重型柴油車車載排放遠程監(jiān)控技術(shù)規(guī)范

重型柴油車車載排放遠程監(jiān)控技術(shù)規(guī)范（征求意見稿）編制說明《重型柴油車車載排放遠程監(jiān)控技術(shù)規(guī)范》標準編制組二〇二一年八月項目名稱：重型柴油車車載排放遠程監(jiān)控技術(shù)規(guī)范項目編號：承擔單位：山東省機動車排氣污染監(jiān)控中心編制組主要成員：劉樹成、劉加昂、張曉、劉宗昊、崔煥星、王升帥。

目錄TOC\o"1-3"\h\u1 項目背景 圖11所示，OBD通用診斷儀讀取值與遠程監(jiān)控平臺接收的NOx數(shù)值稍有差異。分析認為，主要是因OBD通用診斷儀與遠程平臺NOx實際采樣頻率不同，導致無法完全匹配兩者的時間標簽，存在一定時間差。圖SEQ圖\*ARABIC11OBD讀取NOx數(shù)據(jù)與遠程數(shù)據(jù)對比5.6.2數(shù)據(jù)質(zhì)量評估通過對遠程監(jiān)控平臺數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵字段進行篩查，編制組發(fā)現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)中存在數(shù)據(jù)的缺失、負值、超界、長時間重復等典型數(shù)據(jù)質(zhì)量問題。因此為了保證排放計算結(jié)果的準確性及合理性需要對遠程數(shù)據(jù)進行處理，特別是對NOx數(shù)值進行剔除和選取，應(yīng)對SCR下游NOx傳感器讀數(shù)缺失、負值、無效值（讀數(shù)為固定值）、讀數(shù)大于3012.75（NOx超界）、NOx長時間數(shù)據(jù)無變化（連續(xù)3分鐘）進行無效判定，以有效確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。5.6.3NOx傳感器輸出與比排放相關(guān)性隨機選取3臺國五發(fā)動機，通過臺架穩(wěn)態(tài)的實際測量轉(zhuǎn)速、測量負荷和測量進氣量，根據(jù)標準限值(2.0g/kWh)，計算出NOx濃度值如下所示：表SEQ表\*ARABIC6發(fā)動機1轉(zhuǎn)速r/min排氣量kg/h功率kWNOx濃度ppm12001100168192.516001600267.9211.0160082489136.116001066178.7211.319501653265202.0表SEQ表\*ARABIC7發(fā)動機2轉(zhuǎn)速r/min排氣量kg/h功率kWNOx濃度ppm12701423323286.11270911162224.116301329206195.316301630286221.119801843259.8177.7表SEQ表\*ARABIC8發(fā)動機3比排放水平轉(zhuǎn)速r/min排氣量kg/h功率kWNOx濃度ppm1183732130.7225.0118354965.3149.914501421316280.314501040157.6191.017161519252.7209.7圖SEQ圖\*ARABIC12計算NOx濃度分布圖通過對以上3臺發(fā)動機不同穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)進行分析，NOx計算值在200ppm左右，與國五限值（2.0g/kWh）存在一定線性關(guān)系。為進一步分析NOx濃度值與比排放的相關(guān)性，分別比對發(fā)動機臺架瞬態(tài)循環(huán)、PEMS循環(huán)中NOx濃度值與比排放的關(guān)系：（1）臺架瞬態(tài)循環(huán)數(shù)據(jù)分析隨機選取不同型號的7臺國五與10臺國六發(fā)動機，進行ETC、WHTC瞬態(tài)循環(huán)測試比排放結(jié)果值與NOx積分濃度值比較，如下圖所示。圖SEQ圖\*ARABIC13ETC不同國五發(fā)動機NOx濃度與實際比排放結(jié)果比對圖圖SEQ圖\*ARABIC14ETC不同國五發(fā)動機NOx濃度與實際比排放結(jié)果相關(guān)性圖圖SEQ圖\*ARABIC15不同國六發(fā)動機NOx濃度與實際比排放結(jié)果比對圖圖SEQ圖\*ARABIC16WHTC不同國六發(fā)動機NOx濃度與實際比排放結(jié)果相關(guān)性圖根據(jù)不同國五與國六的瞬態(tài)數(shù)據(jù)與相關(guān)性圖分析，NOx排放濃度值與比排放結(jié)果有很好相關(guān)性，呈現(xiàn)出斜率為0.01，R2為0.99的線性關(guān)系。