从道路到钻机的测试将真实世界的排放测试引入到精确的实验室设置中,通常被认为是汽车发展的未来。
JOSH以色列|堀羽汽车测试系统
1995年,美国环境保护署(EPA)发明了“漫游者”,这是第一个车载大规模排放测量系统。自第一台设备诞生以来的25年里,汽车测试界一直在应用和改进车载测试设备,最终被称为便携式排放测量系统(PEMS)。
真实的车载排放测试与传统的汽车认证测试的对比是最好的特征。传统的实验室测试程序使用精密仪器和测试方法来测量高度可变的废气排放。汽车制造商和监管机构在气候控制设施中进行实验室测试,并通过模拟驾驶的整车底盘测功机对车辆施加负载。传统的实验室方法使用精密的设备和方法在一组可能的操作条件下测试车辆排放,这些条件可能不能普遍代表现实世界的排放。
正如过去几十年所发现的那样,真正的汽车排放往往取决于操作条件,而这些条件在传统的实验室测试中可能无法重现。PEMS系统的发明及其在现实世界测试中的应用是这方面的一个重要缓解因素。PEMS测试使用精确的测量设备在实际的实际操作条件下测量具有代表性的真实世界排放。
pem现在已经成为监管机构的标准设备。1999年,美国环保署和重型发动机行业达成了一项协议,对重型柴油发动机制造商的总成本估计超过10亿美元,其中包括罚款。这一行动为新的法规铺平了道路,如40 CFR Part 1065(2005年6月),并导致了重型发动机行业PEMS测试协议的建立。2015年,在“柴油门”排放丑闻之后,美国环保署警告所有oem,他们的轻型汽车在认证期间将接受PEMS测试(但没有透露具体的测试方法)。此外,随着“柴油门”的调查结果,欧洲监管机构在WLTP车载测试程序中确定了EURO VI测试标准,要求对所有在欧洲销售的车辆进行PEMS测试。
尽管美国缺乏正式的使用法规,要求轻型车辆进行PEMS测试,但北美的整车厂已经在研发和预认证中采用了该技术。实时车载测试已成为所有整车厂和发动机校准的重要工具,也是排放测试过程的共同组成部分。实验室目前使用PEMS的原因有很多——包括使用中的符合性保证、发动机优化、校准开发和面向全球销售的平台协调。
到聚合物和road-to-rig
虽然道路测试已变得普遍,但重点已转移到识别真实测试结果与认证质量数据之间的差异,并最终弥合差距。其中一个差距就是结果的可重复性。在真实的PEMS测试中,测试到测试的重复性是困难的,因为不可能在相同的交通、驾驶和环境条件下重复道路测试。因此测试方法缺乏精密度。在评估替代动力系统校准或尾气后处理系统的微小变化的影响时,不可能进行测试间的比较。
oem目前需要的是能够在精密实验室中,在广泛的操作条件下进行具有代表性的现实测试。这样的能力使原始设备制造商可以在可行的时间表内生产和调整符合未来监管要求的车辆,而无需进行过多的原型设计和设计迭代。
一个通常被称为道路到台架测试(R2R)的过程将真实世界的pms测试引入到精密实验室设置中,通常被认为是汽车测试和开发的未来。从本质上说,R2R将精确的、可重复的、受控环境的实验室测试与真实的道路上的pms测试相结合。它使用道路上的pms测试结果作为输入,在某些情况下,用于模型验证。R2R还使用了先进的底盘测功机技术与实时环境控制相结合,在许多情况下,还使用了硬件和软件在环。
为了准确地复制实验室中的真实环境,R2R使用PEMS结合先进的测试技术,如驱动机器人、先进的测力计和动态温度和压力控制来模拟它们。Horiba道路到钻机的方法植根于Horiba扭矩匹配(HTM)。扭矩匹配方法将在实验室测试期间影响车辆排放的每个参数与之前真实驾驶期间记录的值进行匹配。以这种方式,车辆不区分在实验室的测功机测试和相应的现实世界的驱动。
