機(jī)動車排氣檢測領(lǐng)域遙測技術(shù)應(yīng)用研究

摘要：隨著我國機(jī)動車擁有量不斷增長，尾氣污染已成為大氣污染的重要因素。傳統(tǒng)的尾氣檢測方法已不能滿足時代的需求，因此出現(xiàn)了遙測法。本文在遙測法基本原理的基礎(chǔ)上，介紹了遙測法的測試條件和應(yīng)用，并給出了幾個排放污染的重要因素及其試驗(yàn)數(shù)據(jù)。為遙測技術(shù)在排氣檢測領(lǐng)域的應(yīng)用提供了參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)動車；排氣檢測；遙測技術(shù)

中圖分類號：X51 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2017）04-0135-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.04.064

Abstract： With the increasing number of motor vehicles in China， exhaust pollution has become an important factor in air pollution. The traditional method of exhaust gas detection can not meet the needs of the times， so there is a telemetry method. Based on the basic principle of telemetry， this paper introduces the test conditions and application of telemetry method， and gives some important factors and test data of emission pollution. Which provides a reference for telemetry technology in the field of exhaust detection.

Key words：Motor vehicle；Exhaust detection；Telemetry technology

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，社會上的機(jī)動車數(shù)量也在急劇增長，在當(dāng)前環(huán)境形勢惡劣的背景下，機(jī)動車排氣污染作為城市大氣污染的關(guān)鍵因素，已越來越受到政府和人們的關(guān)注。機(jī)動車尾氣檢測與排放控制成為一項(xiàng)長期而艱巨的任務(wù)。

1 我國尾氣污染及檢測技術(shù)現(xiàn)狀分析

我國的機(jī)動車排氣檢測技術(shù)發(fā)展較晚，應(yīng)用前期主要采用傳統(tǒng)的怠速法、自由加速煙度法等進(jìn)行排氣檢測，但隨著機(jī)動車數(shù)量的日益增加，這些方法在檢測速度、檢測效果和檢測成本上都已不能滿足社會發(fā)展的需求。于是逐步開始引入了國外先進(jìn)的機(jī)動車排氣遙測技術(shù)。目前我國已形成許多汽車排氣檢測的地方標(biāo)準(zhǔn)。

機(jī)動車排氣遙測技術(shù)的先進(jìn)之外在于，它能夠在不影響正常交通秩序的情況下對汽車尾氣中的主要污染物濃度進(jìn)行快速檢測，效率極高。當(dāng)然，遙測技術(shù)有其自身的局限性，例如對道路情況、車輛行駛工況、氣象條件等因素都有較理想的要求，否則會影響其檢測的精度。

2 遙測法的基本原理

機(jī)動車排氣遙測系統(tǒng)是一個綜合性的大型系統(tǒng)，由排氣分析系統(tǒng)、電子照相系統(tǒng)、車輛識別系統(tǒng)、速度檢測系統(tǒng)、氣象監(jiān)控系統(tǒng)、主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等眾多子系統(tǒng)構(gòu)成。首先，遙測系統(tǒng)的光源通電發(fā)出紅外和紫外波段的強(qiáng)激光束，通過道路對面的反射鏡反射回設(shè)備的檢波單元，在空氣質(zhì)量良好的條件下，檢波單元幾乎能接收到發(fā)射光譜的所有成份。當(dāng)?shù)缆飞嫌熊囕v穿行時，其排出的尾氣將會吸收紅外激光的部分光譜，采集設(shè)備將反射光譜數(shù)據(jù)收集后傳入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行分析計(jì)算，即可得出此時空氣中CO、CO2、HC及NOx的實(shí)時濃度。

實(shí)際上，汽尾氣排出后，會立即受到空氣流動的影響而得到不同程度的擴(kuò)散。因此，如果按上述過程對空氣中的污染物進(jìn)行直接測量，將會造成嚴(yán)重的誤差，現(xiàn)實(shí)中的遙測設(shè)備實(shí)際上是利用CO2作為參比氣體對各種排氣污染物進(jìn)行相對測量的。下面從數(shù)學(xué)的角度對遙測法的原理進(jìn)行定性分析。假設(shè)QCQ、QHC、QNO分別為污染物CO、HC、NOx對CO2濃度的比率，則有：

