我国汽车尾气的排放控制策略、治理思路及相关故障诊断

◆文/北京 葛蕴珊 王凯明

一、我国推行I/M制度的意义

1.I/M的定义

I是英文inspection的简称，表示检测、检查；M是英文maintenace的简称，表示保养、维护。所以I/M是指定期检测并维护以保证车辆始终处于良好工作状态，特别是排放状态的一种制度。

2.实行I/M制度的意义

从20世纪50年代，因汽车排放导致的大气污染事件—“洛杉矶光化学烟雾事件”开始，世界各国对因汽车排放导致的大气污染高度重视，并不断颁布了日益严格的汽车排放污染物控制法规。一般来讲，从汽车生产到使用，划分为售前和售后两个阶段，所以各国的法规也相应分为新车排放法规和在用车排放法规两部分。从国外，特别是美国的经验来看，注重新车出厂时的标准和要求只是一个方面，它仅解决了“上游”的问题，但“下游”的售后领域，在用车辆由于各方面因素的变化和随着使用里程的增加，不可避免地会出现一些问题(包括故障和正常部件老化带来的变化)，有可能导致排放污染物增加并超出相关限值。此外，符合不同排放标准的在用车数量(保有量)远超过当年新售出的车辆(这些当年新售出的车辆满足当时最新的排放法规)，而那些车龄较长的在用车单车排放量却远高于新投入使用的在用车的排放量。所以，对数量庞大的在用车排放污染物的控制就成为防止大气污染的一个极为重要的方面。大量的调查和实践证明，采用I/M制度是能以最低成本达到最佳效果控制汽车尾气排放的一种方法。

二、我国机动车尾气排放治理现状

1.“上游”治理情况

从“上游”来看，我国对新生产汽车采用了不同的排放控制标准，目前针对全国范围内的汽柴油乘用车实施的是中国第五阶段排放标准。我国对汽车产品采用的是准入制(或认证制)，即汽车在上市销售前必须按照国家规定，由第三方完成相关试验测试(包括排放污染物测试)，满足相关要求后上报管理部门获批销售目录(即取得销售资格)。送检实验车辆通常是汽车生产企业精心准备的，但制造商在大批量生产时，由于配套企业的管理等问题，生产过程可能出现漏洞，从而导致批量生产产品的一致性不满足要求(比如劣质部件混入、排放耐久性降低等)，这类事件已有先例，管理部门对此也有相关的规定和例行检查，并对违规者采取了一定的处罚措施。

2.“下游”治理情况

从“下游”来看，个别机动车使用者，特别是某些营运车辆不能完全按规定进行检测和维护，为降低使用和维修成本，甚至会擅自拆除或更改车辆排放控制装置或部分系统。部分车主或营运者即使发现与汽车尾气排放相关的故障灯点亮，只要不影响车辆的使用，也不会主动去维护或修理，但为了通过周期检查(包括安检和排放检查)，通过其他作弊手段暂时降低车辆排放，这也催生了维修业采用非法手段为此类车辆进行改动或改装的行为。在有些机动车检测场周边也不乏这类的街边维修店(有些甚至都没有合法的营业资质)和“车虫”，帮助有此类需求的车主和营运者作弊。主流媒体也多次曝光过该类事件，北京也曾对此进行了大力整顿，并采用了一些行之有效的技术手段遏制这类违法行为的泛滥，取得了一定的效果。从全国范围来看，虽然这种作弊行为并不少见，但已引起国家有关部门的高度重视，正在加大力度推进督查、问责和整治。

三、汽车尾气排放治理的基本思路

汽车尾气排放的治理看起来仅是检测和维修的事，但实际上是一个系统工程。它涉及政策、法规和相关标准的制定及贯彻，相关管理机构的设立、维修市场的管理、维修技术和配件的普及市场的监督管理与处罚等多个方面。因此需要政府多个相关部门的协同共管，并采取更科学合理的检测和监督方式才可能产生最佳效果。

1.法规与标准的制定

首先需要制定相关法规和标准，我国已经制定并颁布了对新车从国一至国六的各个阶段的标准，各省也根据本省的实际情况制定了在用车排放标准。已经实施的在用车排放检测方法主要包括遥感测量(主要针对路上行驶的车辆，也就是加强路检)和定期的周期检测(包括安检和排放检测)，俗称年检。根据机动车的排放特点和大气污染的控制需求，汽油车的排放检测方式已经从双怠速法发展为简易工况法，加强了对NOx的控制。柴油车从简单的自由加速时烟度检测发展到简易工况法(加载减速法)，检测柴油车在最大载荷工况下的炭烟(颗粒物)排放，根据大气污染控制的需要，正在修订的在用柴油车标准中已加入NOx的检测。

