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浅析机动车尾气排放检测方法


浅析机动车尾气排放检测方法

摘要: 中国是世界上人口最多的国家, 对各种物资的需求量也高出其它许多国家。 随着我国经济、 工业和国民生产、 生活水平的大幅度提高、 机动车保有量的激增, 机动车尾气排放也成为我国大中城市空气污染的主要来源。 这一现象在体现了在 国力增强的同时,也带来了不可忽视的环境污染隐患!因此,加强、加大力度治 理机动车尾气污染已是势在必行,改变观念、重视源头机动车检测和源头监督管 理更是治标治本的根本方针。

关键字、关键词:机动车
,前

尾气检验

源头管理

污染



随着机动车保有量逐年增加,机动车尾气排放对大气环境的影响越来越严重,机 动车尾气污染已经成为影响城市空气质量的重要因素。为应对这一状况,国家先 后出台了多个相关标准,对机动车尾气排放限值做出明确要求,对那些尾气排放 不达标的车辆不允许其上路行驶。为对机动车尾气排放做出科学、准确的检测, 严格控制机动车尾气排放,进一步加大机动车污染治理力度,必须加强对在用机 动车排气污染的检测。 当前,由于国内外汽车燃料资源的日益减少、经济节能和低碳环保的倡导, 世界各国都在致力于新能源汽车的发展,包括有:混合动力汽车(HEV)、纯 电动汽车(BEV)、燃料电池汽车(FCEV)、氢发动机汽车以及燃气汽车、醇醚 汽车等等。尽管其低碳、节能、环保和近似的零污染,但皆因其动力传递效率 低而未被广泛推广使用,而传统的汽油机和柴油机由于其动力大、良好的燃油经 济性,在中国乃至世界范围内得到越来越广泛的应用。 汽车排放的尾气中含有多种有害物质:如一氧化碳(CO)被人体吸人后,致使人 体缺氧,抑制思考,使人反应迟钝,引起头痛、头晕、呕吐等中毒症状,严重时 可能会导致人死亡;虽然碳氢化合物(HC)只有在含量相当高的情况下才会对人

体产生影响,一般情况下对人的作用不是很明显,但它是产生光化学烟雾的重要 成分;氮氧化物(HC)是一种褐色的有刺鼻气味的气体,它进人人体肺泡后形成 亚硝酸和硝酸,对肺组织产生剧烈的刺激作用,亚硝酸盐则能与人体内血红蛋白 结合,形成变性血红蛋白,可在一定程度上造成人体缺氧;二氧化碳(CO2)对 人体无直接危害,但大气中的二氧化碳(CO2)大幅度增加,会导致大气的温室 效应;炭烟不仅影响道路上的能见度,并因为含有少量的带有特殊异味的乙醛, 能引起人们恶心和头晕,对人体的呼吸系统有害,而且炭烟粒的空隙中往往吸附 着二氧化硫(SO2)和有致癌作用的多环芳香烃等。因此各国对在用汽车的尾气排 放都有较严格的控制,尾气排放的检测方法也在不断地完善之中。 所以,汽车尾气排放在检测过程中也就更加彰显出至关重要的因素,而在检测过 程中一些不达标的车辆,也逐渐滋生了部分检测人员和车主相互依托、互相作弊 的现象,其不合格排放也就势必构成对大气污染的严重威胁。因此,加强大气污 染治理力度、 强化机动机车尾气检测源头监督管理也成为各级领导当前工作的重 中之重。

目前国际上汽车排放法规主要分为三大体系,即美国排放法规、欧洲排放法 规和日本排放法规, 其他各国基本上是按照或参考这三大体系来制定本国的排放 法规,我国主要参照的是欧洲排放法规。 本文将介绍我国常用的几种在用汽车尾气排放检测方法,并分析其特点、利 弊,现就汽油车和柴油车的检测方法做如下论述。

一、汽油车尾气排放检测方法 目前汽油车常用的尾气检测方法主要有:单怠速法、双怠速法、稳态工况检 测法和简易瞬态工况法。单怠速法由于操作简单,检测数据限值较高已被淘汰; 双怠速法存在检测达标标准相对较宽;仅检测一氧化碳和碳氢化合物两种污染 物,检测数据准确率低;检测数据容易篡改,造成不公正等三大弊端。“稳态工 况检测法”从运转循环来看只有较低速度的等速运动,和实际情况还有较大的差 异,比如不能反应减速、怠速、加速等工况下的排放情况,而测量结果的表示和 “双怠速法”也相同,排量大的车排放的污染物总质量要比排量小的车大,对环

