淺談汽車排氣污染物檢測方法及應用進展

朱治鋼

摘要：大氣環境是人們賴以生存的重要基礎，是一切生命得以存在的保護傘。隨著我國經濟建設水平的不斷提高，城市化進程大大加快。帶來繁榮的同時也造成了一系列的環境問題。汽車作為使用最為廣泛的交通工具，目前大部分汽車能量的來源仍是以化石能源的燃燒為主，在內燃機工作的過程中產生的廢氣嚴重影響了大氣環境的質量，損害了人民的身體健康。為了加強對大氣環境問題的管理，必須提高汽車排氣污染物檢測方法的研究和使用。

關鍵詞：汽車排氣;污染物;檢測方法;應用進展

中圖分類號：[U473.9]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）16-0123-02

0? 引言

汽車排氣污染物監測是我國環境保護工作中必不可少的重要組成部分，是保障人民生命健康，推動經濟建設持續健康發展的重要工作內容?？茖W而完善的污染物檢測技術可以精準定位排氣中的各種污染物分布以及對大氣污染的嚴重程度，從而分析出造成大氣污染的原因。為環境治理工作的正常開展奠定堅實的基礎。但目前我國排氣檢測的質量仍有一定缺陷和不足，必須采取科學而有效的解決方案進行改善，本文僅對四川區域采用的檢驗檢測方法進行討論及分析。

1? 國外在汽車排氣污染物檢測方面的發展

汽車是目前人類使用的最為廣泛的交通工具，汽車在行駛的過程中會排放氣體污染物，對大氣環境存在著一定的危害。因此，為了降低汽車排氣污染物對大氣造成的危害，世界各國都在積極的研究節能減排措施和污染物檢測方法。目前國外在汽車的排放控制上，主要通過定期檢查和維護制度。在美國地區，使用的是延續40年的I/M技術。目前，隨著美國汽車使用量的增加，但汽車排放物在總排放物所占的百分比增長相對較緩，因此這是一種較為經濟有效的節能減排方式。

2? 我國在汽車排氣污染物監測制度方面的規范

為了加強對我國機動車的檢測與維護，我國政府單位基于美國的I/M制度建立了適用于我國的機動車檢測與維護制度。在我國的機動車檢測與維護制度中，要求檢測機構必須具備市場監督管理部門頒發的資質證書，具備此資質證書之后，方可開展機動車排氣污染物的檢測工作。檢測機構必須根據國家標準對汽車排氣污染物進行檢測，比如GB3847-2018、GB18285-2018等標準。隨著技術的成熟和體系的完善，機動車排氣污染物檢測與防治水平逐步提升，在標準建設上也日益完善，完善了我國在機動車排氣污染物檢測上的缺陷。

3? 燃料的種類及燃燒產生的廢棄物

目前，我國大部分內燃機汽車使用化石能源燃燒獲得能量，化石資源在燃燒的過程中，會產生大量的大氣污染物，經排氣管直接排出。而且，根據汽車燃料類型的不同，所排放的污染物組成也不同。當汽車的燃料類型為化石燃料時，經排氣管排出的廢氣主要以一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、氧氣、氮氣等等。其中的部分排放物會對人體健康產生不良影響。當燃料類型為壓縮天然氣時，壓縮天然氣的主要化學組成為甲烷、乙烷、丙烷以及重質碳氫化合物。這種汽車燃料在燃燒的過程中產生的污染物相對較少，主要為少量的二氧化碳以及微量一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化合物。使用液化石油氣作為燃料的汽車，該燃料熱值高，雜質少，污染物質也相對較少。