相關(guān)研究表明，在給定排氣煙羽的條件下，QCO、QHC、QNO是相對保持穩(wěn)定的，受氣流的擴(kuò)散和稀釋作用不明顯。基于此，如果能夠在極短的時間內(nèi)對排氣煙羽進(jìn)行多次重復(fù)測量，就可以計(jì)算出CO、HC、NOx的濃度與CO2濃度之比，從而推算出QCO、QHC、QNO的值。而作為參考量的CO2濃度則是通過碳平衡法來確定的，其理論公式為：

由（式1）可知，各污染物的排放濃度為：

CO% = QCO×CO2%，HC% = QHC×CO2%，NO% = QNO×CO2% （式3）

由上面的分析不難發(fā)現(xiàn)，遙測系統(tǒng)所測量的實(shí)際上是污染物的相對濃度，而不是絕對濃度。

3 測試條件分析

3.1 環(huán)境條件

作為一種非接觸式測量方式，機(jī)動車排氣遙測法檢測受環(huán)境的影響非常大，特別是極端天氣，如雨雪、霧霾、沙塵等，會對測量結(jié)果造成重大誤差。DB44/T 594-2009（以廣州市地方標(biāo)準(zhǔn)[1]為例）規(guī)定的環(huán)境條件有：（1）風(fēng)速不能持續(xù)超過 10m/s；（2）環(huán)境溫度在 5～45℃范圍內(nèi)；（3）相對濕度小于 80%。

3.2 路面條件和行駛工況

汽車排氣情況與其行駛狀態(tài)有直接關(guān)系，例如下坡路段會使車輛負(fù)荷不準(zhǔn)確，拐彎路段的車輛負(fù)荷不穩(wěn)定。因此遙測應(yīng)選擇在路面平坦的路段進(jìn)行，且有小幅上坡路面為佳。DB44/T 594-2009（以廣州市地方標(biāo)準(zhǔn)為例）規(guī)定測量道路應(yīng)為單車道行駛，且兩輛車先后通過測試點(diǎn)的時間不小于1s。

4 排氣遙測技術(shù)應(yīng)用分析

排氣遙測技術(shù)的研究對于交通管理部門、氣象部門和汽車制造商都有著重要的指導(dǎo)意義。通過大量的遙測試驗(yàn)采集數(shù)據(jù)，可以為相關(guān)領(lǐng)域的工作和研究提供非常有價值的數(shù)據(jù)參考。本文主要給出幾項(xiàng)常用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

4.1 車輛供油方式對排放污染的影響

表1是文獻(xiàn)[2]給出的根據(jù)車輛供油方式進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果。結(jié)果表明，化油式供油車輛的遙測污染物均值明顯比電噴式車輛高，其中CO排放均值達(dá)到電噴車輛的2倍，而HC排放均值更是達(dá)到了電噴車輛的3.5倍?？梢姡妵姽┯头绞捷^化油式供油方式環(huán)保。

4.2 車輛新舊程度對排放污染的影響

表2是文獻(xiàn)[2]給出的車輛新舊程度對排放污染[3]均值統(tǒng)數(shù)據(jù)。由表2可以發(fā)現(xiàn)，車輛越老舊，其污染越嚴(yán)重；這不但與車輛長期使用所造成的性能損失有關(guān)，也與當(dāng)時汽車生產(chǎn)水平有直接的關(guān)系。而近十年來的汽車其污染程度明顯較低，這一方面是由于車輛使用年限不長，性能保持良好，另一方面，現(xiàn)代汽車制造水平已有質(zhì)的飛越，使污染量大大降低。

4.3 車輛行駛里程排放狀況分析

表3是文獻(xiàn)[2]給出的不同累計(jì)行駛里程車輛的遙測污染物均值統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。由表3數(shù)據(jù)可知，隨著車輛行駛里程的增加，其排放污染也隨之加重。這主要是由于發(fā)動機(jī)性能損耗造成的。

5 結(jié)論

機(jī)動車排氣檢測遙測法一種非接觸式測量手段，具有速度快、效率高、操作簡便等特點(diǎn)。遙測法的檢測精度需要一定的條件來保證，包括環(huán)境條件、路面條件和行駛工況、檢測項(xiàng)目及污染物限值。本文研究表明，電噴供油方式較化油式供油方式更環(huán)保；車輛越老舊其污染越嚴(yán)重；排放污染程度隨著車輛行駛里程的增加而增加。排氣遙測技術(shù)[4]的研究可為相關(guān)領(lǐng)域的工作提供非常有價值的參考。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：杜俊毅（1991-），男，土家族，研究生，助理工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測。