（2）PEMS試驗數(shù)據(jù)分析隨機選取不同型號的7臺國五和國六發(fā)動機，進行PEMS瞬態(tài)循環(huán)測試比排放結(jié)果值與NOx積分濃度值比較（國六數(shù)據(jù)包含冷態(tài)數(shù)據(jù)），如下圖所示。圖SEQ圖\*ARABIC17不同整車PEMS循環(huán)NOx實際濃度與實際比排放結(jié)果比對圖圖SEQ圖\*ARABIC18不同整車PEMS循環(huán)NOx實際濃度與實際比排放結(jié)果相關(guān)性圖根據(jù)不同國五與國六的PEMS瞬態(tài)數(shù)據(jù)與相關(guān)性圖分析，NOx排放濃度值與比排放結(jié)果有很好相關(guān)性，呈現(xiàn)出斜率為0.01，R2為0.99的線性關(guān)系。綜上所述，根據(jù)發(fā)動機臺架和PEMS的試驗數(shù)據(jù)，NOx平均濃度與比排放結(jié)果有線性關(guān)系，NOx平均濃度約為比排放的100倍。（3）山東省遠程平臺監(jiān)控數(shù)據(jù)分析下圖為同型號國五發(fā)動機在臺架和實際遠程數(shù)據(jù)的運行情況的轉(zhuǎn)速負荷對比圖。從圖中分析，3輛整車實際運轉(zhuǎn)工況中，最低發(fā)動機轉(zhuǎn)速為1100r/min，實際整車工況分布較為廣泛；而ETC運轉(zhuǎn)工況發(fā)動機轉(zhuǎn)速在1400r/min，ETC工況較為集中，差別較大。因此，ETC標準循環(huán)不能有效用于對整車實際運行工況的評價。圖SEQ圖\*ARABIC19同款發(fā)動機運轉(zhuǎn)工況對比PEMS在型式試驗過程中對不同類型的車輛有車速的要求，實際整車運行車速變化較大，如REF_Ref78372100\h圖20所示，不能滿足PEMS中對于城市、市郊及高速路段的要求。PEMS通過OBD接口獲得參數(shù)計算發(fā)動機功率，通過循環(huán)功分析窗口合格率，但是受到遠程平臺采集數(shù)據(jù)頻率限制，不能有效進行功基窗口（無循環(huán)功）的計算，遠程平臺無法使用PEMS循環(huán)進行整車實際運行工況進行評價。圖SEQ圖\*ARABIC20實際整車車速運轉(zhuǎn)圖《柴油車污染物排放限值及測量方法》（GB3847-2018）標準中，對于NOx測量方法采用的是加載減速法，負荷選取較高，并且由于在加載減速工況過程中整車工作時長較短，不能激活SCR正常工作，所以加載減速工況并不能如實反映整車的實際工作情況。因此，利用遠程平臺監(jiān)控數(shù)據(jù)對整車實際工況評價時，需引入更加合理、可靠的方法進行評價，鑒于標準對重型車的排放污染物管理采用比排放來管理，根據(jù)標準循環(huán)及PEMS試驗中NOx傳感器平均濃度與比排放的關(guān)系，進一步分析平臺遠程采集NOx平均濃度與平臺計算比排放結(jié)果的關(guān)系。因為整車的運轉(zhuǎn)工況、負荷、使用時間均不同，為更好體現(xiàn)實際的排放水平，需統(tǒng)計每臺車的實際排放情況，基于單日時間尺度計算NOx排放值更加穩(wěn)健，因此確定整車的日運行情況為一個周期，計算每日排放的NOx均值。平臺計算NOx比排放方法如下所示：NOxmass=0.001587×NOXconc（ppm）×KH,D×GEXHW其中NOxmass為排氣污染物質(zhì)量流量，GEXH為發(fā)動機的排氣量，發(fā)動機排氣量計算通過遠程平臺數(shù)據(jù)的油耗和進氣量的值進行計算。NOxconc為NOx瞬時的濃度。KH,D為濕度校正系數(shù)默認為1。發(fā)動機輸出功率=參考扭矩×（凈輸出扭矩百分比-摩擦扭矩百分比）×轉(zhuǎn)速/9549.3/100。利用平臺中進氣量、油耗量、功率、NOx濃度等參數(shù)分別計算93輛車當天的日平均NOx濃度和實際比排放，如下圖所示：圖SEQ圖\*ARABIC21山東省遠程監(jiān)控平臺中NOx日平均濃度與實際NOx比排放*100關(guān)系圖SEQ圖\*ARABIC22遠程監(jiān)控平臺選取NOx日均值與整車實際比排放相關(guān)性對93輛重型柴油車遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)分析可以看出，NOx日均值與實際計算比排放偏差在25%以內(nèi)，R2為0.94，兩者相關(guān)性較高?