I/M 制度檢測方法對在用車排放控制的影響

莫森泉

（廣東汽車檢測中心有限公司 廣東佛山 528061）

I/M 制度檢測方法對在用車排放控制的影響

莫森泉

（廣東汽車檢測中心有限公司 廣東佛山 528061）

詳細(xì)闡述了I/M制度削減在用車尾氣排放的有效性和經(jīng)濟(jì)性，并對I/M制度常用的排放檢測方法進(jìn)行對比，數(shù)據(jù)表明VMAS瞬態(tài)加載法不僅成本低、檢測時間短，而且識別尾氣污染嚴(yán)重的車輛的準(zhǔn)確度非常高。另外，介紹了遙測法篩選高排放車輛和豁免清潔車輛的準(zhǔn)確率，推薦其作為現(xiàn)行I/M制度排放檢測方法的補(bǔ)充，從而更加有效地控制在用車的尾氣污染物排放。

I/M制度；排放；在用車

1 I/M制度概述

I/M制度是指在用車檢查與維護(hù)制度，被廣泛應(yīng)用于控制在用車的污染物排放，它是通過對在用車尾氣排放進(jìn)行檢查，及時發(fā)現(xiàn)排放超標(biāo)的車輛，實(shí)施強(qiáng)制維護(hù)而使尾氣排放重新達(dá)標(biāo)。相對于傳統(tǒng)維護(hù)方法，數(shù)據(jù)管理對I/M制度的作用更重要。I/M制度的重點(diǎn)是通過調(diào)整排放超標(biāo)車輛發(fā)動機(jī)的氣缸壓力、燃油空燃比和火花強(qiáng)度等，有效地控制燃料消耗量，使整車在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)改善車輛尾氣排放的目標(biāo)。

2 I/M制度的效益

車輛行駛里程的增加會導(dǎo)致污染物排放的惡化，研究[1]表明車輛污染物排放的體積分?jǐn)?shù)與車輛行駛里程是二次曲線的關(guān)系，特別是當(dāng)行駛里程超過30×104km后，各種污染物排放增加的幅度更明顯，以10×104km時的車輛的污染物排放量為基準(zhǔn)，70×104km時HC的排放平均值增加了30.94倍，NOx增加了18.79倍，CO增加了23.13倍。如果及時對車輛執(zhí)行I/M制度，能大幅降低污染物排放，提高排放檢測的通過率，研究發(fā)現(xiàn)對車輛執(zhí)行I/M制度后，轎車、大客車和大貨車低怠速下HC排放通過率提升至98%、99%和79%，維修保養(yǎng)前卻只有88%、58%和61%，高怠速下HC達(dá)標(biāo)率提升至98%、99%和99%，維修保養(yǎng)前卻只有90%、73%和82%，盡管小型車低怠速下HC排放通過率下降了7%，但高怠速下HC通過率增加了18%；轎車、小型車、大客車和大貨車低怠速下CO排放通過率提升至100%、100%、97%和99%，維修保養(yǎng)前卻只有65%、75%、59%和70%；高怠速下CO通過率提升至95%、100%、93%和97%，維修保養(yǎng)前卻只有62%、83%、78%和80%[2]。

圖1 各種車型維修保養(yǎng)前后怠速HC排放通過率

圖2 各種車型維修保養(yǎng)前后怠速CO排放通過率

常規(guī)的控制機(jī)動車污染物排放的措施有：在用車改造、舊車強(qiáng)制淘汰、I/M制度和新車排放控制。研究[3]發(fā)現(xiàn)采用I/M制度削減每噸一氧化碳的成本為102元，是在用車改造費(fèi)用的22%、是舊車強(qiáng)制淘汰費(fèi)用的5%、是新車排放控制費(fèi)用的84%；削減每噸氮氧化物成本為2766元，是在用車改造費(fèi)用的15%、是舊車強(qiáng)制淘汰費(fèi)用的11%、是新車排放控制費(fèi)用的74%。因此I/M制度控制車輛污染物排放花費(fèi)的成本是最低的。

表1 各種排放控制措施削減成本對比單位：元/噸

3 國內(nèi)外I/M制度的發(fā)展及現(xiàn)狀

美國是全球較早研究和實(shí)施I/M制度的國家之一，為改善空氣質(zhì)量，1970年通過了《清潔空氣法》，設(shè)立環(huán)境保護(hù)局并開展I/M制度研究，1974年新澤西州最先開始實(shí)施I/M制度，執(zhí)行年檢制的怠速法的尾氣檢測，1977年對《空氣清潔法》進(jìn)行修正，要求空氣質(zhì)量差的地區(qū)推行I/M制度，1983年起多個州開始強(qiáng)制執(zhí)行I/M制度，1990年的《空氣清潔法》修正案制定了基本型和加強(qiáng)型兩種I/M制度，以適應(yīng)輕度污染地區(qū)和嚴(yán)重污染地區(qū)I/M制度的實(shí)施與推廣，2002年環(huán)保局出臺了《利用遙測進(jìn)行I/M制度效益評估的技術(shù)指南》，開始遙測法的探索研究[4]。

