淺析機動車尾氣排放檢測方法及影響因素

王春林

摘 要：機動車的工具式普及極大方便了人們交通出行，但同時也帶來更嚴峻的尾氣污染治理局面。污染治理中，尾氣排放檢測是非常關鍵的環節。為此本文分析機動車尾氣排放的檢測方法，明確尾氣排放的影響因素，以為機動車尾氣污染治理方案優化制定提供一定理論參考。

關鍵詞：機動車尾氣;尾氣污染;排放檢測

中圖分類號：U467.48 文獻標識碼：A

0 引言

機動車排放尾氣中含有多類毒害性化學物質，進入大氣后，除造成嚴重的汽車尾氣污染，還會影響人的身體健康。近年來有關汽車尾氣治理的工作不斷深入，其排放檢測方法也進一步升級。為提高尾氣污染治理工作成效，有必要對排放檢測方法及其影響因素做分析總結。

1 機動車尾氣排放檢測方法

1.1 雙怠速法

雙怠速法為一類較新的機動車尾氣排放檢測技術。以汽油車為例，對雙怠速法的檢測流程進行介紹。（1）檢測前，需確保目標車輛處于廠家規定的正常狀態，且車體已安裝空氣濾清器、排氣消聲器和排氣后處理裝置，檢查車輛排氣系統密閉性是否達標。另外，檢測過程應確保發動機冷卻液、潤滑油的溫度不低于80℃，或達到廠家規定的熱狀態。（2）啟動發動機進行怠速運轉，并逐漸加速至70%的額定轉速或有關規定給出的暖機轉速，連續運行30 s后回到怠速運轉。將測試儀取樣探頭深入排氣管400 mm以上深度并固定，采樣15 s后讀取測試儀在30 s內的平均數值。（3）測試過程中，若發現任何一氧化碳與二氧化碳濃度和低于0.6%的情況或發動機熄火，應停止測量并重新進行。但受檢測原理所限制，無法測定高排放的NOX值，因此大部分地區已禁止/限制雙怠速法來檢測機動車尾氣排放值。

1.2 工況法

相較于雙怠速法，工況法檢測的全面性更高。工況法包括穩態、瞬態和簡易瞬態三類。其中，穩態工況檢測需將機動車驅動輪停放在試驗臺上，待汽車加速至工況速度并穩定運行后，使用電氣控制系統吸收裝置進行功率調整，當機動車底盤測功機滾筒表面的總吸收功率達到檢測標準值后，使用五氣分析儀進行污染物排放濃度檢測。也就是說，利用底盤測功機，監測機動車在25 km/h和40 km/h兩個工況的尾氣排放數據，測定結果顯示為不同工況下的排放濃度。

瞬態工況檢測由計算機和采樣分析系統共同完成污染物檢測，采樣分析系統由底盤測功機、五氣分析儀及氣體流量分析儀組成[1]。檢測過程將機動車固定在試驗臺上，使用定容取樣法采集尾氣樣本，然后進行污染物濃度測定。

簡易瞬態工況檢測使用的儀器主要是底盤測功機、五氣分析儀和氣體流量分析儀，檢測過程同樣需將汽車驅動輪停放在底盤測功機上，將分析儀取樣探頭探入機動車排氣管，要求探入深度不低于400 mm并將其固定。然后啟動發動機使其怠速運轉，持續40 s左右后循環，并進行尾氣取樣檢測。

1.3 自由加速法

自由加速法主要被用于柴油車的尾氣排放檢測中。該檢測方法針對整車進行，要求檢測前車輛發動機未發生停機或長時間怠速運行。檢測過程中，肉眼觀察車輛排氣系統是否出現泄漏問題，保證發動機在達到各自由加速循環開始點后均處于怠速狀態，若目標車輛采用重型發動機，放開油門踏板后需停滯10 s。自由加速檢測中，需在1 s內將油門踩到底，確保在最短時間內向系統提供最大油量。另外，各個自由加速測量油門踏板松開前，需保證發動機轉速達到斷油轉速。若車輛安裝變速箱，發動機轉速應達到額定轉速。最終取三次檢測結果的平均值作為車輛尾氣檢測結果。

1.4 加載減速法

加載減速法同樣適用于柴油發動機。檢測過程中，啟動發動機并調節至空擋，逐步提高油門踏板開度，并穩定在最大開度，記錄此時發動機的最大轉速，然后回到怠速狀態。使用前進擋驅動檢測車輛，在適當擋位開啟油門踏板最大開度，要求此時測功機數值在70 km/h左右。獲取車輛初始數據且系統判斷達標后，切換底盤測功機為自動檢測狀態，系統自動完成檢測并出具檢測報告。

2 機動車尾氣排放影響因素

2.1 模型設計

機動車排放污染物中，污染程度最高的為氮氧化合物和一氧化碳，選取492汽油發動機為代表，分析其尾中氮氧化合物及一氧化碳濃度的影響因素。假設機動車標準工況轉速為1 000 r/min，過量空氣系數為1.1，著重分析空燃比、壓縮比、點火提前角對排放尾氣中氮氧化合物及一氧化碳濃度的影響。

2.2 因素分析

2.2.1 空燃比

空燃比指的是混合氣體中空氣與燃料的質量比。例如，1 kg汽油完全燃燒需要消耗14.7 kg空氣，因此有AF=14.7，該數值定義為理論空燃比。混合氣濃度越高，空氣量越少，因空氣不足燃料發生不完全燃燒，此時一氧化氮的排放量較少，尾氣中一氧化碳的濃度增加;混合氣濃度越低，燃料燃燒越充分，導致一氧化氮排放量上升、一氧化碳排放量減少;混合氣濃度低到一定程度，因燃燒反應速率降低，發生不穩定燃燒，一氧化氮與一氧化碳的排放量均會降低，但此時發動機運行穩定將受到顯著影響，甚至發生熄火[2]。

