汽車尾氣排放檢測方法分析

張潤南

隨著我國國民經濟的進一步發展和人民生活水平的穩步提高，社會對環境質量的要求越來越高，在此過程中，加強對汽車尾氣排放的控制也受到了越來越多的重視。隨著《中華人民共和國大氣污染防治法》以及與之配套的汽車排放法規的頒布與實施。我國對汽車尾氣排放的控制步入了法治軌道。

1.汽車尾氣排放及其控制

現代燃油汽車的排放物主要包括氮氧化合物、碳氫化合

物、碳氧化合物、硫化物、顆粒排放物、金屬化合物、有機

化合物和水等。汽車尾氣排放是造成大氣污染的重要原因，氮氧化合物在陽光下與碳氫化合物發生反應容易形成煙霧，礦物不完全燃燒產生的一氧化碳是一種危害很大的有毒氣體，硫化物容易與水反應形成酸雨，而二氧化碳則被公認為是引起全球變暖的罪魁禍首。

影響汽車尾氣排放的因素很多，包括汽車燃料品質、進氣處理、燃燒系統、汽車供油系統、電子控制技術水平，以及后處理技術等多個方面。因此，對汽車尾氣排放的控制也往往從這些方面展開。

關于汽車燃料，在嚴格控制燃油中硫和鉛含量的基礎上，目前有一些廠商和科研單位嘗試使用代用汽油（如在普通汽油中加入少量甲醇），也有人提出使用汽油清凈劑，但總的來說，這些方法還處在試驗階段，其技術效果和經濟可行性還有待進一步觀察。

由于絕大部分排放污染物都是在發動機工作過程中產生的，因此，改善發動機燃燒性能是降低排放污染的重要措施之一。圍繞著輸出功率高、燃油消耗少和污染排放低的總體目標，近年來，世界各國在汽車發動機的設計與制造中進行了大量投入，大量采用計算機輔助設計（CAD）和計算機輔助制造（CAM），應用了稀薄燃燒、可變進氣諧振、發動機電控燃油噴射等先進技術，大大降低了發動機的污染排放。

排氣催化凈化技術是對發動機排放的氣體進行凈化處理，以進一步降低汽車尾氣對大氣的污染。目前，發達國家普遍采用催化劑凈化技術對發動機排氣進行凈化，我國一些大型城市開始推廣三校催化轉化技術。

在管理層面上，世界主要國家都出臺了與汽車尾氣排放相關的法規，確定排放污染物限值。目前，世界上主要有美、日、歐三種排放法規體系。在我國的GB3847—1999《壓燃式發動機和裝用壓燃式發動機的車輛排氣可見污染物限值及測試方法》、CBl4761—1999《汽車排放污染物限值及測量方法》和GB17691—2001《車用壓燃式發動機排放污染物限值及測量方法》中，除個別項目外，基本上都采用了歐洲排放法規體系。然而，由于各種原因，主要是技術上的差距，我國在實施時間上不僅落后于同檔的歐I、歐II標準，也沒有制定相當于歐III、歐IV標準的法規和實施時間表。

2.汽車尾氣檢測的無負載檢測法及其缺陷

排放法規不僅由一系列各種污染物的限值組成，它還包括檢測、認定和強制執行的方法。有研究表明，在汽車排放造成的空氣污染中，有80%的污染物來自于20%的排放嚴重超標的車輛。因此，強化汽車尾氣檢測具有十分重要的意義。為了減少機動車排放造成的污染，一要執行嚴格的新車排放標準，用環保法規來促進高新技術在汽車領域中的應用，使出廠的新車達到低污染；二是實施在用車的定期檢查維護制度，強制要求車輛定期進行排放檢測，不合格者必須到指定的維修網點進行有針對性的維護和修理，達標后方可上路。以上兩種方法的最佳組合，基本上就能夠保證車輛排放的污染物始終處于較低的水平。前者是保證機動車低污染的前提條件，后者是使其排放控制系統在車輛的整個使用壽命期內能夠正常工作的保障。

我國對在用車的尾氣檢測是在車輛年檢制度中執行的。通常用的檢測方法為怠速法或雙怠速法（汽油車）和自由加速煙度法（柴油車）。它們都屬于無負載檢測法，測試價格便宜，試驗方法簡單快捷。

怠速工況式發動機多種工況的一種，指車輛變速器位于空檔、離合器處于接合位置和加速踏板處于松開條件下發動機進行低速空轉的狀態。發動機在起動后的穩定、暖機時在十字路口車輛等紅燈及交通堵塞時的工況均為怠速工況。怠速法主要用于在用車。對于新車主要用于車間內新車下線后的檢測。

在怠速法檢測中，先使發動機由怠速工況加速至70%的額定轉速，并在維持60s后降至怠速；然后將取樣探頭插入排氣管中，并在維持15s后開始讀取30s內的最高值和最低值，取其平均值與標準值進行對比。