2003年國家環(huán)?？偩诸C發(fā)了簡易工況檢測方法標(biāo)準(zhǔn)，山東省等作為第一批國家在用車I/M技術(shù)規(guī)范實(shí)施示范省市開始在用車I/M技術(shù)規(guī)范與管理體系研究及示范工作的嘗試，國家環(huán)保總局2004年發(fā)布了《關(guān)于開展在用車I/M技術(shù)規(guī)范實(shí)施示范工作的通知》、2005年發(fā)布了《在用機(jī)動車污染物排放檢測機(jī)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》，我國在用車I/M制度開始逐步推廣應(yīng)用。

作為試點(diǎn)之一的山東省，2006年12月出臺了《點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)輕型汽車排氣污染物排放限值（簡易瞬態(tài)工況法）》，規(guī)定采用簡易工況法進(jìn)行輕型車排放檢驗(yàn)，并于2011年9月對該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，提高車輛污染物的排放限值，同時出臺了《壓燃式發(fā)動機(jī)在用輕型汽車排氣煙度排放限值》，規(guī)定采用加載減速法來進(jìn)行壓燃式發(fā)動機(jī)汽車污染物的排放檢驗(yàn)。

2010年廣州市環(huán)保局等部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于實(shí)施機(jī)動車排氣污染定期檢查與強(qiáng)制維護(hù)制度的通告》，實(shí)施機(jī)動車排氣污染定期檢查與強(qiáng)制維護(hù)制度（簡稱I/M制度），規(guī)定機(jī)動車必須定期進(jìn)行排氣污染檢驗(yàn)，要求采用簡易工況法替代雙怠速和自由加速工況法。

4 I/M制度排放檢測方法對比

怠速法、ASM穩(wěn)態(tài)加載加速模擬法、IM240瞬態(tài)加載法和VMAS瞬態(tài)加載法是現(xiàn)行I/M制度采用的主要檢測方法，各自的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

怠速法只能測試尾氣中的CO、HC、CO2濃度，檢測方法簡單、費(fèi)用低、檢測時間短，對化油器車輛可以判斷出怠速可燃?xì)饣旌铣霈F(xiàn)的問題，但對采用電子燃油噴射系統(tǒng)和點(diǎn)火控制加三元催化轉(zhuǎn)化器等現(xiàn)行主流轎車，怠速法不能發(fā)現(xiàn)其傳感器故障或催化器失效的問題。

IM240瞬態(tài)加載法建立在FTP（美國聯(lián)邦測試）測試規(guī)程的前240s基礎(chǔ)上，包含了瞬態(tài)工況，IM240的檢測結(jié)果與FTP的檢測結(jié)果的相關(guān)性較好，3種污染物的相關(guān)因子分別為：HC為0.947，CO為0.918，NOx為0.843[5]，與FTP的測試結(jié)果相比，IM240對3種污染物的檢測結(jié)果的離散性很小，所以IM240的錯判率較低。IM240檢測所用設(shè)備成本高，維保相對較復(fù)雜，檢測過程耗時較長，而且對檢測人員的能力要求也較高。

為減少設(shè)備的投資和日常運(yùn)行成本，提升檢測效率，便于應(yīng)用推廣，出現(xiàn)了ASM穩(wěn)態(tài)加載加速模擬法，該方法儀器的成本和使用維護(hù)費(fèi)用低，只需利用在怠速法中廣泛使用的直接取樣濃度分析儀和底盤測功機(jī)，在一般的檢測和維修廠也可進(jìn)行檢測。ASM的檢測結(jié)果與FTP的結(jié)果相關(guān)性一般，3種污染物的相關(guān)因子分別為：HC 為 0.492，CO 為 0.435，NOx為 0.714[6]，新車排放檢測時ASM結(jié)果的相關(guān)性更差，誤判率偏高，特別是對使用電子燃油噴射系統(tǒng)和三元催化轉(zhuǎn)化器的汽車，誤判率最高時達(dá)到35%左右（假定IM240的準(zhǔn)確率為100%），ASM檢測方法還有一個缺點(diǎn)，其檢測結(jié)果所用的單位是排放濃度而不是排放質(zhì)量。

VMAS瞬態(tài)加載法的出現(xiàn)解決了ASM與FTP相關(guān)性差，IM240雖與FTP相關(guān)性好但成本太高但不利于廣泛應(yīng)用的問題，VMAS采用與IM240同樣的工況時，兩種方法得到的測試結(jié)果的相關(guān)性非常好，3種污染物的相關(guān)因子分別為：HC為0.93，CO為0.993，NOx為0.992[7]。

