影響雙怠速法排放檢測結果的幾個重要因素

江蘇捷程機動車檢測股份有限公司（215300）　鐘仕鈺常熟市三峰機動車檢測有限公司（215500） 李 燁揚州長旺機動車檢測有限公司（225004） 裴晶晶

影響雙怠速法排放檢測結果的幾個重要因素

江蘇捷程機動車檢測股份有限公司（215300）鐘仕鈺
常熟市三峰機動車檢測有限公司（215500） 李 燁
揚州長旺機動車檢測有限公司（225004） 裴晶晶

《點燃式發動機汽車排氣污染物排放限值及測量方法（雙怠速法及簡易工況法）》（GB 18285—2005）規定，點燃式發動機汽車環保尾氣檢測根據各省的具體情況，可采用雙怠速法或工況法2種檢測方式。江蘇省地方標準《點燃式發動機輕型汽車穩態工況法排氣污染物排放限值》（DB 32/966—2006）規定，總質量超過3 500 kg的重型點燃式發動機汽車采用雙怠速法檢測，總質量不超過3 500 kg的輕型點燃式發動機汽車采用穩態工況法檢測。隨著汽車技術的發展，全時四驅及ASR（驅動防滑）、ESP（車身穩定）等先進技術得到廣泛應用，但有些車輛的這些功能無法關閉，致使無法使用穩態工況法檢測，只好采用雙怠速法檢測。

點燃式發動機汽車雙怠速法是指發動機在2種無負荷轉速（怠速和高怠速）狀況下對排氣污染物CO、HC和過量空氣系數（λ）的測量判定。下面筆者根據相關標準和工作實踐，歸納總結了影響雙怠速法尾氣檢測結果的幾個重要因素，供同行探討。

1　尾氣分析儀取樣管路密封性的影響

雙怠速法對尾氣分析儀的氣密性要求相當高，尾氣分析儀的取樣管路一旦有泄漏，就稀釋了HC和CO的濃度，使這2個參數的檢測值偏低，偏差的大小則取決于泄漏的程度，而受影響最大的是過量空氣系數，一旦泄漏，尾氣分析儀抽取尾氣中的氧含量就上升，稍高一點，過量空氣系數就會超出規定范圍（0.97～1.03），以致雙怠速法檢測結果不合格。

尾氣分析儀、取樣軟管、取樣探頭及三通閥等連接處不密封，三通閥關閉不嚴，車輛排氣系統破損等均是造成取樣管路泄漏的常見故障。另外，取樣軟管與各部件的連接處在冬天更易產生泄漏。

2　O2含量終值顯示所需響應時間的影響

GB 18285—2005的5.2.3條規定雙怠速法的測試程序為：發動機從怠速狀態加速至70%額定轉速，運轉30 s后降至高怠速狀態；將取樣探頭插入排氣管中，深度不少于400 mm，并固定在排氣管上；維持15 s后，由具有平均值功能的儀器讀取30 s內的平均值，或者人工讀取30 s內的最高值和最低值，其平均值即為高怠速污染物測量結果；對于使用閉環控制電子燃油噴射系統和三元催化轉化器的汽車，還應同時讀取過量空氣系數的數值。

上述測試程序中的“維持15 s”是保證取樣探頭抽取尾氣傳輸至測試傳感器并顯示終值的響應時間。目前，大多數檢測機構進行穩態工況法和雙怠速法檢測采用同一套尾氣分析儀，而《汽油車穩態工況法排氣污染物測量設備技術要求》（HJ/T 291—2006）的5.6.7.2條對尾氣分析儀各通道的90%終值顯示響應時間（T90）規定為，HC、CO、CO2為8.0 s，O2為15.0 s。由此可見，雙怠速法檢測時，若操作不規范，開始幾秒的O2測量值不全是尾氣中的O2含量，而是空氣或空氣與尾氣混合氣的O2含量，測量值偏高，導致過量空氣系數超標（圖1）。

《汽油車雙怠速法排氣污染物測量設備技術要求》（HJ/ T 289—2006）規定雙怠速法的取樣管長度為4 m～6 m，不少檢測機構取樣管長度甚至達到了10 m，使抽氣傳輸路程過長，導致尾氣分析儀所需響應時間過長，同時尾氣還有可能在取樣軟管中吸附，嚴重影響排放測量值。另外，冬天氣溫較低時，尾氣分析儀內的橡膠抽氣泵易發硬，若預熱不充分或檢測間隔時間長，抽氣泵難以最大行程工作，致使抽力不足，吸力減弱，氣體傳送速度下降，也會導致尾氣分析儀所需響應時間過長。

