汽油車穩(wěn)態(tài)工況法缺點解析

張安忠

摘 要：筆者結(jié)合自身工作實踐，對汽油車目前普遍使用的穩(wěn)態(tài)工況尾氣檢測方法檢測原理、檢測流程進(jìn)行了論述，對其缺點進(jìn)行了分析和歸納，提出了改進(jìn)建議。希望建立更為先進(jìn)、科學(xué)的汽油車排氣檢驗檢測方法，為汽油車排氣檢測監(jiān)管提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：汽油車;穩(wěn)態(tài)工況法;解析

2018年底，全國機動車保有量達(dá)3.27億輛，其中汽車2.4億輛，比2017年增加2285萬輛，增長10.51%。隨著人們生活水平的快速提高，汽車數(shù)量還將逐年增加。研究、建立和使用更為先進(jìn)、科學(xué)的汽油車排氣檢驗檢測方法，準(zhǔn)確識別和篩選出高排放高污染車輛，為生態(tài)環(huán)境部門準(zhǔn)確掌握汽油車污染物排放情況、行使行政決策提供技術(shù)依據(jù)是當(dāng)前技術(shù)工作者亟待解決的課題。

一、汽油車檢測方法概述

目前，汽油車最常用的排氣檢驗檢測方法主要有雙怠速法、穩(wěn)態(tài)工況檢測法和道路遙感檢測法三種。雙怠速法檢測成本低，操作維護(hù)簡便，使用范圍廣，設(shè)定的排放限值較松，且僅檢測尾氣中的CO和HC兩種污染物，準(zhǔn)確率低，檢測結(jié)果容易篡改，能檢測無負(fù)荷狀態(tài)下的排氣情況。道路遙感檢測法對測量環(huán)境和工況的要求過于苛刻，單車重復(fù)性差，存在無效數(shù)據(jù)，對HC無法檢測，僅用于篩選高排放和清潔車輛，遙感檢測數(shù)據(jù)不能作為判定超標(biāo)排放的直接依據(jù)，還需標(biāo)準(zhǔn)檢測站進(jìn)行最終確定。雙怠速法和遙感監(jiān)測法大多用于監(jiān)督抽測。因而穩(wěn)態(tài)工況法屬于有負(fù)荷檢測，測試結(jié)果更能接近實際排放，因具有設(shè)備成本低、測量穩(wěn)定、操作簡單、能夠較好的代表車輛真實排放狀況，能檢測CO、NO和HC等優(yōu)點，已在全國范圍內(nèi)普遍被使用。

二、穩(wěn)態(tài)工況法檢測的基本原理及流程

（一）基本原理

將經(jīng)預(yù)熱的汽油車置于底盤測功機上，使待檢車輛的驅(qū)動輪與滾筒保持貼合，然后按系統(tǒng)提示車速在底盤測功機上模擬“道路”行駛，此時底盤測功機會根據(jù)所檢測車輛的報檢信息參數(shù)加載一定的功率到測功機上，期間驅(qū)動輪需保持固定車速“行駛”，以此模擬汽車實際行駛工況。同時，尾氣采樣分析裝置采集尾氣，分析出尾氣中相關(guān)污染物的排放濃度。汽油車尾氣CO、HC采用不分光紅外法（NDIR）測量，NO的測量采用電化法。

（二）檢測流程

可見，在底盤測功機上的測試運轉(zhuǎn)循環(huán)由ASM5025和ASM2540兩個工況組成，每個工況進(jìn)行測試前均經(jīng)過一個快速檢查工況測試過程。

1.ASM5025工況

經(jīng)預(yù)熱后的車輛，加速至25km/h，然后系統(tǒng)根據(jù)測試車輛基準(zhǔn)質(zhì)量自動向車輛驅(qū)動輪加載功率，期間車輛需穩(wěn)定在25±2.0km/h范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)，待車速穩(wěn)定后控速5s，開始自動計時t=0s，系統(tǒng)根據(jù)分析儀的響應(yīng)時間采樣（若分析儀響應(yīng)時間為10s），即10s后開始采樣，持續(xù)采樣10s，頻率為逐秒取樣，若測量結(jié)果合格，即ASM5025快速檢查工況結(jié)束（t=20s）。否則，繼續(xù)運行至90s，ASM5025工況結(jié)束（t=90s）。期間車速及測功機扭矩誤差均要求在規(guī)定允許范圍內(nèi)，否則，檢測將被停止或重新開始。

2.ASM2540工況

車輛從25 km/h加速至40 km/h，系統(tǒng)根據(jù)測試車輛基準(zhǔn)質(zhì)量自動向車輛驅(qū)動輪加載功率，車速需穩(wěn)定在 40km/h±2km/h 范圍內(nèi)并控速5s，接著系統(tǒng)根據(jù)分析儀的響應(yīng)時間（若分析儀響應(yīng)時間為10s），即t=10s后開始快速檢查工況并取樣，取樣時長為10s，頻率為逐秒取樣，在計時器t=20s時分析儀器取樣結(jié)束，若測量結(jié)果合格，即ASM2540快速檢查工況結(jié)束，否則檢測工況將繼續(xù)運行至90s，則ASM2540工況結(jié)束（t=90s）。期間車速及測功機扭矩誤差均要求在規(guī)定允許范圍內(nèi)，否則，檢測將被停止或重新開始。

