况和不同循环的排放进行定量分析，找到影响排放的主要工况及主要因素，解决排放问题。通过对典型工况的分析，可旺得到匀速段和加速段的排放对整个十五工况的排放结果影响是最大的，控制加速段的N0，排放可以有效控制十五工；LNO，排放总量：通过对不同循环排放结果的分析，可以得到发动机冷态循环(第一循环)的co和Hc排放量
2、是较大的，进行排放性能开发时要着重考虑。主题词 排放 数值分析 典型工况 比例笔者在利用稀释后废气连续取样分析轻型汽车排放规律一文中详细阐述了轻型汽车排气污染物排放一胜能的试验研究方法：利用稀释后废气连续取样分析得到了轻型汽车基本排放规律，即对于稀释后排放浓度而言，加速过程再种排放成分浓度均大幅增加，匀速过程各种排放成分浓度均人幅F降，加速过程的终点是各种排放成分浓度的峰值点：减速过程各种排放成分浓度也均以较人幅度F降，直至达到怠速1：况的排放浓度：同时得到结论，不同_乍=型排放的基本规律娃、一致的，变化幅度及细HJ部分则取扶r供油系统的结构与变速箱档位和速比；在文章中同时建立r排放定性分析的
3、基本方法一图形分七斤法。本文介绍了结合图形分析法进行进一步分析的排放定量分析方法一数值分析法，并结合实例介绍了解决问题的思路。1 典型工况排放份额比例数值分析根据排放浓度利时问、乍：迷的 对应关系，我们可以对稀释厉废气的排放成分进行剖析、处理，分解I山针对某摊放成分往怠迷、加速、匀速、减速L：况段的排放餐，由此了解36llI【0lrII某一循环或某过程对某种摊放成分的影响有多人，我们同时可以知道着手解决某一特定f：况段的排放到底有多人潜力uT挖。我们对化油器叶：和电喷车进行丁多样本解剖分析，得刮了排放份额比例分析总结表如卜：我们把化油器下的11个不同样本和电喷!F的6个样本的不同I：况、排放份
4、额比例进行了门纳总结，结果列在表i、表2。袅1 化油器车排放份额比倒分析总结表Ha() No(J CO()怠速丁况 262一。358 3 07 l 142322加速丁况 210：2 H 308626 163357匀速T况 28 035 o 28 848 0 312467减速丁况 7813 9 5 1170 8g198由表1可以看到，化汕器午型的排放浓度的离散度是比较人的，但是我们仍然可以看到，对于HC成分而肓，匀速、怠速和加速段所rl s的比例是最人的，应该着重考虑解决：对丁CO成分而青匀速段所r、的比例是虽人的，其次是加速和怠逑段：对T-上述阿种成分，减速段排放的影响相对来说楚比较小的。由表
5、l还可以看剑，对】：N仉排放而青t怠速和减速【况段的排放所的份额是比较小的，只要着重考虑加速和匀述段就可以。表2 电喷车排放份额比例分析总结表HC(】 NO() CO()怠速1况 2l 72i2 4，873 18 6206加速T况 24 7j1 9 43055 2 231320匀速T况 30 537 6 3i 440 4 351418减速T乱 141l 7 2 7 5lI9 109一一177由表2 I以看到电贲1j排放比例苛配的稳定性更好。我们可以看到，对丁Hc和co成分而言，排放影响最人的I况依次为!U琏、加速、怠速、减速；对r N0。成分，加速和匀速l况段的影响是最人的，怠速和减速!况影响
6、较小。通过对两类乍进行排放份额比例分析，我们发现，不论对哪一种乍型加速羊匀速段的排放所11i的比例都是虽高的，尤其对N(jj1放成分l町言，加速和匀速段排放平均。i了约80的比例份额：对co成分，半均l oI了60的比例；对Hc成分，平均l了55的比例：因此，控制加速和匀速段排放鼙是解决轻删汽17摊放问题的重要思路之。通过比较，我们还发现减速段对排放的影响是较小的，t叮以1；了考虑。但是怠速段!I!lJ府区别对待，对于Hc成分怠速段的影响不容忽略，尤其是化油器1j：对丁-cr)成分，怠速段所t Lt的平均比例也超过丁20。2 对排放试验过程循环时问的分析1况循环的进一步分析我仃J从兄一个角度得
7、到r考虑问题的思路。表3为十瓦l：况摊放试验循环时间分配表。表3 十五工况排放试验循环时间分配表。f 抛 怠速 枷速 匀速 减速 总时问岽计时问(s) 240 168 228 144 780比例 f) 30 8 2I 5 29 2 i85 100362由表3可咀看到，匀述段在整个十五I况中所，的时间比加速段多60s，时间比例高近8个卣分点。由T-Dn迷I。兑剑匀遮I：况的拐点处就是排放成分浓度的峰值，匀速段并种排放成分浓度F降的速度一般小r加速段浓度上升的速度，而匀速段J作的时间还比加述段要长，这样就导致了匀速1况段排放所；的份额比例反而人r加速段的现象。由表3我ffJwf以得以卜两点收获：第
8、，侄混合气配刺时一定要球鼙避免由r加迷导致混合气的浓度过浓的现蒙：第二，怠迷1。况段是不，容忽视的，阽】为仡时间上患速J况段t 2j了，总时间的近31的份额。3 试验各循环排放差异比例数值分析前面我1fj不同1况的排放结聚进r数值分析，得到了需要着重考虑的l。况段。我”J知道，轻型汽1i排放试验是对轻型汽17进仃的从冷态剑热态的排放状况的综合考查，为此我们对上述样本的不同的循环也进行了排放比例数值分析，结果如表4、表5：表4 化油器车不同循环排放份额比例分析总结表11c() NO。() 【10()第一循王1、 24 433 7 24 2一270 20 232O第一稻卧 2l 925 4 244