3　測試軟件程序設計的影響

測試軟件設備廠家對檢測標準理解偏差，導致測試軟件程序設計不符合標準規定，如有的測試軟件把尾氣分析儀的15 s響應時間設計成未給尾氣分析儀抽氣指令或是給了反吹指令，直到30 s高怠速取值才開始抽氣；有的測試軟件把尾氣分析儀的15 s響應時間縮短為5 s或直接跳過這15 s，這都是忽略了響應時間的重要性，隨著抽氣后各傳感器的響應開始，HC和CO逐步上升趨于穩定，O2逐步下降趨于穩定，最終導致HC和CO檢測結果偏低，過量空氣系數偏高。

4　測試高怠速時未達規定發動機轉速的影響

三元催化轉化器是目前廣泛采用的能同時降低汽油車HC、CO、NOx污染物排放的凈化裝置，而要使HC、CO、NOx的凈化效率達到最佳狀態，過量空氣系數應控制在一定范圍內。汽車生產企業根據相關排放標準的規定及結合產品開發過程中的技術參數優化，均設置了判定過量空氣系數的發動機轉速（即高怠速轉速）。為了提高車輛的高速性能，發動機的額定轉速已大幅提高，輕型車的高怠速轉速已從2 400 r/min～2 600 r/min提高至3 000 r/min～3 500 r/min，因此GB 18285—2005規定輕型車的高怠速轉速為2 400 r/min～2 600 r/min或制造廠規定的轉速。但目前檢測機構在進行雙怠速法排放檢測時，由于查不到被檢車輛的高怠速轉速信息，均將發動機轉速控制在2 400 r/min～2 600 r/min。

由于車輛抗無線電干擾的嚴格要求，點火分缸線已屏蔽，尾氣分析儀原來配置的感應點火脈沖式轉速計已無法檢測發動機轉速；而點煙器式轉速計的轉速測量值離散度太大，無法精確讀數；國產振動式轉速計的穩定性欠佳；進口振動式轉速計的價格昂貴；許多車輛不帶OBD或OBD功能未打開，無法從OBD接口獲取轉速信號。因此，在進行雙怠速法排放檢測時，引車員是通過觀察車載轉速表的數值來控制發動機轉速的，誤差很大。

在無法準確獲取車輛高怠速轉速的現實狀態下，絕大多數設備供應商在控制軟件的設置上未設置轉速誤差監控的鎖止功能，而GB 18285—2005的附件AA中也未將高怠速轉速列入AA.4的判定表中，從而導致轉速誤差失控。若測試高怠速轉速偏高，CO、HC和過量空氣系數測量值易于合格。

5　車輛自身設計的影響

某些車型的車況相當好，燃燒沒有任何問題，但雙怠速法測試的過量空氣系數就是不合格（表1），且能排除取樣管泄漏、人為操作不規范、程序設計缺陷等因素的影響，那么到底是何處出了問題呢？通過查看此類車型的發動機技術參數，發現它們有個共同點，即均運用了稀薄燃燒技術。目前，各大汽車制造公司都擁有自己的稀薄燃燒技術，其共同點是利用氣缸內的渦流運動，使聚集在火花塞附近的最濃混合氣先被點燃，然后迅速向外層推進燃燒，并有較高的壓縮比。運用了稀薄燃燒技術的汽油發動機空燃比可達25∶1以上，而一般汽油發動機理論空燃比為14.7∶1，此類發動機吸入的空氣本來就過量，因此再用過量空氣系數應在1±0.03去判定此類車的測試結果就不合理了。實際上此類車的過量空氣系數測試結果應按照GB 18285—2005規定的過量空氣系數應在制造廠規定的范圍內進行判定，但這一點在檢測中很難操作，因為檢測機構并沒有此類車型的過量空氣系數數據庫，且在車輛的使用說明書上也難以查詢到相關信息，因此筆者建議相關管理部門要建立健全車輛的過量空氣系數數據庫，及時公布，以便于檢測機構能準確檢測。

表1　采用雙怠速法檢測某輛汽車尾氣的檢測結果

另外，有些車型（如寶馬X6）采用的是獨立雙排氣管，按規定檢測時需插入雙探頭進行雙怠速法排氣檢測，但2個排氣管是否同時向外排出廢氣是根據發動機運轉狀態來控制的，在高怠速和怠速時，其實只有1個排氣管（寶馬X6車為左側排氣管）工作，因此若插入雙探頭進行檢測就類似于取樣管處于泄漏狀態，測試時尾氣分析儀顯示O2含量異常高，過量空氣系數遠大于1±0.03。

6　總結

隨著發動機技術的發展，新的影響因素還會出現，在遇到具體問題時需要具體分析，找出影響雙怠速法檢測結果的因素，使檢測結果更具科學性、公正性、合理性和準確性。

2015-10-26）