I/M 制度檢測(cè)方法對(duì)在用車排放控制的影響

莫森泉

（廣東汽車檢測(cè)中心有限公司 廣東佛山 528061）

I/M 制度檢測(cè)方法對(duì)在用車排放控制的影響

莫森泉

（廣東汽車檢測(cè)中心有限公司 廣東佛山 528061）

詳細(xì)闡述了I/M制度削減在用車尾氣排放的有效性和經(jīng)濟(jì)性，并對(duì)I/M制度常用的排放檢測(cè)方法進(jìn)行對(duì)比，數(shù)據(jù)表明VMAS瞬態(tài)加載法不僅成本低、檢測(cè)時(shí)間短，而且識(shí)別尾氣污染嚴(yán)重的車輛的準(zhǔn)確度非常高。另外，介紹了遙測(cè)法篩選高排放車輛和豁免清潔車輛的準(zhǔn)確率，推薦其作為現(xiàn)行I/M制度排放檢測(cè)方法的補(bǔ)充，從而更加有效地控制在用車的尾氣污染物排放。

I/M制度；排放；在用車

1 I/M制度概述

I/M制度是指在用車檢查與維護(hù)制度，被廣泛應(yīng)用于控制在用車的污染物排放，它是通過對(duì)在用車尾氣排放進(jìn)行檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)排放超標(biāo)的車輛，實(shí)施強(qiáng)制維護(hù)而使尾氣排放重新達(dá)標(biāo)。相對(duì)于傳統(tǒng)維護(hù)方法，數(shù)據(jù)管理對(duì)I/M制度的作用更重要。I/M制度的重點(diǎn)是通過調(diào)整排放超標(biāo)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸壓力、燃油空燃比和火花強(qiáng)度等，有效地控制燃料消耗量，使整車在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)改善車輛尾氣排放的目標(biāo)。

2 I/M制度的效益

車輛行駛里程的增加會(huì)導(dǎo)致污染物排放的惡化，研究[1]表明車輛污染物排放的體積分?jǐn)?shù)與車輛行駛里程是二次曲線的關(guān)系，特別是當(dāng)行駛里程超過30×104km后，各種污染物排放增加的幅度更明顯，以10×104km時(shí)的車輛的污染物排放量為基準(zhǔn)，70×104km時(shí)HC的排放平均值增加了30.94倍，NOx增加了18.79倍，CO增加了23.13倍。如果及時(shí)對(duì)車輛執(zhí)行I/M制度，能大幅降低污染物排放，提高排放檢測(cè)的通過率，研究發(fā)現(xiàn)對(duì)車輛執(zhí)行I/M制度后，轎車、大客車和大貨車低怠速下HC排放通過率提升至98%、99%和79%，維修保養(yǎng)前卻只有88%、58%和61%，高怠速下HC達(dá)標(biāo)率提升至98%、99%和99%，維修保養(yǎng)前卻只有90%、73%和82%，盡管小型車低怠速下HC排放通過率下降了7%，但高怠速下HC通過率增加了18%；轎車、小型車、大客車和大貨車低怠速下CO排放通過率提升至100%、100%、97%和99%，維修保養(yǎng)前卻只有65%、75%、59%和70%；高怠速下CO通過率提升至95%、100%、93%和97%，維修保養(yǎng)前卻只有62%、83%、78%和80%[2]。

圖1 各種車型維修保養(yǎng)前后怠速HC排放通過率

圖2 各種車型維修保養(yǎng)前后怠速CO排放通過率

常規(guī)的控制機(jī)動(dòng)車污染物排放的措施有：在用車改造、舊車強(qiáng)制淘汰、I/M制度和新車排放控制。研究[3]發(fā)現(xiàn)采用I/M制度削減每噸一氧化碳的成本為102元，是在用車改造費(fèi)用的22%、是舊車強(qiáng)制淘汰費(fèi)用的5%、是新車排放控制費(fèi)用的84%；削減每噸氮氧化物成本為2766元，是在用車改造費(fèi)用的15%、是舊車強(qiáng)制淘汰費(fèi)用的11%、是新車排放控制費(fèi)用的74%。因此I/M制度控制車輛污染物排放花費(fèi)的成本是最低的。

