05稳态工况法.doc

第五章 稳态工况法
轻型点燃式发动机汽车简易稳态工况污染物排放检测系统（简称ASM系统）是基于轻型车（总质量为 3500kg以下的M、N类车辆）污染物浓度排放的测试系统。它用轻型底盘测功机对被检辆进行道路阻力模拟加载，在25km/h、40km/h等速工况下测量尾气排放。与双怠速测量方法相比，与实际道路的相关性较好。且操作简单、重复性好。
GB 18285-2005《点燃式发动机汽车排气污染物排放限值和测量方法》给出了ASM稳态工况测量方法,HJ/T 291-2006 《汽油车稳态工况法排气污染物测量设备技术要求》给出了底盘测功机、尾气分析仪、微机控制系统等设备要求, HJ/T 240-2005《确定点燃式发动机在用汽车简易工况法排汽污染物排放限值的原则和方法》给出了排放限值的确定原则和方法。
5.1 设备组成及原理
5.1.1 ASM系统组成
ASM工况法试验设备由轻型底盘测功机、五气分析仪、电气控制系统、计算机控制软件、及助手仪（如电视机）、车辆散热风扇、安全保护装置等组成。具体组成见图5-1。

彩色电视机
车辆散热风扇机.

主控柜
计算机
打印机

挡车器

底盘测功机
地锚

电机变
频器

废气分析仪

图5-1 ASM况法设备组成

1、底盘测功机
轻型底盘测功机用来承载测试车辆，用主控柜部分的控制电路控制功率吸收装置，来模拟车辆行驶阻力。测功机上还装有传感器测量车速和扭力，并传输给控制部分进行分析和计算。底盘测功机由轻型测功机台架、电机变频装置、挡车器、车辆散热风扇、助手仪（如电视机）等组成。
2、计算机控制系统
由主控柜、工业控制计算机、打印机、电气控制系统、计算机软件系统组成。控制过程及软件操作执行GB18285-2005及HJ/T291-2006标准。用于ASM测量过程的控制、数据测量处理与评价。
3、五气分析仪
此分析仪在测试过程中测量车辆排气管中排出的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、二氧化碳（CO2）、一氧化氮（NO）和氧（O2）的浓度，并把信息实时的传输给主控部分。
5.1.2 ASM 测试原理
被检车辆驱动轮停放到底盘测功机上，车辆启动，由检验员将车速控制稳定到规定工况速度（25km/h及40km/h两个工况），由电气控制系统控制调节功率吸收装置，使得加载到滚筒表面的总吸收功率THP为测试工况下的给定加载值时，车辆稳定带载荷运行。五气分析仪测量车辆的尾气排放中各成份的含量、通过分析仪自带的环境测试单元测取温度、湿度、气压参数，计算出稀释系数（DF），然后计算出校正后的CO、HC、NO排放浓度值，并给出合格性评价。
测试过程中，控制系统发出操作指令,由助手仪（如电视机等）显示，引导检验员操作，车辆散热风扇对车头吹风散热，安全装置用于保护测试时的车辆运行安全。
对不同车辆，GB 18285-2005给出加载设定功率的公式如下：
P5025-2 =RM/148 （5-1）
P2540-2= RM/185 （5-2）
式中：
RM ——基准质量，kg；
P5025-2 ——滚筒直径为 218mm的测功机ASM5025工况设定功率值，kw；
P2540-2 ——滚筒直径为 218mm的测功机ASM2540工况设定功率值，kw。
测功机对车辆加载功率时的指示功率：
IHP=P-PHLP （5-3）
式中：
IHP ——在指定的测试工况下，测功机的指示功率,kw；
P ——在指定的测试工况下，根据基准质量计算得到的设定功率值,kw；
PLHP ——在指定的测试工况下，测功机内部损耗功率，kw。