境的污染也越严重。因此,汽车的排放是否合格在一定程度上有失公正。“简易 瞬态工况法”,比“双怠速法”和“稳态工况检测法”更具科学性,检测数据更 真实,是目前世界上最先进的机动车尾气检测技术。 1、双怠速检测方法 双怠速检测是指汽车在空挡条件下,加油至高速和低速时检测污染物的方法。根 据两个工况的排放状况能够基本反映车辆排放状况, 根据高怠速时的过量空气系 数能够基本判断燃料控制情况。而且,国家标准中有相关的完整规定。 若为多排气管时,取各排气管测量结果的算术平均值作为测量结果。 若车辆排气管长度小于测量深度时,应使用排气加长管。 对于单一燃料汽车,仅按燃用气体燃料进行排放检测;对于两用燃料汽车,要求 对两种燃料分别进行排放检测。 2、简易瞬态工况法 简易瞬态工况法的设备主要包括:底盘测功机、排气取样系统、五气分析仪、气 体流量分析仪和自动检测控制系统。 (1)简易瞬态法是一种带负荷的测试方法,其检测结果能良好地反映车辆在道 路上的实际排放状况,是科学、先进、实用的检测方法。与上述的双怠速检测方 法相比,具有误判率较低,能有效防止调校作弊行为,同时也能对汽车的氮氧化 物排放进行检测,可为在用车监管提供更加科学、客观的依据 (2)简易瞬态法的测量结果为汽车单位行驶里程的污染物排放量(测量结果单 位为g/km),有利于机动车排放因子的计算,以及建立机动车排放清单,有利于 对机动车排气污染物实施总量控制。 (3)“简易工况法”检测是模拟汽车上路时有负荷的检测,涵盖加速、减速、 等速、怠速等各种工况过程,如实反映车辆实际行驶时的尾气排放特征;由于瞬 态工况能够克服其它检测方法不能检测电喷车氧传感器故障, 从而增加了尾气排 污缺陷的检测;能检测一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物三种污染物。“简易工 况法”的实行,使机动车尾气由静态检测上升为动态检测,可以保证机动车尾气 排放始终处于合理的水平,从而有效地控制机动车尾气污染,加速淘汰尾气严重

超标的老旧车辆。同时,可以及时发现尾气排放状况不佳的车辆,使其相关部件

得到维修、清洗、更换或正确调整,从而使车辆恢复正常工作状态,更加有效地 控制机动车对环境的污染。 二、柴油车尾气排放检测方法 九十年代初期, 我国所执行的在 “用柴油车排放标准为GB14761.6-1993 《柴 油车自由加速烟度排放标准》”,相应的测试方法为“GB/T3846-1993《柴油 车自由加速烟度的测量(滤纸烟度法)》”。现行的国家标准是由国家环境保护 总局2005年3月2日批准,2005年5月30日发布,2005年7月1日实施的GB3847-2005 《车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法》。新实 施的国家标准对使用各类压燃式发动的机动车排放规定了新要求和限值, 为上路 机动车合格排放提供了有效有力的依据。 当前柴油车尾气排放的检测方法主要有:自由加速法、柴油车加载减速 LUGDOWN法等。 自由加速法包括“滤纸烟度法”和“不透光烟度法”。 1、滤纸烟度法 滤纸式烟度法指柴油发动机处于怠速、将油门迅速踏到底,维持4s后松开。在该 工况下,从排气管抽取规定长度的排气柱所含的碳烟,用光电法确定清洁滤纸染 黑的程度。 “滤纸烟度法” 适应于自1995年7月1日起至2001年9月30日期间生产的在用汽车, 所测得的烟度值应不大于4.5Rb。 2、不透光烟度法 不透光烟度法是指被测气体封闭在一个内表面不反光的容器内。 不透光烟度 计的显示仪表有两种计量单位,一种为绝对光吸收系数单位,从0 到趋于∞ (m-1);另一种为不透光度的线性分度单位,从0 到100%。两种计量单位的量 程,均应以光全通过时为0,全遮挡时为满量程。 “不透光烟度法” 适应于自2001年10月1日起至GB3847-2005实施之日生产的汽 车, 按要求进行自由加速试验, 所测得的排气光吸收系数不应大于以下数值: ―― 自然吸气式:2.5m-1;――涡轮增压式:3.0 m-1。