表1 各種排放控制措施削減成本對(duì)比單位：元/噸

3 國(guó)內(nèi)外I/M制度的發(fā)展及現(xiàn)狀

美國(guó)是全球較早研究和實(shí)施I/M制度的國(guó)家之一，為改善空氣質(zhì)量，1970年通過了《清潔空氣法》，設(shè)立環(huán)境保護(hù)局并開展I/M制度研究，1974年新澤西州最先開始實(shí)施I/M制度，執(zhí)行年檢制的怠速法的尾氣檢測(cè)，1977年對(duì)《空氣清潔法》進(jìn)行修正，要求空氣質(zhì)量差的地區(qū)推行I/M制度，1983年起多個(gè)州開始強(qiáng)制執(zhí)行I/M制度，1990年的《空氣清潔法》修正案制定了基本型和加強(qiáng)型兩種I/M制度，以適應(yīng)輕度污染地區(qū)和嚴(yán)重污染地區(qū)I/M制度的實(shí)施與推廣，2002年環(huán)保局出臺(tái)了《利用遙測(cè)進(jìn)行I/M制度效益評(píng)估的技術(shù)指南》，開始遙測(cè)法的探索研究[4]。

2003年國(guó)家環(huán)?？偩诸C發(fā)了簡(jiǎn)易工況檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)，山東省等作為第一批國(guó)家在用車I/M技術(shù)規(guī)范實(shí)施示范省市開始在用車I/M技術(shù)規(guī)范與管理體系研究及示范工作的嘗試，國(guó)家環(huán)?？偩?004年發(fā)布了《關(guān)于開展在用車I/M技術(shù)規(guī)范實(shí)施示范工作的通知》、2005年發(fā)布了《在用機(jī)動(dòng)車污染物排放檢測(cè)機(jī)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》，我國(guó)在用車I/M制度開始逐步推廣應(yīng)用。

作為試點(diǎn)之一的山東省，2006年12月出臺(tái)了《點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)輕型汽車排氣污染物排放限值（簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況法）》，規(guī)定采用簡(jiǎn)易工況法進(jìn)行輕型車排放檢驗(yàn)，并于2011年9月對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，提高車輛污染物的排放限值，同時(shí)出臺(tái)了《壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在用輕型汽車排氣煙度排放限值》，規(guī)定采用加載減速法來進(jìn)行壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車污染物的排放檢驗(yàn)。

2010年廣州市環(huán)保局等部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于實(shí)施機(jī)動(dòng)車排氣污染定期檢查與強(qiáng)制維護(hù)制度的通告》，實(shí)施機(jī)動(dòng)車排氣污染定期檢查與強(qiáng)制維護(hù)制度（簡(jiǎn)稱I/M制度），規(guī)定機(jī)動(dòng)車必須定期進(jìn)行排氣污染檢驗(yàn)，要求采用簡(jiǎn)易工況法替代雙怠速和自由加速工況法。

4 I/M制度排放檢測(cè)方法對(duì)比

怠速法、ASM穩(wěn)態(tài)加載加速模擬法、IM240瞬態(tài)加載法和VMAS瞬態(tài)加載法是現(xiàn)行I/M制度采用的主要檢測(cè)方法，各自的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

怠速法只能測(cè)試尾氣中的CO、HC、CO2濃度，檢測(cè)方法簡(jiǎn)單、費(fèi)用低、檢測(cè)時(shí)間短，對(duì)化油器車輛可以判斷出怠速可燃?xì)饣旌铣霈F(xiàn)的問題，但對(duì)采用電子燃油噴射系統(tǒng)和點(diǎn)火控制加三元催化轉(zhuǎn)化器等現(xiàn)行主流轎車，怠速法不能發(fā)現(xiàn)其傳感器故障或催化器失效的問題。

IM240瞬態(tài)加載法建立在FTP（美國(guó)聯(lián)邦測(cè)試）測(cè)試規(guī)程的前240s基礎(chǔ)上，包含了瞬態(tài)工況，IM240的檢測(cè)結(jié)果與FTP的檢測(cè)結(jié)果的相關(guān)性較好，3種污染物的相關(guān)因子分別為：HC為0.947，CO為0.918，NOx為0.843[5]，與FTP的測(cè)試結(jié)果相比，IM240對(duì)3種污染物的檢測(cè)結(jié)果的離散性很小，所以IM240的錯(cuò)判率較低。IM240檢測(cè)所用設(shè)備成本高，維保相對(duì)較復(fù)雜，檢測(cè)過程耗時(shí)較長(zhǎng)，而且對(duì)檢測(cè)人員的能力要求也較高。

