关于汽车排放检测技术研究综述

2019-01-18何毅波

装备制造技术 2019年4期

何毅波，陈乾

（1.东风柳州汽车有限公司，广西柳州545006；2.广西壮族自治区汽车拖拉机研究所有限公司，广西柳州545006）

0 引言

随着我国经济的迅猛发展，人们对于机动车的需求逐年上升，机动车的拥有量也在急剧增加，由此带来的环境问题不容小觑。据不完全统计，2012年初，全国范围内的机动车保有量达到3亿，汽车则占据了大半，可以推断出，在此后相当长的一段时间内我国的机动车拥有量将会以一种超速的状态持续增长，这就导致汽车尾气污染物问题日益严重，应该被环境保护部门提上管理日程。要想严格控制汽车尾气的排放污染，就要建立更加先进的机动车尾气排放检测技术，简易工况法这一新型技术在治理污染问题时表现出了自己强大的功能，检测效果远远好于传统的怠速法检测效果，不断推进该项技术研究的进展，提升该技术的应用效果，不仅可以改进传统汽车尾气监测技术的不足，还可以有效地改进汽车尾气排放带来的环境问题，为汽车行业的发展具有一定的建设性价值。

1 国内外机动车尾气的排放标准

国际上机动车尾气排放具体的体系分布在美国、欧洲和日本三个区域，各自有各自的排放标准，相对来说，美国对于尾气排放的要求是最最严格的。根据车况进行排放标准的选择是我国目前的做法，由于与欧洲机动车车况十分相似，所以我国的法律法规与欧洲的机动车排放法律大同小异。自工业革命结束以来，尽管物质生活得到极大水平的提高，但是科技发展带来的环境污染问题也非常严重，尤其是空气污染几乎殃及整个欧洲。欧洲的大多数国家因此出台了许多应对污染问题的法律制度，20世纪60年代末，瑞典等一些国家出台了机动车怠速排放法律，对机动车怠速的HC和CO进行了有关限制排放，此后几年出台的几项排放标准在1992年也都开始投入使用，最新的一项限制标准对所有的污染物都有严格的限制。同欧洲的一些发达国家比较，中国的尾气排放制度历史较晚，技术也较差，在20世纪90年代末颁布的控制标准才达到国外70年代的水准，尽管起步很晚，发展也比较缓慢，但是由于我国的科学家孜孜不倦，兢兢业业，仍拥有了一套相对完善的机动车尾气排放标准体系。

2 对于简易工况法检测技术分析

2.1 对简易工况法检测技术的具体研究

简易工况法检测技术是由美国于1994年研发的一项机动车尾气排放检测工艺，它将机器设备、电子技术和计算机网络技术融为一体，经过了美国权威机构的官方认证并且投入到应用中受到了广泛认可。这项技术目前已被美国广泛使用，欧洲的一些国家也逐渐开始应用简易工况法。

2.2 简易工况法检测技术的分类

简易工况法检测技术分为稳态加速模拟工况、瞬态加载工况和简单质量检测三种工序[1]。稳态加速模拟工况可以较高比例辨别高排放量动车；瞬态加载工况是指车辆预计工况符合实际工况的情况下，将汽车尾气排放量进行主动收集，进而得出尾气的质量排放，于稳态检测方式而言，提供的CO、HC、NOX数值更为准确真实，更加具有权威性。简易质量测试Vmas（IG240）较为新型，对汽车尾气的密度和流动量可以实时监测，可以获得较为精确的车辆污染物排放质量。

2.3 简易工况检测技术的优点

传统的怠速方法和双怠速方法在对汽车尾气排放检测时，只能做到对CO和HC的检测，还是在没有负载的情况下进行操作的，随着技术的发展，比如电控汽油喷射加三元催化器，一般的检测方法并不能准确得到车辆的排放设备工作参数和具体工作状况，污染物的检测效果只有在固定的负载和车速之下才能显现出来。简易工况法就可以轻松做到这一目标，它可以检测出车辆尾气排放控制系统中的问题，就可以达到对机动车尾气排放监控的目标。

2.4 简易工况法技术的特征

简易工况法技术有以下特点：

（1）工作过程中通过模拟汽车行驶路段的路况进行污染物的质量测定。

（2）可以准确检测出传统方法无法检测的NOX污染物。

（3）汽车排放的所有污染物的密度和具体流量也可以检测出来。

（4）简易工况法可以将各种细微的数据放大，检测出的问题数量远远高于传统的怠速法数量，且准确性也非常高，避免了不必要的事故产生，减低事故成本。

（5）结合了权威的技术和保证措施，使得检测结果科学合理，还可以达到更为经济的修理效果。

2.5 简易工况法的具体检测配置

该装置主要由底盘测功机、汽车尾气分析仪和电脑控制系统三个部分构成[2]。底盘测功机属于两轮驱动式多曲线底盘测功机；辅助的装备是风冷电涡流功率吸收装备和惯量模拟装置；汽车尾气分析仪具有主动收集、整合分析处理、自主记录汽车尾气的排放浓度和排放量的特点。而电脑控制系统可以利用文档和图片打印的方式进行传递，具有讯息传递的特点。