在自由加速煙度法檢測中，先將取樣探頭固定于排氣管內（插入深度為300mm以上），并使其中心線與排氣管軸線平行；然后將抽氣泵開關置于加速踏板上，在完成濾紙走位和清除排氣管殘存的碳煙之后將加速踏板迅速踩到底，并在維持4s后松開，過15s后接著執行相同操作，連續測量4次，并取后3次讀數的算術平均值為所測煙度值。

自由加速煙度法檢測具有檢測操作簡便易行。檢測儀器價格便宜和便于攜帶，以及檢測時間短等優點，廣泛應用于柴油車的年檢、路檢。

隨著環保要求的提高，目前通行的無負載檢測方法報漏出一些缺點。這類監測方法最主要的問題是不能反映車輛在道路上行駛時的實際排放狀況。

對于怠速法而言，只是檢測車輛在怠速狀態運轉時的尾氣排放狀況，此時發動機處在空轉狀態，不帶任何負荷。怠速是發動機燃燒狀況較差的工況，氮氧化物的排放量非常低，這時無法真實地檢測到車輛運行時氮氧化合物的排放濃度（實際情況是車輛在加速和高速行駛時，氮氧化合物的排放量最大）。此外，怠速法還給化油器車在檢測時留下一些作弊的機會。對于檢測超標的車本應通過維護和修理使車況正常，從而降低碳氧化合物和碳氫化合物的濃度。但有些車主在年檢前自己將化油器怠速螺釘、節氣門螺釘向混合氣偏稀方向調整（偏離正常的怠速濃混合氣設計狀態），以通過對汽車尾氣的年檢?；爝^年檢后，為不使車輛起動困難，他們再將化油器調整恢復到原狀態。

對于自由加速煙度法來說，自由加速煙度法是車輛在實際行駛過程中不存在的工況，也就無法反映實際運行當中柴油車的排放狀況，不利于查出上路行駛時真正冒黑煙的車輛。此外，在實際操作中，“將加速踏板迅速踏到底”時速度與力度的掌握不同，“維持4s后松開”時時間長短的掌握不一，使得測量的不確定性較大，從而影響最終檢測的結果。

3.汽車尾氣檢測的工況法及其優缺點分析

為了克服無負載檢測法的上述缺點，一些發達國家采用工況法取代了無負載法。我國一些城市也從2003年3月1日起，對在用車的尾氣檢測停止使用“雙怠速法”，改為“簡易工況法”。

采用簡易工況法檢測時，被檢車輛是在底盤測功機上，由底盤測功機給車輛施加一定的載荷，讓車輛按照一定的車速工況（模擬車輛實際行駛時的工況）運行，這時就能夠比較真實地檢測出車輛的排放狀況，可以有效地查出那些車況較差、排放污染較重和需要調修的車輛。因此，，簡易工況法可以更科學、更有效地檢測機動車排放污染的狀況。

目前，應用較廣的簡易工況法主要有IM240法、ASM法和VMAS法三種。

IM240法采用美國聯邦新車型式認定用測試規程FTP曲線前0—333s的2個峰，經修改縮短為240s。測試設備的工作原理同新車試驗的要求一致。IM240法技術含量較高，測試結果較科學，但缺點在于其設備費用高，維護比較復雜，檢測時間較長，對檢測人員有較高的要求。

ASM法，即穩態加載加速模擬檢測法，其最大特點是試驗設備充分簡化，可使用在怠速法中廣泛使用的直接取樣濃度分析儀。ASM法的優點在于其所需的整套設備價格僅為IM240法的30%左右，操作與維護都比較簡單容易。缺點在于ASM法檢測結果與FTP檢測結果相關性不高，與新車試驗的相關性較差，誤判率偏高。

為了克服ASM與FTP相關性差和IM240雖與FTP相關性好但費用太高、不利于推廣的困難，人們推出了VMAS法。VMAS法是一種瞬態加載簡易工況法，使用與IM240相同的底盤測功機。它吸取了IM240瞬態工況，測量稀釋排氣量最重可得出污染物排放質量的優點，也吸取了ASM直接利用簡便式尾氣分析儀就可對各個污染物濃度測試的長處，采用一個被稱為“氣體流量分析儀”的裝置來檢測汽車的排放流量（經稀釋），經處理計算后得出每種污染物每千米的排放質量。上海工程技術大學汽車工程學院、東南大學環境科學與工程學院等單位研究認為，VMAS法（采用類似IM240測試規程）的檢測精度和環保效益與IM240非常接近，而投資規模和檢測費用卻遠比IM240少，與ASM相當，但檢測正確率、排放削減率都大大高于ASM檢測方法。

鑒于簡易工況法的科學性比無負載檢測法要高，我國政府對簡易工況法給予了充分肯定，并倡導和鼓勵使用這種檢測方法。由于采用簡易工況法檢測汽車尾氣，需要進行檢測設備的更新換代，會加重汽車檢測機構和車主的經濟負擔，因此，無負載檢測法在我國仍將占有一定市場，特別是在一些經濟不太發達的地區無負載檢測法不會很快被簡易工況法替代。但是，從長遠來看，無負載檢測法最終肯定要被簡易工況法替代，因此，廣大汽車檢測機構應做好相關的準備和規劃工作。

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【文章編號】1627-6868（2014）08-0063-02