5.2 ASM试验方法
5.2.1试验准备
1、车辆准备
（1） 如需要，可在发动机上安装冷却水和润滑油测温计等测试仪器。
（2） 应关闭空调、暖风等附属装备。装备牵引力控制装置的车辆应关闭牵引力控制装置。
（3） 车辆预热：进行试验前，车辆各总成的热状态应符合汽车技术条件的规定，并保持稳定。
在试验前车辆的等候时间超过20min或在试验前熄火超过5min，应选以下任一种方法预热车辆：
——车辆在无负荷状态使发动机以2500r/min转速运转4min；
——车辆在测功机上按ASM5025工况运行60s。
（4）变速器的使用
安装自动变速器的车辆应使用前进档进行试验。安装手动变速器的车辆应使用二档，如果二档所能达到的最高车速低于45km/h可使用三档。
（5）车辆驱动轮应位于滚筒上，必须确保车辆横向稳定。驱动轮胎应干燥防滑。
（6）车辆应限位良好。对前轮驱动车辆，试验前应使驻车制动起作用。
（7）在试验工况计时过程中，车辆不允许制动。如果车辆制动，工况起始计时应重新置零（t=0）。
2、测功机预热
测功机每天开机或停机、转速小于25km/h超过30min，应在试验前进行自动预热。此预热应由系统自动控制完成，如没有按规定完成预热，系统应锁定不能进行检测。
5.2.2 测试过程
（1）车辆驱动轮位于测功机滚筒上，将分析仪取样探头插入排气管中，深度为400mm，并固定于排气管上。对独立工作的多排气管应同时取样。
（2）ASM5025 工况
车辆经预热后，加速至25km/h，测功机根据测试工况要求加载，工况计时器开始计时（t=0s），车辆保持25 km/h±1.5km/h 等速5s 后开始检测。当测功机转速和扭矩偏差超过设定值的时间大于5s，检测应重新开始。然后系统开始预置10s 之后开始快速检查工况，计时器为t=15s时分析仪器开始测量，每秒钟测量一次，并根据稀释修正系数及湿度修正系数计算10s 内的排放平均值。运行10s（t=25s）ASM5025 快速检查工况结束。车辆运行至90s（t=90s）ASM5025 工况结束。测功机在车速25.0 km/h±1.5km/h 的允许误差范围内，加载扭矩应随车速的变化做相应的调整，保证加载功率不随车速改变。扭矩允许误差为该工况设定扭矩的±5%。
在测量过程中，任意连续10s 内第一秒至第十秒的车速变化相对于第一秒小于±0.5km/h，测试结果有效。快速检查工况的10s 内的排放平均值经修正后如果等于或低于限值的50％，则测试合格，检测结束；否则应继续进行至90s 工况。如果所有检测污染物连续10 秒的平均值均低于或等于限值，则该车应判定为ASM5025 工况合格，继续进行ASM2540 检测；如任何一种污染物连续10 秒的平均值超过限值，则测试不合格，检测结束。在检测过程中如任意连续10s 内的任何一种污染物10 次排放值经修正后均高于限值的500％，则测试不合格，检测结束。
（3）ASM2540 工况
车辆从25km/h 直接加速至40km/h，测功机根据测试工况要求加载，工况计时器开始计时（t=0s），车辆保持40 km/h±1.5km/h 等速5s 后开始检测。当测功机转速和扭矩偏差超过设定值的时间大于5s，检测应重新开始。然后系统开始预置10s 之后开始快速检查工况，计时器为t=15s时分析仪器开始测量，每秒钟测量一次，并根据稀释修正系数及湿度修正系数计算10s 内的排放平均值。运行10s（t=25s）ASM2540 快速检查工况结束。车辆运行至90s（t=90s）ASM2540 工况结束。测功机在车速40.0km/h±1.5km/h 的允许误差范围内，加载扭矩应随车速的变化做相应的调整，保证加载功率不随车速改变。扭矩允许误差为该工况设定扭矩的±5%。
在测量过程中，任意连续10s 内第一秒至第十秒的车速变化相对于第一秒小于±0.5km/h，测试结果有效。快速检查工况的10s 内的排放平均值经修正后如果等于或低于限值的50％，则测试合格，检测结束；否则应继续进行至90s 工况。如果所有检测污染物连续10 秒的平均值均低于或等于限值，则该车应判定为合格。如任何一种污染物连续10 秒的平均值超过限值，则测试不合格，检测结束。在检测过程中如任意连续10s 内的任何一种污染物10 次排放值经修正后如高于限值的500％，则测试不合格，检测结束。
5.2.3测试运转循环
在底盘测功机上进行的测试运转循环如表5-1，并用图5-2加以描述。按运转状态分解的统计时间列入表5-1.