9、29 2072B7第二精王 210253 23 5255 187275第心循环 198267 2l 629 3 21429 3由表4可咀石剑，对J化油器乍而。j，HC排放第一循环明显高，第二，二、网循环表现车辆越热，HC排放越低的特点：CO摊放也丧现出第循环明显高r其他循环的特点矧时还显示出夸辆，热态时co排放最低，卞辆继续趋r达剑热稳定状态CO排放反而略有L升的现象：N瓯摊放，四个循王、中第一、第循环略微高点，基本上没有明显的差异，说明冷热状态对No排放没有特荆u爿显的影响。表5 电喷车不同循环排放份额比例分析总结表眦1f【“ Nn() CO()第一循环 29 535 0 24727 0 3
10、9 242 9第一循王1、 22225 2 2432t 8 19 9232第二循环 20 424 5 24 2253 17420 3第叫循环 19 0、23 9 2402D，3 17220 l由表5可以看到，对b喷i而；，lc摊放，第。循环明显地高，j-3035的份额，第二、二、四衙环也表现出乍辆越热Ic排放越低的特点，说明乍辆一直在增热而燃烧室内一直未达剑热稳定状态，冈此激冷丽及激冷屡一直在减小而没有减小到趋j稳定，Hc排放浓度直在减小：c0排放，也表现山第一循环明显高I其他循环的特征，i了40以：的份额第循环略高丁，1外两个循环，第二、第四循环没有明显的差异现象；NO，排放四个循环也没霄明
11、显的差异，说明冷热状态对，排放没有特)；Ij明碌的影响。通过对两种个删不同循环排放比例份荆i的分析，我H J可以看钊尔辆以：冷态，即第循环，CO雨HC的排放警是较凡的，这地由J1乍辆较冷，燃烧不充分所造成的，电喷1：该特征表现得更为明显。3634 小结由以上分析可以看到，数值分析方法得到的结论与图形分析法是一致的，但各有特点，正如图形分析法给我们提供的主要是撼性的形象的壳观印象一样，数值分析法主要给我1l、J提供的则是具体的数值量的概念，如在十氘L：况排放试验中匀速段的影响是极大的，该结论在图形分析法中就不能得到；再比如，在图形分析法中我们可以看到对于电喷车，第一循环CO和Hc排放浓度高于后续
12、循环，但具体商剑什么程度呢?从图形分析法得不到具体量的回答，而在数值分析法中可以得到。第。一循环Hc排放量一般可I到总排放量的30左右，cO排放则占到了2545，电喷车C0更l刮了40左右。由以上分析可以看出，幽形分析法和数值分析法应该是相辅相成的，而不应该分离开来，两者结合使用才能既快又盯地完成排放分斤、提出降低排放措施的目的。数值分析法可以根据使jj需要对数据进行不同的处理，达到灵活运用的目的，这在下述研究实例中会有专门的运川。5 运用数值分析方法分析解决实际问题根据前文的分析可以看到，数值分析方法可以帮助我们定茸地了解各循环、各不同1：况的排放状况，及对整个试验结果的影响度，从而可以帮助
13、我们准确诊断影响排放的主要循环和r况预测排放改善的潜力。r面是一些我们应用数值分析方法有效地解决排放问题的实例。根据前文第一部分的分析可以看出，加迷和匀速段对NO，排放的影响是最大的，火约0i了排放总量的近80比例：我们义知道加遵工况段的终点是Nq排放的峰值点，故在某车型NO，超标的情况下，我W J采取了降低加速l殳点火提前角，控制加速终点NO,排放等措施，仅此一项就使Nq排放降低约2030，最终使排放达到了国家标准的要求。某车型进行排放试验，发现C0和HC排放严重超标，结合图形分析法(如图l、图2所示)，可以看到趄试验前250s混合气过浓所造成的。进行排放份额比例分析(如表6示)，可以发现第
14、一循环cO和Ic排放在十五J况试验中所占比例超过了50，同时推洲Hc成分的改善潜力可达到20左也，cO成分的改善潜力可达到40左右，摊放达标是有可能的。进行排放结果和控制机构综合分析，发现该结果是由于自动阻风fj结构设计考虑不周，开启时间太晚，造成了冷态整率混合气过浓的现象，经过结构改造后果然达到了最大限度地降低排放的目的，改进后排放结果如表7所示。第一循耶 第一二德环 第三循环 第四循环Co“) 689 14 8 7o 93tc() 51 2 18 5 152 14 5改进前 改进后 改善比例co(gtest) 137 4 883 357Hc(gtest) 7 8 138 22、5通过表6、
15、表7和图1、图2，我们可以看到，运辟j图形分析法可以定性发现排放问题，运用数值分析法可以定龉地显示摊放症结，#预测排放改善的潜力。图形分析法和数值分析法的有机结合是诊断排放问题、解跌排放问题、进行排放性能开发的有力1具。300250 I?，嗣1黔 00 200 3001400 5000 100 200 300 409 500叶涠；原乍改进后原午牟速，改进后6 结论(I)图形分析法矛数值分析法的订机结合可以有效地诊断干解决排放问题：(2)通过对典型I况排放的份额比例分析可以看到，匀速和加速段的排放是对排放结果影响最火的工况段；(3)通过对不同循环的排放结果进行份额比例分析可以看到，第一循环t即发动机冷态时co和Hc的排放量是比较人的，进行排放性能开发时要特别关注该循环；(4)控制加速段的N吼排放可以fr效控制NO，排放结果。参考文献李峥利用稀释后废气连续取样分忻轻型汽车排放规律中国国际内燃机年会1997年论文集365。一立妒一0望誓；一：-?OO0OOOOO0O渤渤啪脚啪姗