4? 檢測制度的建立和發展現狀

4.1 常用的汽車排氣污染物檢測方法

4.1.1 雙怠速檢測法

怠速工況是發動機的一種無負載狀態穩定轉速工況。雙怠速檢測法就是在汽車發動機處于兩種規定的轉速無負載運轉時，進行汽車排氣污染物的檢測的一種方法。當發動機處于無負載運作的狀態時，也就是離合器置于結合位置，同時汽車變速器置于空檔，如果汽車為自動擋，此時變速器應放置為P檔或停車檔。第一個工況為怠速速工況，這種狀態下就是加速踏板處于完全松開的位置，轉速工況為車輛出廠所規定的數值。另一工況為高怠速工況，就是控制加速踏板的開啟角度，將發動機的轉速控制在需要的轉速（即GB18285-2018標準規定的輕型車高怠速轉速為2500±200r/min，重型車高帶速為1800±200r/min），由測試系統自動對檢測尾氣中的各項廢氣濃度進行分析，以高怠速工況的λ值，高、低怠速工況的HC及CO取值階段的平均濃度值判斷排氣污染物是否超標。雙怠速法檢測時為車輛靜止檢測操作較為簡單，但是不能很好的模擬發動機道路行駛時的工作狀況。

4.1.2 簡易瞬態工況檢測法

使用簡易瞬態工況檢測法，被測車輛需要按照指標中規定的車速在底盤測功機上運轉。大多數情況下都是由驅動輪帶動滾筒進行轉動，并通過模擬車輛在行駛過程中遇見的阻力，確保被測車輛在運轉的過程中承擔一定的阻力，以規定的車速完成檢測。由于本方法在瞬態工況法基礎上對設備、儀器進行了簡化，試驗時間也縮短很多，因此被稱為“簡易瞬態工況法”。

在簡易瞬態工況法檢測時，完成整個195s的道路工況模擬，使用五氣分析儀及NOX轉化爐取得的尾氣濃度與流量分析儀測得的稀釋尾氣體積再進行修正后得到最后的檢測過程中的排放物質量。在使用簡易瞬態工況法對車輛進行檢驗時，相對雙怠速法而言，對車輛的技術要求相對較高，一些車輛主動控制系統不能解除的車輛及全時四驅、適時四驅等一些不適宜使用測功機檢測的車輛都不能使用簡易瞬態工況法進行檢測，否則會有損壞車輛的風險。簡易瞬態工況法能模擬發動機在道路行駛時的發動機工況，而且整個檢測區間發動機轉速不高，不能檢測發動機高速運轉時工況。使用簡易工況法得到的檢測數據項，主要由綜合數據，環境數據以及簡易瞬態工況數據等數據組成。綜合數據包括檢查的日期，檢測的時間，檢測站和檢測員的相關信息被測車輛種類以及車輛的相關信息等數據所成。環境數據則是被測車輛運行的濕度，溫度以及大氣壓力等數據，同時環境數據也會作為基礎數據對檢驗檢測的值進行修正，使檢測結果更精準。

4.1.3 自由加速煙度檢測法

自由加速煙度檢測法是一種適用于柴油發動機的汽車排氣污染物檢測方法。指的是柴油汽車的發動機從怠速狀態加速到發動機額定轉速或斷油轉速（即最大供油量）的最大轉速，此時松開油門使汽車正?；謴椭恋∷贍顟B的工況。使用自由加速煙度檢測法時，必須要將油門踏板在1s內踩至極限位置使發動機達到額定轉速或斷油轉速，并確保在松開踏板前發動機已經達到額定轉速，此時對排氣的煙度數值進行檢測（重復測量三次），對三次的檢測結果取算術平均值作為最終測量結果。自由加速煙度檢測法是目前使用的柴油發動機檢測方法的一種，具有時間短，流程簡單，設備價格低廉等優點。但也存在著一定的缺陷，主要表現在自由加速煙度檢測法的自由加速工況是處于無負荷狀態，很難反映真實行駛過程中的行駛情況。而且檢測過程中被測車輛排放的黑煙高峰段與抽機泵采樣階段一致性較低，這就可能導致檢測的結果會高于實際，對于未進行車輛預熱和車況較差的車輛容易造成發動機故障或損壞。而且人為因素對檢測結果的影響較大，駕駛員的誤操作對結果會產生一定的影響。