；谝陨螻Ox日均值與比排放之間的相關(guān)性分析，遠程監(jiān)控平臺可通過計算NOx日均值反映整車的排放水平，在發(fā)動機不同負荷下都能對排放狀況進行評估，更加貼近于整車實際污染物排放水平，有利于山東省重型柴油車排氣污染的實時監(jiān)管。5.6.4判定條件根據(jù)NOx傳感器的工作原理及發(fā)動機水溫等工作條件的限制，結(jié)合整車實際運行工況，定義連續(xù)傳輸數(shù)據(jù)的最小有效在線時長為0.5小時。圖SEQ圖\*ARABIC23最小有效時長判定圖圖SEQ圖\*ARABIC24某車冬天上線滿足NOx工作條件時長圖SEQ圖\*ARABIC25某車正常工作時NOx工作條件時長REF_Ref79424307\h圖23為某車在正常工作時，NOx傳感器工作時長。在NOx傳感器工作時長的前0.5小時，整車可能處于啟動-熄火-啟動-熄火這樣的工作過程。REF_Ref79424395\h圖24為某車冬天運轉(zhuǎn)時工作過程，NOx傳感器工作需要0.5小時才能正常工作。REF_Ref79424447\h圖25為某車正常工作時的NOx傳感器工作時長，時長為10分鐘。從整車實際運轉(zhuǎn)來分析，車輛運轉(zhuǎn)負荷、時間均不相同，因此從平臺中隨機抽取50臺車進行最小在線時長的分析及驗證，時長如REF_Ref79424001\h圖26所示。低于0.5小時車輛數(shù)為37臺，占比74%。圖SEQ圖\*ARABIC26隨機選取50臺車NOx工作時長分析隨后對車輛在線時長進行分析，先選取某天某地區(qū)不同上線時長的占比，上線達到1、2、3小時的占比分別為84.1%、65.1%和50.8%。見REF_Ref78375866\h表9。表SEQ表\*ARABIC9某地區(qū)車輛上線時長占比在線時長車輛占比累計占比6小時以上18.7%18.7%5.5-63.3%22.0%5-5.53.6%25.5%4.5-54.0%29.6%4-4.54.4%34.0%3.5-45.0%39.0%3-3.55.6%44.6%2.5-36.2%50.8%2-2.56.7%57.5%1.5-27.6%65.1%1-1.58.5%73.6%0.5-110.6%84.1%0-0.515.9%100.0%根據(jù)遠程平臺的數(shù)據(jù)分析，將遠程平臺中的在線時間作為車輛日在線判定的依據(jù)。結(jié)合有效最小時長和不同在線數(shù)據(jù)的占比分析，定義車輛日在線2小時為有效在線時長。同時對遠程平臺某地區(qū)五月在線2個小時車輛在線時長進行分析，五月總臺數(shù)共33000輛，考慮到五一假期的影響，去除五一假期上線數(shù)量，五月平均上線2小時數(shù)量為22182輛，占比為67.2%。圖SEQ圖\*ARABIC27某地區(qū)五月在線2個小時車輛數(shù)量根據(jù)GB3847-2018中8.1.2條（在用汽車和注冊登記排放檢驗限值表2限值a加載減速低于1500ppm）、HJ857-2017中4.1.2條（按照規(guī)定的測試方法進行重型柴油車、氣體燃料車排氣污染物排放測量，第五階段NOx排放濃度應(yīng)不高于900ppm）及GB17691-2018中6.4.3條（型式檢驗時，按照附件EA規(guī)定的PEMS試驗程序，在整車上進行實際道路車載法排放試驗，要求有效數(shù)據(jù)點中，95%以上小于500ppm的NOx排放濃度要求）等標準，制定平臺NOx濃度報警值，車輛NOx日均值超過REF_Ref1057\h表10的值，平臺應(yīng)響應(yīng)NOx報警程序。表SEQ表\*ARABIC10平臺NOx濃度報警值排放水平NOx濃度(×10-6)第四階段1500第五階段900第六階段500對遠程平臺某地區(qū)某段時間不同NOx日均值車輛占比進行分析，國五車日均值900ppm濃度以上占比8.9%。根據(jù)車型制造和銷售時所應(yīng)達到的排放標準水平，同時考慮車輛在正常使用和維修保養(yǎng)情況下排放控制系統(tǒng)的正常劣化，來確定在用汽車排氣污染物水平，一般將污染較高的車輛控制住在10%左右，根據(jù)表11某地區(qū)某段時間不同NOx日均值車輛占比結(jié)果分析，給出REF_Ref1057\h表10平臺NOx濃度報警建議值。