2.车载诊断系统的应用

早期的车载诊断系统(也被称为OBD-I)是随着发动机电子控制系统的发展而诞生的，它是汽车制造商为方便诊断发动机管理系统出现的故障，判定并由此记录相关故障码，便于维修人员快速准确进行维修而设计的。由于各制造商的发动机控制软件不同，通信协议不同，不同车辆都需要各自专用的诊断仪和配套软件。美国EPA(环境保护署)为加强对汽车尾气排放物的控制和监管，在车载诊断系统的基础上，于1996年正式颁布并实施了OBD-II(车载诊断系统)的标准和相关技术要求。欧洲也随后颁布了类似的标准(EOBD)。在标准中对涉及汽车尾气排放物的监测内容、方式、通信协议、数据连接口(DLC)安装位置和PIN脚使用、故障码定义以及故障指示灯(MIL)等内容都进行了详尽规定。特别要强调的是，该系统不仅可侦测和判断已发生的故障，还能侦测和判断与排放可能超过标准要求相关的故障(包括性能参数的偏移)。另一个强制性的要求是该系统必须可使用市场上可购买到的通用型诊断仪进行检测，这就统一了标准要求并开放了影响排放的故障检测通道，最大范围地扩大了监督、检测和维修的便捷性，经验表明这是一种方便和有效的方式。随着汽车技术的发展，车载诊断系统也在不断发展和完善。除了侦测和判定方式、故障码的扩充(如合理性的判定等)和更清晰的定义等变化外，为了更方便准确地监测，还增加了排放控制系统监测频次的要求。我们可通过这一手段的运用更快捷地发现车辆故障和作弊行为。

四、汽车尾气排放超标故障的诊断思路

1.汽车尾气排放超标故障的诊断流程

汽车有害污染物排放超标实际上是排放相关系统故障(包括潜在的故障)的反映。因此其诊断思路与汽车其他故障的诊断和维修思路原则上是一样的，只是涉及的内容和重点不同，一般维修流程如下：

①客户询问和确认故障(陈述、检测场检测单和相关验证资料，必要时陪同试车)；

②车辆初步检测(检查故障码、冻结帧等数据，必要时进行驱动测试)；

③根据掌握的知识和经验(必要时查阅相关技术资料)做出初步判断(故障码内容、定义、故障范围、可能故障点等)；

④验证上述判断，用合适的仪器设备，按照相关知识和维修手册(结构、位置、PIN脚、范围值等)进行准确测量，根据测量结果证实或推翻之前的判断；

⑤根据最终的正确结果制定维修方案(供客户选择，并向其耐心解释)；

⑥进行维修；

⑦重新检测和路试确认修复效果。

2.汽车尾气排放控制策略的要点

通常大多数人认为，尾气的检测就是为验车达标。其实从另一个角度讲，尾气的检测和分析也是发动机故障诊断的重要手段。因为发动机在设计时综合考虑了动力性、经济性和尾气排放的要求，所以如果汽车污染物排放不达标，甚至存储了故障码，也会影响发动机的动力性和经济性。车辆的排气状态可以反映发动机的燃烧状态，因此维修人员需要加强对尾气与燃烧关系的认识和对尾气与控制策略关系的理解。

在尾气排放物控制的内容中，应注意的几个重点是(汽油机和柴油机而有所不同)：

①空燃比(λ)的监测与控制系统；

②燃油蒸发的监测和控制系统；

③曲轴箱通风的监测和控制系统；

④废气再循环(EGR)的监测和控制系统；

⑤催化转化器(CAT)效率的监测和控制系统；

⑥NOx排放的监测和控制系统；

⑦颗粒捕集器状态和再生的监测和控制系统；

⑧可选择性催化转化器(SCR-俗称尿素罐)的监测和控制系统。

(注：具体技术细节这里不再赘述，有兴趣者可参考相关技术资料)。

五、汽油车和柴油车尾气排放控制措施的区别

对于汽油车与柴油车，由于燃烧方式和燃料不同，导致主要尾气排放物的特点也不同，因此对尾气排放物的控制措施也有所不同 。

1.汽油车的尾气排放物及治理措施

汽油车的尾气排放物主要有：CO、HC、NOx、PM，相应采用的技术措施有：O2S(氧传感器)+CAT(三元催化转化器)、EGR(排气再循环)、EVAP(燃油蒸发控制系统)、曲轴箱通风、GPF(汽油机颗粒捕集器-直喷汽油车颗粒控制技术)。