5 遙測法概述及其優(yōu)勢

汽車尾氣排放遙測技術(shù)的原理是車輛尾氣吸收了特定波長的紫外線和紅外線后引起光譜變化，再由分析儀分析計算光譜的變化來獲得被檢車輛的尾氣排放濃度的。遙測技術(shù)起源于美國，新西蘭最先應(yīng)用遙感測試系統(tǒng)對在道路上行駛的汽車進(jìn)行排放監(jiān)測，其后美國、加拿大、墨西哥、日本、新加坡、澳大利亞、英國、中國臺灣和香港等十幾個國家和地區(qū)陸續(xù)開始推廣使用[8]。

圖3 遙測法測量示意

研究[9]表明遙測結(jié)果CO＞2%vol或NOx＞1500ppm vol的車輛，只有12%-17%能通過ASM測量，遙測結(jié)果 CO＞2.5%vol或 HC＞600ppm vol或 NOx＞3600ppm vol的車輛，僅有5%通過ASM測量，因此遙測法篩選高排放車輛的準(zhǔn)確率很高。

研究[10]表明當(dāng)相連兩次遙測結(jié)果達(dá)到CO＜0.5%vol，HC＜200ppm vol，NOx＜1500ppm vol時，隨機(jī) IM240 復(fù)檢不通過率小于4%，因此遙測法對清潔車輛的判定也非常準(zhǔn)確。

遙測法的結(jié)果更真實(shí)的反映了汽車在道路上行駛的排放情況，具有方便、快捷及效率高的優(yōu)勢。

基于以上，遙測法可以作為I/M定檢檢測方法的補(bǔ)充，通過建立科學(xué)完備的數(shù)據(jù)通訊與監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，更有利于在用汽車尾氣排放的管理。

6 結(jié)論與展望

綜上所述，在實(shí)施I/M制度來控制在用車尾氣排放時，IM240瞬態(tài)加載法的檢測效果是最好的，但其成本高、檢測時間長的缺點(diǎn)，使其很難在實(shí)際中推廣應(yīng)用；而怠速法的檢測效果最差，應(yīng)該盡快由其它檢測方法取代。

逐步推廣使用VMAS瞬態(tài)加載法，可以更有效地識別高排放車輛，有效控制在用車尾氣排放。

有條件的地方推廣使用遙測法，作為VMAS瞬態(tài)加載法的補(bǔ)充，可及時識別排放惡化嚴(yán)重的車輛，強(qiáng)制對其進(jìn)行維護(hù)，從而更有利于控制在用車尾氣排放。

[1]張春化,王奉雙,馬志義,等.在用汽車不同測試方法的排放特性[J].長安大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）,Vol.29(2),2009.03:88-93

[2]羅麗娟.上海市在用車實(shí)施監(jiān)測與維修(I/M)計劃研究[D].東華大學(xué),2002

[3]謝素華.控制在用車排放檢測維修制度的模式研究[D].吉林大學(xué),2004

[4]EPA420-B-04-010.Guidance on Use of Remote Sensing for E-valuation of I/M Program Performance[R].Washington D.C.,US EPA,2002

[5]盧希果.上海市在用車推行I/M制度中檢測方法的研究[J].上海環(huán)境科學(xué),第21卷,2002(7):397-400

[6]WilliamM.Pidgeon,DanielJ.Sampson,Paul H.Burbage.Evaluationofafour-modesteady-statetestwithacceleration simulation modes as an alternative inspection and maintenancetest for enhanced I/M programs.EPA-AA-AQAB-93-01 1993.http://www.epa.gov.ota-q/regs/im/asm-eval.pdf]

[7]Ensfield,Carl;Gordon Jr.,Jay;Lindner,Jim.Evaluation of a Low-cost Transient Mass Measurement System in Vehicle Inspection and Maintenance Testing:Results ofaGordon-DarbyStudy[J].JournaloftheAir&WasteManagementAssociation.Sep2003,Vol.53(9):1098-1108

[8]Gong,R.,Waring,P.On road remote sensing system,Proceedings of IPENZ Conference[C].1995,Vol.1:81-85

[9]PeterMcClintock.RemoteSensingMeasurementsofReal World High ExhaustEmitters[R].http://crcao.com/reports/crcrp-2.pdf.(2003-11-12)[2015-06-25]

[10]ESP.遙感技術(shù)在尾氣排放中的應(yīng)用[R].http://www.meca.org/galleries/files/Chen.pdf.(2004-04-28)[2015-06-25]

莫森泉（1982-），男，廣東云浮人，碩士研究生，現(xiàn)就職于廣東汽車檢測中心有限公司從事汽車與發(fā)動機(jī)檢測。