（1）一氧化氮。分析發現，當空燃比接近理論空燃比時，尾氣中一氧化氮的濃度達到峰值，空燃比低于該數值，火焰傳播速度及燃燒溫度降低，一氧化氮排放量降低;空燃比高于該數值，燃燒溫度及氧氣濃度降低，一氧化氮排放量也降低。該結論與理論結果一致。

（2）一氧化碳。尾氣中一氧化碳的濃度與空燃比負相關，即混合氣濃度越低，氧氣越充分，發生充分燃燒導致一氧化碳排放量降低。空燃比接近理論空燃比時，一氧化碳生成量變化程度明顯降低，在理論空燃比附近達到最小值，該結果恰好與一氧化氮相反。

2.2.2 壓縮比

（1）一氧化氮。尾氣中一氧化氮濃度與壓縮比之間為明顯的正相關，主要是由于當壓縮比上升時，發動機燃燒室內壓力限值及溫度限值上升，導致一氧化氮排放量增加。

（2）一氧化碳。尾氣中一氧化碳濃度與壓縮比之間為負相關關系，主要是由于壓縮比越高，燃料然燃燒越充分，導致一氧化碳生成量降低。

2.2.3 點火提前角

（1）一氧化氮。尾氣中一氧化氮的濃度與點火提前角間為明顯的正相關，主要是由于點火提前角越大，燃料燃燒越充分，氣缸內溫度升高，給一氧化氮的生成提供更有利條件，進而導致一氧化氮的排放量增加。但當點火提前角上升至一定程度后，因燃燒時間急劇縮短，一氧化氮的排放量將有所降低。從尾氣污染治理的角度上看，似乎可通過推遲點火帶達到降低一氧化氮排放量的目的，但需要注意，推遲點火會引發燃料燃燒不充分的現象，當燃燒膨脹開始后，仍有一氧化氮生成[3]。同時，推遲點火還會影響發動機運轉效率，引發運行失穩的現象，反而增加尾氣排放量。

（2）一氧化碳。一氧化碳排放量與點火提前角之間的相關性較低，即隨著點火提前角的上升，尾氣中一氧化碳濃度并不發生明顯改變。但當點火提前角朝反方向變動，且降低到一定程度后，因一氧化碳氧化時間不足，會導致其排放量上升。

綜合以上分析結果，機動車排放尾氣中一氧化氮的濃度與壓縮比和點火提前角正相關，當空燃比接近理論空燃比時，一氧化氮的生成量達到最高值。而一氧化碳的濃度與空燃比、壓縮比和點火提前角負相關。其中，一氧化碳生成量受空燃比的影響幅度最大，當空燃比接近理論空燃比時，一氧化碳的生成量達到最低，而壓縮比和點火提前角對一氧化碳的影響不明顯。造成以上結果的原因主要是由于一氧化氮與一氧化碳的生成原理不同，分別為高溫燃燒和不完全燃燒。兩種氣體同為機動車尾氣排放檢測的重點對象，在進行尾氣污染治理時，還需平衡二者之間的關系，并考慮發動機的運行質量，設定最優的運行參數方案。

3 機動車尾氣污染治理建議

3.1 源頭治理

機動車尾氣污染的形成與發動機原本的運行參數高度相關，因此尾氣污染治理還要從源頭開始，即從機動車產銷環節入手。目前已有法律法規對機動車的生產及銷售環節作出嚴格限制，確保流入市場機動車的尾氣排放情況均達到有關指標的要求，減少尾氣污染。除繼續完善有關法規及標準、確保其充分落實外，還可對消費者的購買行為進行引導，鼓勵其優先選擇尾氣排放達標、更具環保屬性的機動車產品。同時，加強機動車產品質檢工作，將不同的尾氣檢測方法相結合，對市場上各類機動車產品進行抽檢，發現不達標產品立即給出相應處理措施，避免不達標機動車投入使用，以逐步削弱汽車尾氣排放對控制質量的影響。

3.2 尾氣監測

我國汽車尾氣排放監測依照有關標準進行，并出臺一系列指導性文件。然而在實際工作中，因諸多因素的影響導致尾氣排放監測工作的開展成效并不十分理想，存在監測頻率過低、覆蓋面過窄、尾氣監測與尾氣污染治理相脫節等問題。因此建議有關部門結合區域機動車產品使用情況及空氣污染現狀，制定科學的尾氣排放監測方案，合理選取尾氣檢測方法，并提高檢測頻率及覆蓋面。

4 結論

機動車尾氣排放檢測方法包括雙怠速法、工況法、自由加速法、加載減速法等，在機動車尾氣治理過程中，同時做好源頭管理及尾氣監測工作，生產尾氣排放充分達標的汽車產品，并對現有機動車銷售、使用情況做嚴格檢查，逐步改善尾氣污染情況。

參考文獻：

[1]孔華英.機動車尾氣檢測方法及比較研究[J].時代汽車，2020，17（03）：12-13.

[2]蔡雨璇.關于機動車尾氣檢測與治理措施研究[J].科技風，2019，32（35）：123.

[3]馮芒.機動車尾氣檢測方法與治理研究[J].時代汽車，2019，16（21）：24-25.