表5-1 ASM检测过程
工况
运转次序
速度
km/h
操作时间
(mt)s
测试时间
(t)s
5025
1
25
5
/
2
25
15
3
25
25
10
4
25
90
65
2540
5
40
5
/
6
40
15
7
40
25
10
8
40
90
65

0s 5s 15s 25s 90s 0s 5s 15s 25s 90s 时间(s)
25
40
ASM2540
快速检查工况
ASM2540工况
ASM5025
快速检查工况
车速（km/h）

图5-2 ASM 测试过程

5.3 确定ASM工况法排汽污染物排放限值的原则和方法
（依据HJ/T 240-2005）
5.3.1 简易工况法排放限值的确定
地方点燃式发动机在用汽车简易工况法排放标准，按国家有关法律规定，由省级人民政府批准、发布。省级人民政府可委托其环境保护行政主管部门制订地方排放标准。在确定当地在用点燃式发动机汽车简易工况法排放限值时，应遵循以下原则和方法，也可参考采用表5-2和表5-3中的参考排放限值。
（1）基本原则
① 遵循“新车新标准，老车老标准”的原则。根据车型在新车进行型式核准时所达到的排放标准水平，同时考虑车辆在正常使用和维修保养情况下排放控制系统的正常劣化，来确定该车型的在用汽车排气污染物排放限值。
② 确定的排放限值应能有效地检测出高排放的车辆。推荐的城市控制高排放车辆的比例为10—25%。
③ 在确定排放限值时，应根据当地实际情况，坚持“初始放松，逐步加严”的原则。
（2）排放限值的确定方法
① 地方城市环境保护主管部门可根据需要建立在用汽车排放检测中心站，负责确定和调整地方排气污染物排放限值，同时负责对检测数据的统计分析以及对其它检测站的监督管理等。
② 在用汽车排放检测中心站应选用通过国家环境保护行政主管部门核准的检测设备和仪器。
③ 根据国家不同阶段的新生产机动车排放标准，对地方在用车分布情况进行调查，对不同排放水平类型的在用车进行排放检测，原则上每种排放水平类型车辆的抽测数量应不低于100 辆，同时应考虑不同排放水平车型的占有比例。
④ 对检测数据进行统计分析，根据地方对高排放车辆的监管比例，确定地方在用汽车排放限值。
（3）达标要求
① 采用简易工况法进行排放检测时，如果检测污染物有一项超过规定的限值，则认为受检车辆排放不合格。
② 对于单一气体燃料汽车，仅按燃用气体燃料进行排放检测；对于两用燃料汽车，要求对两种燃料分别进行排放检测。
③ 对于排放超高或超低的车辆，检测时允许使用快速通过的检测方式。
5.3.2 简易稳态工况法排放限值
表5-2 和表5-3 中规定的最低限值为各地方城市开始实施本检测方法时的最低要求；最高限值为经过检测与维护制度，该车种应最终达到的限值标准。各地方城市可在最低限值与最高限值之间根据各自情况调整本地区的限值标准，也可根据车辆年度类型划分不同限值。
对于2000 年7 月1 日以前生产的第一类轻型汽车和2001 年10 月1 日以前生产的第二类轻型汽车，参考的稳态工况法排放限值见表5-2。
其中CO的单位为%、HC的单位为10-6、NO的单位为10-6。
表5-2稳态工况法排气污染物排放限值
基准质量（RM）kg
最低限值
最高限值
ASM5025
ASM2540
ASM5025
ASM2540
HC
CO
NO
HC
CO
NO
HC
CO
NO
HC
CO
NO
RM≤1020
230
2.2
4200
230
2.9
3900
120
1.3
2600
110
1.4
2400
1020＜RM≤1250
190
1.8
3400
190
2.4
3200
100
1.1
2100
90
1.2
2000
1250＜RM≤1470
170
1.6
3000
170
2.1
2800
90
1.0
1900
80
1.1
1750
1470＜RM≤1700
160
1.5
2650
150
1.9
2500
80
0.9
1700
80
1.0
1550
1700＜RM≤1930
130
1.2
2200
130
1.6
2050
70
0.8
1400
70
0.8
1300
1930＜RM≤2150
120
1.1
2000
120
1.5
1850
60
0.7
1300
60
0.8
1150
2150＜RM≤2500
110
1.1
1700
110
1.3
1600
60
0.6
1100
50
0.7
1000

