遥感法与稳态工况法尾气排放对比研究

张聪 徐宇涵

摘要：对100辆点燃式发动机在用汽油车进行遥感法和稳态工况法尾气排放对比实验。结果表明，三次遥感超标车辆遥感平均值与该车稳态工况值有线性关系。通过对稳态工况值（y）对遥感三次超标平均值（x）进行拟合分析，得到CO的拟合方程为y=-2.376x+1.028，NO的拟合方程为y=0.203x+0.794。两种方法建立的统一关系，对机动车污染有效控制和管理提供理论依据和数据支持。

Abstract： A comparison experiment of exhaust emission between remote sensing method and steady-state operating method was carried out on 100 gasoline engines in use. The results show that the remote sensing average value of the three remote sensing over-standard vehicles has a linear relationship with the vehicle's steady-state operating value. By fitting the steady-state operating value （y） to the remote sensing average of three over-standards （x）， the fitting equation of CO is y=-2.376x+1.028， and the fitting equation of NO is y=0.203x+ 0.794. The unified relationship established by the two methods provides theoretical basis and data support for the effective control and management of motor vehicle pollution.

关键词：遥感值;稳态工况法;机动车;尾气污染

Key words： remote sensing value;steady-state working method;motor vehicle;exhaust pollution

0  引言

近年来，全国机動车保有量迅猛增长，到2017年的时候，全国机动车保有量达到3.10亿辆，汽车保有量达到2.17亿辆[1]。根据相关机构的数据表明：在2017年全国机动车四项污染物总排放量初步核算为4359.7万吨，其中CO为3327.3万吨，HC为407.1万吨，NOx为574.3万吨，PM为50.9万吨，汽车尾气排放的CO和HC占大气污染该类别污染物排放的80%以上，NOx和PM占比更是超过90%[2]。由此可见机动车尾气成为城市空气质量安全的重要威胁[3]，机动车尾气排放污染物主要成分为CO、NO、HC和成分复杂的颗粒物，对人体的危害尤其严重[4]。

目前国内常用的点燃式在用机动车尾气检测方法包括遥感和稳态工况法等测试方法[5]，遥感法目前能在0.7秒内检测出机动车排放污染物，检测效率高，不需要大的检测场地，但是测试结果的重复性和精度较差。稳态工况法在车辆定期年审的时候采用，检测精度和可重复性较好，但是检测过程较为麻烦，不能动态监测机动车日常排放。由此可见，探索两种方法测试数值的内在联系，对城市机动车污染防治具有重大意义[6]。

笔者募集100辆点燃式发动机车辆进行尾气遥感法和稳态工况法对比实验，分析两种检测方法的最佳配合使用方法，为城市机动车尾气污染防治提供理论依据。

1  测试实验

1.1 测试仪器

遥感法尾气浓度采用安徽宝龙环保科技有限公司生产的BDH-1Z型尾气遥测仪在车辆行驶过程中测试，其试验测量整体布置如图1所示。其中，CO和NO使用可调谐二极管激光吸收光谱法检测[7]（《引用“遥感法与高怠速法尾气排放状况对照检测试验研究”》）;稳态工况法尾气浓度采用SZHS-3000C-ASM-LD尾气分析仪在车辆年检中进行测量，CO和NO都采用不分光红外吸收光谱法[8]。检测设备和检测过程符合国家和计量检定规程的规定。

1.2 测试车辆

募集100辆点燃式发动机在用汽车作为实验车辆，本次测试车辆的基本情况见表1。

1.3 测试方法

稳态工况法和遥感法测试的环境条件如表2。稳态工况法测试地点选择在合肥市某机动车检测服务有限公司。

2  结果与分析

2.1 测试结果统计

经过一段时间跟踪测量，表3 为测试结果统计。

发现遥感三次超标车跟工况法检测超标车有相关性，所以选取遥感三次都超标的车辆，再跟这些车辆的工况法检测结果进行比对，结果如表4。

由于遥感法HC与工况法HC检测标定物不一致，遥测法测HC标定物为丙烷，稳态工况法测HC标定物为1，3丁二烯，两种方法标定物不同，相关性较差，所以不纳入统计分析[9]。

2.2 CO曲线拟合

在IBM SPSS软件中，分别以各车辆NO和CO等检测指标的稳态工况值（y）对遥感三次超标平均值（x）做曲线拟合，结果如图2。可以看出遥感三次超标车辆，CO值在0.01～9.21%范围内与工况法检测值成正比，CO模型汇总和参数估计值如表5所列。曲线拟合方程为：y=-2.376x+1.028，R2为0.971，拟合结果显著。

其中因变量为稳态工况法CO，自变量为三次遥感超标CO平均值。

2.3 NO曲线拟合

同理，NO模型汇总和参数估计值如表6所列，NO曲线拟合方程为y=0.203x+0.794，R2为0.994，拟合结果显，如图3所示。

其中，因变量为稳态工况法NO，自变量为三次遥感超标NO平均值。

3  结论

经过本文实验验证，可以根据三次遥感超标车辆CO、NO遥测值与稳态工况法值间的线性关系，实现两种方法的统一，可以为高污染车辆筛选、污染车限行、区域排比等方面提供技术支持，应用前景广阔。①发现遥感一次超标与工况法一次超标的车辆无相关性，遥感三次超标车跟工况法检测超标车有相关性;②遥感三次超标车辆的CO遥测值在0.01～9.21%范围内与稳态工况法CO值成正比，曲线拟合方程为y=-2.376x+1.028;③遥感三次超标车辆的NO遥测值在2×10-6～2590×10-6范围内与稳态工况法NO值成正比，曲线拟合方程为y=0.203x+0.794;④遥测法和稳态工况法在HC检测时选取的标定物质不一致，所以遥测法与工况法HC的相关性较差。

参考文献：

[1]刘世伟.国Ⅵ排放后处理系统性能研究[D].山东大学，2019.

[2]肖遥.柴油机尾气SCR系统的尿素喷射流场特性与防结晶设计分析研究[D].华中科技大学，2019.

[3]郝吉明，吴烨，傅立.北京机动车污染分担率的研究[J].环境科学研究，2001，22（5）：1-2.

[4]王玮，叶慧海，李玉华，等.谭裕隧道CO、SO2和NOx排放因子研究[J].环境科学研究，2001，14（4）：5-8.

[5]邓顺熙，陈洁，李百川.中国城市道路机动车CO、HC和NOx排放因子确定[J].中国环境科学，2000，20（1）：82-85.

[6]蒋宇红，陈桂珠.汽车排放检测新技术研究[J].中国环境监测，2004，20（1）：240-27.

[7]周賢杰，周贤波，邹敏，李新宇.遥感法与高怠速法尾气排放状况对照检测试验研究[J].中国环境监测，2011，27（05）：82-85.

[8]杨坤.太原市机动车尾气环保监控系统设计与实现[D].大连：大连理工大学硕士论文，2015.

[9]刘娟，张健，刘登国，等.上海市在用机动车组成结构及其污染排放分担率研究报告[R].上海：上海市环境监测中心，2010.