為減少設(shè)備的投資和日常運(yùn)行成本，提升檢測(cè)效率，便于應(yīng)用推廣，出現(xiàn)了ASM穩(wěn)態(tài)加載加速模擬法，該方法儀器的成本和使用維護(hù)費(fèi)用低，只需利用在怠速法中廣泛使用的直接取樣濃度分析儀和底盤測(cè)功機(jī)，在一般的檢測(cè)和維修廠也可進(jìn)行檢測(cè)。ASM的檢測(cè)結(jié)果與FTP的結(jié)果相關(guān)性一般，3種污染物的相關(guān)因子分別為：HC 為 0.492，CO 為 0.435，NOx為 0.714[6]，新車排放檢測(cè)時(shí)ASM結(jié)果的相關(guān)性更差，誤判率偏高，特別是對(duì)使用電子燃油噴射系統(tǒng)和三元催化轉(zhuǎn)化器的汽車，誤判率最高時(shí)達(dá)到35%左右（假定IM240的準(zhǔn)確率為100%），ASM檢測(cè)方法還有一個(gè)缺點(diǎn)，其檢測(cè)結(jié)果所用的單位是排放濃度而不是排放質(zhì)量。

VMAS瞬態(tài)加載法的出現(xiàn)解決了ASM與FTP相關(guān)性差，IM240雖與FTP相關(guān)性好但成本太高但不利于廣泛應(yīng)用的問題，VMAS采用與IM240同樣的工況時(shí)，兩種方法得到的測(cè)試結(jié)果的相關(guān)性非常好，3種污染物的相關(guān)因子分別為：HC為0.93，CO為0.993，NOx為0.992[7]。

5 遙測(cè)法概述及其優(yōu)勢(shì)

汽車尾氣排放遙測(cè)技術(shù)的原理是車輛尾氣吸收了特定波長(zhǎng)的紫外線和紅外線后引起光譜變化，再由分析儀分析計(jì)算光譜的變化來獲得被檢車輛的尾氣排放濃度的。遙測(cè)技術(shù)起源于美國(guó)，新西蘭最先應(yīng)用遙感測(cè)試系統(tǒng)對(duì)在道路上行駛的汽車進(jìn)行排放監(jiān)測(cè)，其后美國(guó)、加拿大、墨西哥、日本、新加坡、澳大利亞、英國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣和香港等十幾個(gè)國(guó)家和地區(qū)陸續(xù)開始推廣使用[8]。

圖3 遙測(cè)法測(cè)量示意

研究[9]表明遙測(cè)結(jié)果CO＞2%vol或NOx＞1500ppm vol的車輛，只有12%-17%能通過ASM測(cè)量，遙測(cè)結(jié)果 CO＞2.5%vol或 HC＞600ppm vol或 NOx＞3600ppm vol的車輛，僅有5%通過ASM測(cè)量，因此遙測(cè)法篩選高排放車輛的準(zhǔn)確率很高。

研究[10]表明當(dāng)相連兩次遙測(cè)結(jié)果達(dá)到CO＜0.5%vol，HC＜200ppm vol，NOx＜1500ppm vol時(shí)，隨機(jī) IM240 復(fù)檢不通過率小于4%，因此遙測(cè)法對(duì)清潔車輛的判定也非常準(zhǔn)確。

遙測(cè)法的結(jié)果更真實(shí)的反映了汽車在道路上行駛的排放情況，具有方便、快捷及效率高的優(yōu)勢(shì)。

基于以上，遙測(cè)法可以作為I/M定檢檢測(cè)方法的補(bǔ)充，通過建立科學(xué)完備的數(shù)據(jù)通訊與監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，更有利于在用汽車尾氣排放的管理。

6 結(jié)論與展望

綜上所述，在實(shí)施I/M制度來控制在用車尾氣排放時(shí)，IM240瞬態(tài)加載法的檢測(cè)效果是最好的，但其成本高、檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，使其很難在實(shí)際中推廣應(yīng)用；而怠速法的檢測(cè)效果最差，應(yīng)該盡快由其它檢測(cè)方法取代。

逐步推廣使用VMAS瞬態(tài)加載法，可以更有效地識(shí)別高排放車輛，有效控制在用車尾氣排放。

有條件的地方推廣使用遙測(cè)法，作為VMAS瞬態(tài)加載法的補(bǔ)充，可及時(shí)識(shí)別排放惡化嚴(yán)重的車輛，強(qiáng)制對(duì)其進(jìn)行維護(hù)，從而更有利于控制在用車尾氣排放。

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[4]EPA420-B-04-010.Guidance on Use of Remote Sensing for E-valuation of I/M Program Performance[R].Washington D.C.,US EPA,2002

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[9]PeterMcClintock.RemoteSensingMeasurementsofReal World High ExhaustEmitters[R].http://crcao.com/reports/crcrp-2.pdf.(2003-11-12)[2015-06-25]

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莫森泉（1982-），男，廣東云浮人，碩士研究生，現(xiàn)就職于廣東汽車檢測(cè)中心有限公司從事汽車與發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)。