浅析GB 18285—2018中HC残留量检查的测试原理

昆山五人行汽车检测技术服务有限公司 钟仕钰

山东新凌志检测技术有限公司 梁 超

泰州市东环机动车检测有限公司 吴 干

《汽油车污染物排放限值及测量方法（双怠速法及简易工况法）》（GB 18285—2018）中HC残留量检查是指，汽油车（含其他装用点燃式发动机的汽车）在进行工况法检测前的设备自检，其目的是为了保证排放检验的公平性与准确性，使车辆进行尾气排放检验时，检测数据不受上一辆车排放污染物的影响。调查发现，很多检测程序对此检查的取样判定方式是多种多样的，在理解上也存在较大差异（图1、图2分别为HC残留量检查软件设置错误和正确时的系统界面显示），为此，本文以稳态工况法为例，对HC残留量检查作一个简要说明，以便大家更好地理解HC残留量检查的测试原理。

图1 HC残留量检查软件设置错误时的系统界面显示（截屏）

图2 HC残留量检查软件设置正确时的系统界面显示（截屏）

GB 18285—2018中B.5.2.6.4规定，在取样系统通过HC残留量检查后，才允许排放检测系统进入测试程序。HC残留量不应超过7×10-6（正己烷），或检查结果为负值应锁止分析仪，中止测试程序，对分析仪进行重新标定、检查或维修，对正常的取样系统进行的HC残留量检查时间应不超过120 s。标准中此处提到了HC残留量检查的限值及检查时间要求，检查时间不超过120 s，这里面包含了分析仪3个指令动作步骤，即零点校正（简称“调零”）、环境空气测定及背景空气测定。此外，HC残留量不是单单通过测试得来的，而是通过测试加计算得到的。

（1）零点校正。应采用标准的零空气（简称“零气”）或零空气发生器净化过的空气进行排气分析仪的零点校正和氧传感器的量距点校正。用于校正的零空气，其纯度应满足GB 18285—2018中BB.2的规定（O2=20.8%；HC＜1×10-6THC；CO＜1×10-6；CO2＜2×10-6；NO＜1×10-6；其余为N2，纯度为99.99%）。按照GB 18285—2018要求，这一步骤必须要使用符合要求的零空气从排气分析仪后方的零气端口（图3）进入，对排气分析仪进行零点校正，确保零位准确，否则进行下一步骤的“环境空气测定”就没有意义。根据调查了解，目前不少检验机构还是用空气代替零空气进行分析仪的零点校正，因为空气零点校正和环境空气测定所用的都是车间环境空气，并从排气分析仪环境空气端口（图3）进入，属于同一气源，环境空气值即为分析仪零位点，如此理论上环境空气测定是没有值的。另外，有些软件程序把零点校正步骤放到背景空气测定之后去做，如此则未能正确理解环境空气测定的前提意义。

图3 排气分析仪后方的进气端口

（2）环境空气测定。将经过颗粒物过滤器过滤的环境空气从取样泵之前，取样探头、取样管、气/水分离器之后的部位（即图3中的环境空气端口）送入排气分析仪，由排气分析仪测量并记录5种气体的浓度，但不需要进行校正。注意测定的路线，记录气体浓度，此浓度值不作为合格与否的判定。

（3）背景空气测定。从取样探头抽取环境空气，由排气分析仪测量并记录5种气体的浓度，用于确定背景空气的污染物水平和HC残留量。如果背景空气中3种气体中的任何一种浓度绝对值超出规定值，即HC≥15×10-6，或CO≥0.02%，或NO≥5×10-6；或者取样系统内的HC残留浓度超过7×10-6，或为负值，系统应自动锁止，不允许继续进行排放测试，应对分析仪重新进行检查和校准，直至上述条件均得到满足。

据笔者观察所知，不少检测程序容易将背景空气测试的HC值与HC残留量测试值混淆，且有不少软件设置背景空气测定时间为2 s左右，抽样气体从取样探头端进入到排气分析仪测量平台（图4）需要时间，即总管路响应时间，整个管路a的长度通常约为7 m（标准要求的管路长度≤7.5 m），显然2 s的背景空气测定时间是不符合测试要求的。

图4 背景空气测定时气体的流向

在此处，HC有两个判定限值，一个是≥15×10-6，另外一个是＞7×10-6，两者不可以混淆。前面3个参数的锁止判定，包括HC≥15×10-6，是GB 18285—2018新增加的要求，但这不矛盾。查看背景空气测定和环境空气测定时气体进入排气分析仪的路线，就能够发现不同。背景空气测定直接从取样探头抽样气，排气分析仪显示值则直接与背景空气限值（HC≥15×10-6，或CO≥0.02%，或NO≥5×10-6） 进行比较并判定。而HC残留量实则是取样探头、取样管、气/水分离器等内部HC残留吸附值，需要用背景空气测定值减去环境空气测定记录值，即

观察它们的取样测试路径，不难理解，HC残留量不应为负值（因为两个自然数相加减去其中一个自然数，必然是大于或等于0）。

例1，一辆轻型普通货车，在进行稳态工况法测试前，排气分析仪自检界面如图5所示。其中，环境空气测定步骤测得HC=0，CO=0，NO=0；背景空气测定步骤测得HC=6×10-6，CO=0，NO=0。

图5 稳态工况法测试前分析仪自检界面（截屏）

根据上述背景空气的判定要求，判定背景空气测定合格。根据公式（1），HC残留量=6×10-6-0=6×10-6<7×10-6，由此判定HC残留量合格。

例2，同上车，排气分析仪自检时，环境空气测定步骤测得HC=3×10-6，CO=0，NO=0；背景空气测定步骤测得HC=12×10-6，CO=0.01%，NO=6×10-6。

根据上述背景空气的判定要求，判定背景空气测定不合格。根据公式（1），HC残留量=12×10-6-3×10-6=9×10-6>7×10-6，由此判定HC残留量不合格。

HC残留量为排气分析仪取样管长期抽测机动车尾气积累吸附在取样管壁上的HC残留物，存在吸收与释放的现象，检测时释放的量则需要在可控量范围内。标准增加了背景空气测定的判定要求，在此可把HC残留量检查与零点校正、环境空气测定及背景空气测定看成一个连贯有序的检查步骤，从而科学有效地控制了车间空气污染物和分析仪取样管内HC残留的影响，使检验结论更加准确与公正。