3 对于双怠速法的分析

双怠速指的是机动车发动机在没有负载的工作状态下，使用不分光外计算法和电化学电池法结合，检测怠速和高怠速运行时的污染物排放浓度，怠速是机动车发动机工作时候并没有负载，离合器处于接合的位置，而变速器在空挡和P档的位置，油门踏板则是松开的状态。此种检测方法归为无负载检测方式的一种，检测成本低廉，装备操作简单，检测方式较容易操作，运用的对象较为广泛，但是有一项缺点，就是不能对NOX进行检测，一些简单的工况可以检测，复杂的则不能反映汽车实际运行排放量，在大范围的高排放汽车行业不能很好应用，存在着一定的局限性。

4 对于加载减速工况法的分析

加载减速工况法在模拟汽车负载工作时候较为常见，它是对柴油车排尾气可见污染物进行测量，具体方式是在多个负载工况地点进行烟度的检测，最大功率点算其一，其次是最大功率相应转动速度的90%转速点和最大功率对应转速的80%转速地点。检测设备包括底盘测功机和机动车发动机转动速率传感器等，整体受中央控制系统的控制，柴油车的尾气排放水准较为真实地显露出来，可以及时检测出高排放量的污染巨大的车辆，降低汽车尾气污染程度。

5 对于自由加速法的分析

自由加速法是一种直接从怠速状况下飙升到高速空载转速的状况进行污染物排放量的检测方法，尽管在机动车有负载时比较难反映出来，但是由于具体操作简易科学的优点，成本较为低廉和易于携带的多重优势，被广泛运用到机动车尾气检测行业里。

结合以上几种的汽车排放检测技术分析可以得出，在对机动车尾气检测时要结合具体车况进行检测技术的合理选择，做到成本合理的同时，还要保证结果的准确真实性[3]。比如在检测点燃式轻型汽油车时采取简易工况法，重型汽油车利用双怠速法检测，加载减速工况方法则适用于一些压燃式轻型汽油车的检测，压燃式重型汽油车采取自由加速方法，综上所述，各种检测方法各有千秋，各自适用于不同类型的车辆，检测部门结合实际情况进行选择即可。

6 机动车尾气遥测技术

机动车尾气遥测技术具有检测过程简便、检测消费成本低廉、检测时间较短的优点，并且还不会对交通造成干扰，是一种切实可行的尾气检测技术。它运用光吸收的物理原理（光源发射器把光源直接投射到道路的反光镜，经由反光镜反射到检测器之中，机动车行驶过光线，尾气污染物就会对各种类型的光波进行吸收），由于频率不一样，吸收的程度也不一样，光谱变化就可以展示出污染物的排放浓度。例如，拿二氧化碳作为依据，有关气体一氧化碳、一氧化氮的浓度比例就可以得出各种尾气污染排放物的浓度数据。机动车尾气遥测设备包括汽车尾气排放处理系统、行驶情况测量系统、机动车车牌信号记载系统和数据整理显示系统四个部分。遥测技术已经在国际受到了广泛应用，近些年来，我国的许多重点城市都已经把这项技术应用到机动车尾气排放检测工作之中，北京就是其中的主力部分，是我国对遥测技术应用最好的城市，于21世纪初就开展了遥测技术的研究工作，前期的工作中心是数据整合分析，对各方面的数据进行了详细的科学实验，后期技术逐渐走向成熟，也在实际工作中取得了很大成效，2011年出台了专门的柴油汽车尾气测量方法，明确把遥测技术运用到检测之中，使得不合格的高排放量污染汽车受到处罚。

7 对于我国当前机动车尾气排放控制方法的相关建议

第一，完善机动车尾气排放的国际标准。和国际的尾气排放标准相比，我国的排放标准比较低，导致了一些不法车辆有机可乘。标准宽松就会导致排放量检测漏洞，再加上油质的区域性差异，排气状况的区别，更增加了管理难度，我国有关监管部门应该依据国家的基本国情进行自主的修订机动车尾气排放标准，增强执行能力，防止意外情况发生。

第二，引进一些更为先进的检测方法，充分发挥积累的技术经验，加强环保机构组织对新型检测方法的使用力度，大面积推广新型检测技术，行业之间还可以进行经验教训交流。

第三，加强对相关检测人员的职业道德教育。相关部门在进行检测工作时，除了加强对机械设备的检测之外，还应该注意对检测人员的道德教育，因为相关检测人员与操作方法息息相关。相关的检测人员由于技术技能不足，无法对检测结果做出准确判断。还有一些检测员缺乏专业的道德素养，在面对人情原因时容易作假，这大大影响了检测结果的准确性。所以环保检测部门应该要对相关的检测人员进行技术方面的培训和道德素养方面的教育，并对他们的工作进行定期指导和监督，制定出操作的规范制度，让每个检测员有规可依，使得检测事故的发生率大大降低。

第四，大力推广发展尾气遥测技术。机动车尾气遥测技术优点较多，并且成本较低，符合时代发展的要求，国家应该出台相关的倡导政策，大力推广遥测技术的实施，鼓励相关部门对这些技术的研发，争取促成一个较为完善的汽车尾气排放控制体系，切实解决环境污染的严峻问题，解决民生问题。