2.柴油车的尾气排放物及治理措施

柴油车的主要尾气排放物有：CO、HC、NOx、PM、SO2。相应采用的技术措施有：DOC(氧化型催化转化器)、NOx传感器+存储式NOx催化转化器或SCR(选择性催化还原技术)及温度传感器、EGR(排气再循环，+中冷)、DPF(柴油车颗粒捕集器) 。

六、汽柴油品质对汽车尾气排放的影响

燃油的品质不仅影响燃烧的质量，从而影响排放，而且还会影响新的排放技术的应用和车辆的可靠性，造成维修费用和使用成本的增加。

汽油中影响汽车尾气排放的主要指标有：硫含量、辛烷值、清洁度、胶质含量、蒸发特性等 。

柴油中影响汽车尾气排放的主要指标有：十六烷值、清洁度、水含量、蜡质含量、 硫含量等。

七、汽车尾气排放检测所用到的主要仪器设备

汽车检测站等相关机构需要根据国家和当地的排放控制标准，选择适当的尾气排放的检测设备。至少需要的设备有：

①尾气分析仪(汽油车辆用，至少是4气)和烟度计(柴油车辆用)；

②通用型故障诊断仪(Scan tool)；

③万用表和示波器；

④简易工况排放检测设备。

八、加强汽车尾气的检测和监管

被检测车辆、尾气分析仪(烟度计)等采样系统、底盘测功机、计算机(数据处理用)、环境站和人为操作是在双怠速尾气检测和简易工况尾气检测过程中可能影响检测结果真实性的几个要素，这其中的任一个环节出现问题(包含人为作弊)都可能影响检测结果。现列举常见的作弊手段供业内人员辨识。

1.检测前对被检测车辆作弊

(1)汽油车

①租借催化转化器；

②切断水温传感器；

③非正规调整空燃比；

④非正常调整点火提前角；

⑤油箱中加入乙醇等含氧燃料；

⑥给发动机浇冷水，强制降温等(可减少NOx的排放)。

(2)柴油车

①减少供油量，俗称锁油；

②制作假的车辆铭牌，修改发动机功率，转速参数；

③加装所谓“神器”，实际上是采用虚假信号(如温度、氧含量、Nox浓度等)，欺骗控制系统；

④在平常使用时断开后处理系统(如DPF、SCR等)，检测时恢复，检测后又断开。

2.在分析仪上常用的作弊方法

(1)汽油车

真加载，假尾气，采用替车检测(不合格车辆在检测线上检测，分析仪取样管取的数据为另一辆合格车的尾气数据)。这种方式有两种方法，一种是利用Y型取样管作弊，另一种是检测室内检测用分析仪的取样管被掉包。

(2)柴油车

①真加载，假尾气，采用替车检测(即不合格车在检测线上检测，烟度计取得的是另一辆合格车的烟度数据)。其方法是只需将检测室内接入检测系统的检测用烟度计连线被另外一套同规格的烟度计及连线取代。

②烟度计风扇停转，减少进入烟度计的烟气流量，烟度减少。

3.测功机上作弊的方法

(1)汽油车

假加载，真尾气，当不合格车在检测线上检测时，通过在测功机力传感器上施加外力或通过某种手段不加载，以达到给被检测车辆减少加载的目的，从而降低被检测车辆的NOx数值。

(2)柴油车

假加载，真尾气，不合格车在检测线上检测时，通过在测功机力传感器上施加外力或通过某种手段不加载，以达到给被检测车辆减少加载的目的，从而降低被检测车辆的烟度数据。

4.取样系统作弊的方法

(1)汽油车

在分析仪内人为制造泄露，造成检测数值偏低。

(2)柴油车

①堵采样管，使大部分烟气不能进入烟度计，降低烟度测量值；

②把烟度计取样管内壁弄湿，使大部分烟气附着在取样管内壁，不能进入烟度计，降低烟度测量值；

③断开或虚接烟度计与采样管之间的连接管路，使大部分烟气不能进入烟度计，降低烟度值。

5.在检测设备的计算机上作弊的方法

这种方法需要基于两个条件，首先是检测软件的安全性能、保密性能不好；其次是操作的人要具备一定的电脑操作基础。方法是断网检测，修改数据后联网上传数据，改变加载值，使用错误或虚假环境站数据，影响修正结果。

6.检测人员在检测过程中人为操作油门影响检测数据

(1)汽油车

检测人员通过检测时抖动油门踏板使车辆NOx数据达标。

(2)柴油车

①降低功率、转速输入参数，使限值降低。

②检测时，检测人员在功率允许范围内(眼睛盯住曲线)，油门踏板不踩到底，以降低烟度的数据。

综上所述，法规和标准制定后，其执行情况将直接影响尾气治理的成效，因此采用科学手段加强监管，严厉惩处检测作弊，才能真正发挥实施I/M制度的作用。