4.1.4 加載減速法

加載減速法是另一種適用于柴油發動機的汽車排氣污染物檢測方法，此方法對車輛發動機有更高的要求，而且對車輛的變速箱和傳動部分也有極高的要求。使用加載減速法檢測時將車輛驅動輪置于測功機上，取得最大發動機轉速后由低檔位到高檔位進行加檔同時保證使用每個檔位時保持油門開度最大使發動機達到最大供油量，選擇車速最接近70km/h的最低檔位保持油門開度最大，測功機自動進行檢測，確定最大輪邊功率，當最大輪邊功率確定后進行VelMaxHP和80%VelMaxHP點兩個速度段的檢測，最后將兩個速度段測到的光吸收系數k、VelMaxHP點輪邊功率以及80%VelMaxHP點的NOX作為檢測結果。加載減速法對車輛的綜合技術性能要求較高，檢測過程中測功機進行模擬車輛載重情況，且檢測全程保持油門開度最大使發動機達到最大供油量，真實的模擬了載重汽車行駛工況，但此方法對車況稍差的車輛或年限稍長車輛因高速載重行駛有造成車輛損壞的風險。

4.2 汽車排氣污染物檢測方法的選擇及指標項的確認

《柴油車污染物排放限值及測量方法（自由加速法及加載減速法）》（GB3847-2018）、《汽油車污染物排放限值及測量方法（雙怠速法及簡易工況法）（GB18285-2018）》是我國目前現行的汽車排氣污染物的檢測標準。我國地域廣大，地區間的經濟發展程度存在明顯不均，道路狀況也不一樣，因此各地要因地制宜的選擇合適的方法進行汽車排氣污染物的檢測工作，并且在此基礎之上確認地方的檢測方法和監控方案，就目前而言國內大部分地區均采用簡易工況法（如四川使用簡易工況法的簡易瞬態工況法）及加載減速法進行汽車排氣污染物的檢測，不能使用工況法檢測的則采用雙怠速法或自由加速法進行檢測。在進行檢測的過程中不可以對同一車型使用不同的檢測方法，應采用首次檢測的方法進行檢測，確保檢測的連續性。

4.3 提高汽車排氣污染物檢測的主要措施

提高檢測人員的專業素養：人為因素是影響檢測結果的重要因素，檢測人員的專業素養直接影響著機動車檢驗檢測工作的正常開展。因此，必須定期組織檢測人員進行系統化的技術培訓和道德培訓及考核，不斷提高技術人員的專業素養和責任意識，確保檢測人員的職業水準符合要求

加大檢測設備的自查力度：為了保障檢測設備的可用性和運行穩定性，自查主要以計算機軟件為輔，人工檢測為主的方式，機構必須按照要求對檢驗設備進行自查，并采用計算機軟件對檢測的過程進行控制和記錄，檢測結果要及時進行歸檔，以備后期查驗。對于在檢測過程中出現指標不合格的設備，必須立即進行檢修或更換，保障汽車排氣檢測結果的可靠性和科學性。

加大檢驗質量監管力度：目前隨著民間資本的大量涌入，各地機動車檢測機構數量迅速增加，有的區、縣同時營業的達到4、5家檢測機構，同時由于國家政策進一步便民使檢測量銳減。不少機構為“保量增收”想方設法的提高檢驗合格率，讓一大部分的不合格車輛變成合格車輛，這部分車輛給環境保護及治理帶來了不利的影響。同時由于機動車檢驗機構數量劇增，各地域形成了不同情況的惡性競爭，不少機構通過降低價格、降低檢驗檢驗質量的方式投入競爭，也進一步讓整個機動車檢測行業陷入不能良性發展的局面，由此而見科學的監管、高技術人員的勘察、抽查、嚴厲打擊弄虛作假的機構，清除一批不合格的檢驗機構才能促進機動車檢驗行業可持續發展。

5? 結束語

在推動經濟發展的同時，必須要提高大氣環境監測的質量，汽車排氣污染物作為較大污染源，車輛發動機技術狀況嚴重威脅大氣環境質量，完善現有汽車排氣檢測體系中的不足，學習外國先進經驗，結合實際情況應用到實踐之中。確保整個汽車排氣檢測體系高效可行，可以讓監測人員結合汽車排氣污染物檢測情況了解到大氣污染的實際情況，對造成大氣污染的原因進行分析，為環境治理工作的正常開展奠定堅實的基礎。貫徹落實科學發展觀，推動經濟發展與環境保護工作的共同進步。

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