3、自由加速法的利弊端

(1)自由加速烟度测试优点是该方法具有检测操作简便易行、测试仪器价格便 宜和便于携带、以及检测时间短等优点,广泛应用与柴油车的年检、路检。 (2) 滤纸式烟度计的灵敏度不高,只能检测采样时间内排气烟度的平均值,烟度 中的水分不能太大,不能检测蓝烟、白烟及油雾等 (3)自由加速法在操作时,“将油门踏板迅速踏到底”中速度与力度的掌握不 同,“维持 4s 后松开”中时间长短的掌握,使得测量的不确定性较大,重复性 差。 (4) 自由加速不带负荷,不是汽车行驶的真实工况,也不是汽车短时间停驶维 持怠速的工况。 (5) 有时会出现冒黑烟和抽气泵开始抽气的时间不同步的现象, 这时测不到最 大烟度值。 3、柴油车加载减速LUGDOWN法 “加载减速LUGDOWN法”来自香港。香港环保署于2000年6月颁布了修订后的 柴油车加载减速排放限值和测量方法, 对柴油车分为5.5t以下级和5.5t以上级两 个级别。是一种带负荷的测试方法,其检测结果能良好地反映车辆在道路上的实 际排放状况,是科学、先进、实用的检测方法。和“自由加速法”检测方法相比, 具有误判率较低,能有效防止调校作弊行为,同时也能对汽车的烟度排放进行检 测,可为在用车上路达标排放提供更加科学、客观的依据, “加载减速 LUGDOWN 法”在 3 个加载工况点测试烟度。3 个测量点分别是最 大功率点, 最大功率对应转速的 90%转速点和最大功率对应转速的 80%转速点。 测试时将采样探头插入机动车排气管中,插入深度不得低于 400mm。接好不 透光烟度仪。测试数据包括轮边功率、发动机转速和排气烟度。只有轮边最大功 率、 发动机转速范围和 3 个工况点测得的光吸收系数 k 或烟度值均满足标准限值, 排放测试才判定为合格。 测试设备主要包括底盘测功机、不透光烟度计和发动机转速计,由计算机控 制系统集中控制。底盘测功机主要由滚筒、功率吸收单元(PAU)、惯量模拟装 置等组成。不透光烟度计采用分流式内置不透光测量的原理。

由于测试和数据采集是完全自动的,不透光烟度计需满足以下技术要求:采 样速率-不透光度仪的采样频率为每秒至少 10 次;数据通讯-不透光度仪须配 备与测功机控制单元的数据采集方式兼容的数据传输装置。 控制系统测功机应配备自动控制模块来进行烟度测试。 控制模块的软件应能直接 控制不透光烟度计和转速传感器,自动完成测试程序。加载减速测试一般应在2 分钟内完成,最长不能超过3分钟。 控制模块通过监控下述参数来完成测试规程和数据采集:车辆行驶速度,测功机 的吸收功率,发动机转速和排气烟度。控制模块应配备实时显示器,显示发动机 转速及相应的吸收功率。

结 束 语

随着我国经济的不断发展,汽车尾气对大气的污染和治理已经成为人民和政府共同面临 的挑战。为治理大气污染,我国政府已先后颁布了多项法律法规及相关的治理办法,以法律 为依据,有效地实现汽车尾气排放的控制与管理。 我们多年来采用的汽油车怠速法和

柴油车滤纸烟度法虽然简便易行,检测成本低,但其控制排放污染的成效是很不 理想的。预计今后相当长的一段时问内机动车将保持较高速度的增长,随着汽车 保有量的高速增长,汽车尾气排放的污染也急剧增加,继续采用这种方法显然已 不能适应形势的需要, 而采用国外先进的工况法(即上述有负荷的检测方法)已是 大势所趋,这些检测方法已被列入最新的国家标准之中。在政府的领导下,各大企
业积极响应,向社会提供高效低耗、低排放的环保车型,提供高品质的燃油、燃气,提供高 效耐用的尾气净化产品。 这是相关企业提高自身竞争力的重要途径, 也是相关企业为防治汽 车尾气污染应尽的职责和贡献。同时,人们应该遵守各项规章制度,节能减排,用自己的行 动,保护自己赖以生存的自然环境,这样才能成为最终的受益者。我国幅员辽阔,沿海、

内陆、高原地区的地理环境差异过大,经济发展也不平衡,所以我们必须科学地 分析本地区的实际情况, 既考虑到检测的科学性、 先进性, 执行国家标准的同时, 与已颁布并实施“地方标准”的地区也要灵活的结合“地标”执行检测,同时还 要考虑顾及检测成本和车主的承受能力,采用适宜的检测方法。随着排放标准越 来越规范和严格,对排放检测也提出了新的挑战和要求。我国作为一个排放标准 实施比较晚的国家,虽然经过了 20 多年的发展,但我们仍然还有很多不完善的 地方,离欧美国家还有很大的差距。在检测技术上还需下更多的功夫,让那些不 达标的汽车永远离开我们的视线,保证我们有一个良好的生存环境。

参考文献: [1] GB 18285-21305,点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法(双怠 速法及简易工况法). [M].北京:中国环境科学出版社,2005. [2] GB 3847-2005,车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及 测量方法. [M].北京:中国环境科学出版社,2005. [3] 郝吉明等. 城市机动车排放污染控制[M]. 北京: 中国环境科学出版社, 2001. [4] 刘美生.我国机动车性能检测的现状与发展[J].中国测试技术,2005.


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