表SEQ表\*ARABIC11某地區(qū)某段時間不同NOx日均值車輛占比排放區(qū)間車輛占比累計占比0-1008.3%8.3%100-20017.2%25.5%200-30018.7%44.2%300-40015.0%59.1%400-50011.0%70.2%500-6008.4%78.6%600-7006.2%84.8%700-8004.0%88.8%800-9002.3%91.1%900-10001.4%92.5%1000-11000.8%93.3%1100-12000.5%93.8%1200以上6.2%100.0%排氣污染物穩(wěn)定達標條件NOx日均值會隨著不同月份，NOx平均濃度會有所變化，下圖為不同月份的NOx均值的占比（不同NOx日均值范圍濃度占總車輛的百分比）。SCR的工作溫度與整體的環(huán)境溫度有較大的影響，NOx排放占比分析數(shù)據(jù)分析，隨著山東省不同月份數(shù)據(jù)，每個月的NOx排放占比均有不同，2021年1月、3月、5月的平均氣溫為-4℃～5℃、6℃～16℃、19℃～29℃、從1月、3月、5月數(shù)據(jù)分析，NOx平均濃度在200ppm以內(nèi)的占比分別為15.1%、16.9%、23.4%。在NOx均值200-250ppm濃度范圍內(nèi)，車輛的占比數(shù)量在20%左右。按照GB3847-2018、《山東省打好柴油貨車污染防治攻堅戰(zhàn)作戰(zhàn)方案》有關(guān)要求，滿足免于環(huán)保上線檢驗的車輛應(yīng)保證一定的在線率和排氣污染物穩(wěn)定排放，根據(jù)遠程平臺NOx傳感器與比排放相關(guān)性結(jié)果和遠程平臺NOx月均值車輛占比，編制組建議將排氣污染物穩(wěn)定達標條件制定為“對于滿足日在線判定的車輛，計算其NOx日均值滿足REF_Ref952\h表12要求的天數(shù)，應(yīng)不少于總?cè)赵诰€天數(shù)的75%”。表SEQ表\*ARABIC12平臺NOx日均值判定條件排放水平氮氧化物濃度(×10-6)第五階段≤200第六階段≤50某地市國五車輛5月、6月滿足在線條件及達到日在線天數(shù)75%的車輛數(shù)占比情況如REF_Ref78539405\h圖28、REF_Ref78534931\h圖29所示。5月份滿足排氣污染物穩(wěn)定達標條件的車輛占有效在線車輛的5.2%，6月份滿足排氣污染物穩(wěn)定達標條件的車輛占有效在線車輛的4.6%?？梢钥闯?，該排氣污染物穩(wěn)定達標條件符合對重型柴油車排氣污染的管理需要。圖SEQ圖\*ARABIC28某地區(qū)5月滿足判定條件的國五車輛占比情況圖SEQ圖\*ARABIC29某地區(qū)6月滿足判定條件的國五車輛占比情況根據(jù)制定的穩(wěn)定達標條件，選取平臺中某地區(qū)某月滿足穩(wěn)定達標條件的車輛，通過與定期排放檢驗數(shù)據(jù)比對，全部通過定期排放檢驗。REF_Ref79659937\h圖30為滿足穩(wěn)定排放達標條件的車輛數(shù)據(jù)。選取某地區(qū)某月的定期檢驗不合格車輛，進行與平臺數(shù)據(jù)庫篩選定期檢驗不合格車輛均未滿足穩(wěn)定達標條件。圖SEQ圖\*ARABIC30某地區(qū)某月上線滿足穩(wěn)定達標條件判定車輛的定期檢驗結(jié)果實施本標準的效益及經(jīng)濟技術(shù)分析實施本標準的效益OBD車載數(shù)據(jù)終端可對多協(xié)議數(shù)據(jù)進行融合分析，實現(xiàn)對多種在用車協(xié)議自適應(yīng)，并具備主動監(jiān)控NOx的功能，能夠在機動車等移動源應(yīng)用。機動車排放遠程監(jiān)管平臺，基于交通數(shù)據(jù)與排放數(shù)據(jù)的融合處理方法，實現(xiàn)區(qū)域機動車排放特征實時展現(xiàn)，并能基于平臺數(shù)據(jù)和診斷模型，識別機動車NOx排放的超標情況和作弊行為，特別對于高排放車輛能很好的篩查出來，解決重型車排放監(jiān)管存在監(jiān)管難、處罰難、取證難的問題，本標準實施后通過對重型車實現(xiàn)遠程排放監(jiān)控，有效對重型車進行統(tǒng)一監(jiān)管，通過對車輛的排放狀況進行實時監(jiān)控，可有效解決執(zhí)法難、取證難問題。標準實施可有效對重型車的運行進行監(jiān)管，其潛在的排放治理效益情況是不可估量的。通過排氣污染物達標判定篩選可免于環(huán)保上線檢驗的重型柴油柴油車，在環(huán)保定期檢驗方面減輕車主負擔，考慮到本標準在達標判定上的首創(chuàng)性和社會因素，根據(jù)遠程監(jiān)控平臺目前監(jiān)控車輛排氣污染狀況測算，全省在遠程監(jiān)控范圍內(nèi)約有10%的車輛可獲得免于環(huán)保上線檢測的