总的HTM测试方法可以被认为是一个三步过程:
第1步是道路测试,收集基线路线、车辆和天气数据,以建立实验室复制的参考。一个数据记录器、气象站和一个可选的PEMS系统记录某些基本的、真实的车辆运行参数和道路上的大量排放。
第二步是在实验室中对车辆进行验证测试,测试条件与道路测试一样严格控制。该复制采用了机器人驾驶员、高度模拟器和测力计的协调使用,以持续匹配车辆排放控制系统的运行状态。
第三步由实验室模拟测试组成,其中替换或模拟不同的动力系统校准、排放控制组件、环境条件或其他驾驶条件,以测量“真实世界的排放”,以确定变化的影响。
R2R的最终目标是缩短开发周期,同时满足部署更清洁、更高效的车辆的目标。有了健壮的R2R工具集,制造商可以进一步推进开发工作,以减少原型和在实验室和路上的测试迭代次数。对于制造商来说,减少测试和原型制作已经变得至关重要,因为它们正在努力应对电动汽车和混合电动汽车动力系统的多样性。复杂的驱动系统,如混合动力变速箱,以前需要大量的测试和一系列的道路试验。整个动力系统的测试在开发的每个阶段都转移到了试验台,从而提高了开发服务的质量,降低了成本,缩短了开发时间。
EiL与PEMS配对
随着制造商推动缩短开发周期,并行测试是一个主要的关注领域。用户将PEMS测试与各种模拟方法相结合,其中包括EiL(循环中的引擎)。EIL是HORIBA-Mira的工程顾问团队使用的一种先进的模拟方法。随着对驾驶员、环境和道路的模拟,该方法允许实验室测试更准确地代表真实的性能,从而加速了车辆的开发。
基于测试自动化软件,HORIBA的RDE+解决方案包括一种新的R2R测试方法,称为HORIBA扭矩匹配。该方法已被开发和评估用于复制和模拟不同的现实条件,如天气变化,同时以实验室精度测量排放。该软件协调复杂的R2R工具的控制,需要在实验室中复制真实的条件,同时也协调R2R测试例行程序的工作流程,以优化实验室效率。
RDE CoDriver是一款移动应用程序工具,可以帮助司机在复杂的道路测试中导航。在每次测试期间,RDE CoDriver应用程序计算并显示与测试进度和有效性相关的实时信息。它使用来自无线连接的PEMS应用程序的数据,该应用程序持续提供测试状态的反馈,并立即通知驾驶员有关故障的情况,减少了测试时间的浪费,最大限度地减少了资源。
为了帮助实验室管理者提高测试效率,减少停机时间,并增加对测试过程的控制,堀羽开发了STARS Enterprise。这个基于应用程序的实验室自动化系统处理测试工作流和数据管理,以提高效率。
为了确保内燃机达到排放和性能标准,在不同海拔和温度下的精确测试,以及其他真实驾驶条件下的测试至关重要。高空舱是典型的解决方案,但它们昂贵、不灵活,而且往往不能代表真实世界的条件。它们还占用很大的空间,消耗可观的电力。来自HORIBA的移动多功能高效动态海拔模拟系统(Medas)动态控制发动机进气和排气背压,以模拟所需的海拔高度和季节温度变化。Medas还为发动机或动力系统提供温度和湿度调节,以复制真实世界的测试条件。
随着联网自动驾驶汽车的兴起,汽车制造商不断经历更严格的排放标准和多样化的技术,基于pemes的测试方法和应用将不断发展。R2R解决方案将是这一过程的重要组成部分,很容易想象,未来设计师将在实验室中使用道路测试结果作为模拟和验证过程的输入,完成重要的设计里程碑。因此,使用PEMS和R2R测试方法是一门将继续改进的艺术。
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