消音器及采樣管路對車輛排放PM的影響研究

馬毅 宮寶利 宋桂曉 蔡正雷 管煒

摘 要：為解決車輛排放檢測試驗過程中尾氣排放物PM測量波動及誤差問題，重點研究了在車輛排放檢測試驗中分別使用不同種材質消音器和尾氣采樣連接管路對PM的影響。試驗結果表明，使用加工工藝更為精良的不銹鋼材制消音器及熱穩定性能優良的連接采樣管路，可以有效解決車輛排放檢測試驗中的PM測量波動及誤差，有利于汽車環保性能的提升。檢測試驗數據的有效性直接表明了為達到解決車輛排放檢測試驗PM測量誤差的目的，推動各大主機廠采用更好材質、更好工藝的消音器及各檢測機構改進采樣管路的連接方式都非常必要。

關鍵詞：PM;消音器;采樣管路;排放檢測試驗

中圖分類號：U467.1? 文獻標識碼：B? 文章編號：1671-7988（2020）15-137-03

Abstract： In order to solve the PM problem of measurement fluctuation and error in the process of vehicle emission test， we?lay emphasis on the?study?of the influence of different materials muffler and tail gas sampling connection pipeline on PM in vehicle emission test .The test results show that the use of stainless steel muffler with better processing technology and the connected sampling tube with excellent thermal stability can effectively solve the PM measurement fluctuation and error in the vehicle emission test， which is beneficial to the improvement of the environmental protection performance of the vehicle.The validity of the test data directly shows that it is necessary to promote the automobile?enterprise to adopt better mufflers with better materials and techniques and the test institutions to improve the connection mode of the sampling tube road in order to solve the PM measurement error of vehicle emission test test.

Keywords： PM; muffler; Sampling Pipeline; Exhaust Emission Test

CLC NO.： U467.1? Document Code： B? Article ID： 1671-7988（2020）15-137-03

1 前言

近年來，隨著中國汽車工業的飛速發展及國民生活水平的整體提升，汽車已經慢慢成為人們生活中的必需品。但汽車保有量的大幅提升，隨之而來的環境污染也日益嚴重，其中排放污染物中的顆粒物PM（Particulate Matter）更是導致霧霾發生的直接原因[1-2]。GB18352.6-2016《輕型汽車污染物排放限值及測量方法》（中國第六階段）于2016年12月23日發布。輕型汽車六階段排放標準的全面推進，PM限值在國五基礎上的進一步縮小，導致各大主機廠在新車開發階段滿足國家標準均存在一定困難。現階段研究表明：汽車排放PM高主要因為可燃物燃燒不充分[3-4]導致。但汽車排放其他附件，例如消音器、排氣尾管等，也會對PM排放產生額外影響;同時PM的測試方法也會對測試的準確度產生影響。因此，通過實驗手段，逐步分析PM的產生來源，提高測試精度，對于PM排放的精確分析，意義重大。

2 國六PM排放試驗

國六PM排放試驗即輕型汽車六階段“常溫下冷啟動后排氣污染物排放試驗”。試驗在實驗室內進行，需要用到轉轂、排放分析儀及環境倉等設備，轉轂用來模擬道路阻力，排放分析儀用來收集汽車尾氣并進行分析，環境倉用來提供恒定的溫濕度環境，最后通過運行WLTC循環[5]模擬實際道路情況來進行測試。WLTC循環共包含四個階段，即低速段、中速段、高速段及超高速段，完成整個循環測試共需1800s。

2.1 PM計算方法

在進行車輛的尾氣排放檢測試驗中，對測試設備采集到的過程參數及結果數據，用如下公式計算顆粒物PM排放量：

2.2 PM標準限值

輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第五階段）GB18352.5-2013規定PM限值為4.5mg/km[6]，在輕型車國六階段，6a規定仍為4.5mg/km，但是6b階段為3mg/km，加嚴了33%。因此主機廠為了達到限值，就需要增加GPF、DPF等收集裝置用于降低顆粒物排放。

3 PM的影響因素

3.1 消音器對PM的影響

汽車排氣消音器常用于降低排氣歧管排除廢氣的壓力及溫度，以達到消除火星及減少噪音的目的。然而消音器在長時間使用后，本身會因受到高溫排氣的不斷吹拂，在一定程度下會產生顆粒物[7]，從而影響車輛在排氣檢測試驗中的PM測試值。