对于2000 年7 月1 日起生产的第一类轻型汽车和2001 年10 月1 日起生产的第二类轻型汽车，参考的稳态工况法排放限值见表5-3。
表5-3稳态工况法排气污染物排放限值
基准质量（RM）kg
最低限值
最高限值
ASM5025
ASM2540
ASM5025
ASM2540
HC
CO
NO
HC
CO
NO
HC
CO
NO
HC
CO
NO
RM≤1020
230
1.3
1850
230
1.5
1700
120
0.6
950
110
0.6
850
1020＜RM≤1250
190
1.1
1500
190
1.2
1350
100
0.5
800
90
0.5
700
1250＜RM≤1470
170
1.0
1300
170
1.1
1200
90
0.5
700
80
0.5
650
1470＜RM≤1700
160
0.9
1200
150
1.0
1100
80
0.4
600
80
0.4
550
1700＜RM≤1930
130
0.8
1000
130
0.8
900
70
0.4
500
70
0.4
450
1930＜RM≤2150
120
0.7
900
120
0.8
800
60
0.3
450
60
0.3
450
2150＜RM≤2500
110
0.6
750
110
0.7
700
60
0.3
400
50
0.3
350
5.4 汽油车稳态加载污染物排放检测系统校准规范
以下内容引自JJF 1227－2009《汽油车稳态加载污染物排放检测系统校准规范》
5.4.1 气体排放测试仪
检测系统应采用0级气体排放测试仪。依据JJG 668-2007《汽车排放气体测试仪检定规程》要求进行检定。
5.4.2 检测用底盘测功机
按照JJF 1221-2009《汽车排气污染物检测用底盘测功机校准规范》校准。
基本惯量允许误差、变载荷加载滑行时间、加载响应时间这三项为首次时校准。
5.4.3 底盘测功机安装水平度：底盘测功机滚筒机构安装的水平度允许误差：±3°。
5.4.4 机动车发动机转速示值误差：机动车发动机转速测量装置的示值允许误差 ：±1.0%。
5.4.5 环境状态测试单元示值误差
温度测量装置的示值误差：±1.5℃
湿度测量装置的示值误差：±3.0%FS
大气压力测量装置的示值误差：±5.0%FS
5.4.6 测功机安装水平度校准
应用象限仪放置在主滚筒表面（沿轴向选择三个位置）或工作基准面进行校准，记取象限仪指示的最大示值。
5.4.7 发动机转速测量装置的校准
将发动机转速测量校准装置和发动机转速测量装置同时安装在转速发生器上,分别读取1000r/min、2500r/min示值。此步骤重复3次，按公式（5-1）计算误差 。

（5-1）
式中： ----三次发动机转速测量装置示值的平均值,r/min；
----三次发动机转速测量校准装置示值的平均值, r/min。
5.4.8 环境状态测试单元校准
1、温度测量装置的校准
将温度测量校准装置放置在距温度测量装置最近的位置处, 温度测量校准装置衡定30min后，读取3次示值，读取时间间隔不少于1min。按公式（5-2）计算误差 。
（5-2）

式中： ----三次温度测量装置示值的平均值,℃；
----三次温度测量校准装置示值的平均值, ℃。
2、度测量装置的校准
将湿度测量校准装置放置在距湿度测量装置最近的位置处, 湿度测量校准装置衡定30min后，读取3次示值，读取时间间隔不少于1min。按公式（5-3）计算误差 。
  （5-3）

式中： ----三次湿度测量装置示值的平均值,%；
----三次湿度测量校准装置示值的平均值, %。
3、压力测量装置的校准
将大气压力测量校准装置放置在距大气压力测量装置最近的位置处, 大气压力测量校准装置衡定30min后，读取3次示值，读取时间间隔不少于1min。按公式（5-4）计算误差 。

（5-4）

式中： ----三次大气压力测量装置示值的平均值,%；
----三次大气压力测量校准装置示值的平均值, %。