在上述測量過程中，任意連續(xù)10s內(nèi)每秒車速變化相比第一秒小于±1 km/h，測試結(jié)果才有效。快速檢查工況 10s內(nèi)的排放檢測結(jié)果等于或低于限值的50%，則檢測通過，工況結(jié)束;否則，應(yīng)繼續(xù)進(jìn)入下一工況，若此過程中所有檢測污染物經(jīng)尾氣分析儀得出的檢測結(jié)果均低于或等于限值，則通過工況，檢測合格; 反之檢測結(jié)果超過限值則不合格，工況結(jié)束。任意連續(xù)10s內(nèi)的任一污染物排放檢測結(jié)果高于限值的500%，則檢測不通過，檢測結(jié)束。

三、穩(wěn)態(tài)工況法缺點

（一）ASM方法對超標(biāo)車輛的誤判率相對較高。有研究表明：用怠速法、穩(wěn)態(tài)工況法和瞬態(tài)法測試對同一批車輛進(jìn)行測試，其中怠速法測得超標(biāo)車輛62輛，穩(wěn)態(tài)工況法73輛，瞬態(tài)工況法182輛。在瞬態(tài)工況法測試超標(biāo)的182輛汽油車當(dāng)中，穩(wěn)態(tài)工況超標(biāo)車輛有58輛，怠速法測試超標(biāo)車輛有47輛。而穩(wěn)態(tài)工況法測試超標(biāo)的車輛，怠速法測試超標(biāo)車輛占16.4%，而瞬態(tài)法測試超標(biāo)車輛則占了79.5%。由此表明：穩(wěn)態(tài)工況法比怠速法先進(jìn)科學(xué)，但相對瞬態(tài)工況法而言，ASM誤判率明顯偏高。

（二）ASM檢測工況單一。穩(wěn)態(tài)工況法檢測從車輛檢測運轉(zhuǎn)情況來看，只有兩個較低速度的等速等負(fù)荷運動（行駛速度為25km/h和40km /h），同時發(fā)動機轉(zhuǎn)速也是恒定的，而汽車的實際行駛情況比較復(fù)雜，速度、負(fù)荷和發(fā)動機轉(zhuǎn)速都是處于動態(tài)變化中，所以該工況檢測只能較片面地檢測出汽車處于某一行駛狀況的污染物排放情況，與道路實際行駛情況還有較大的差異。

（三）ASM工況法易被監(jiān)測作弊。該工況法檢測只需驅(qū)動輪“行駛”在底盤測功機的轉(zhuǎn)鼓上，另外兩輪處于靜止?fàn)顟B(tài)及車輛檢測時驅(qū)動輪轉(zhuǎn)向角度小、車輛震動、車外壓力等情況，某些汽車生產(chǎn)廠商針對此工況的檢測設(shè)定，利用行車電腦采集汽車行駛的實時數(shù)據(jù)，判斷汽車是否處于尾氣檢測工況的“行駛”狀態(tài)，從而開啟相關(guān)汽車尾氣作弊軟件使其通過尾氣檢測關(guān)。

四、改進(jìn)建議

基于ASM工況法存在誤判率較高、檢測精確度較低、與實際行駛工況關(guān)聯(lián)性差等弊端，提出如下改進(jìn)建議：

（一）完善檢測設(shè)備及工況流程，降低誤判率。與較先進(jìn)的檢測方法（瞬態(tài)法）相比，ASM工況出現(xiàn)誤判率偏高的情況，故建議在ASM的檢測設(shè)備基礎(chǔ)上，增加檢測精確度較高的設(shè)備，完善采樣工況階段，建議增加加速、減速、怠速和等速四個行駛工況的尾氣排放數(shù)據(jù)，這樣才能全面地反映出車輛在實際行駛狀態(tài)時尾氣的真實排放狀態(tài)，從而更好地掌握和監(jiān)測機動車的排放狀況。讓原來誤判的車輛顯現(xiàn)出真實尾氣排放狀況，從而降低誤判率，使高排放車輛無所遁形。

（二）改變污染物定量方法。由于ASM工況的檢測結(jié)果以排放濃度表示，導(dǎo)致排放濃度相同的條件下，部分大排量車輛排放總量明顯高于排量小的車輛，有失公允。建議改變排放污染物的測算方法，污染物應(yīng)采取單位排放質(zhì)量（g/km、g/s）表示，這樣才能較直觀反映車輛排氣狀況。故建議在ASM基礎(chǔ)上增加一個排氣質(zhì)量分析系統(tǒng)，測試各工況的排氣流量和密度，結(jié)合五氣分析儀的各污染物的排氣濃度，進(jìn)而計算出所檢測機動車每秒各種污染物的排放質(zhì)量。

（三）改良和優(yōu)化尾氣污染物測定設(shè)備。對于ASM工況采用的檢測設(shè)備及污染物檢測原理檢測精確度較低，建議采用更先進(jìn)和精確度較高的測量設(shè)備檢測尾氣污染物的排氣參數(shù)，如：HC的測定可參考采用氫離子火焰法測定，NOx的測定則參考采用化學(xué)發(fā)光法等，這樣有助于獲取更精準(zhǔn)的機動車尾氣排放數(shù)據(jù)。

（四）增加發(fā)動機最大功率測試項目及車輛軟硬件檢視工作。為了防止機動車檢測時人為調(diào)整噴油量、噴油時間或高檔位低轉(zhuǎn)速行駛等改變機動車正常行駛工況狀態(tài)的操作行為，以犧牲發(fā)動機性能換取通過尾氣檢驗，建議增加發(fā)動機最大功率測試判定項目，杜絕部分檢測人員利用ASM檢測工況的漏洞進(jìn)行作弊。同時增加對車輛OBD檢查，識別車輛發(fā)動機控制軟件，探查其中相關(guān)電控單元內(nèi)是否存在切斷裝置。