汽油車穩(wěn)態(tài)工況法缺點(diǎn)解析

張安忠

摘 要：筆者結(jié)合自身工作實(shí)踐，對(duì)汽油車目前普遍使用的穩(wěn)態(tài)工況尾氣檢測(cè)方法檢測(cè)原理、檢測(cè)流程進(jìn)行了論述，對(duì)其缺點(diǎn)進(jìn)行了分析和歸納，提出了改進(jìn)建議。希望建立更為先進(jìn)、科學(xué)的汽油車排氣檢驗(yàn)檢測(cè)方法，為汽油車排氣檢測(cè)監(jiān)管提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：汽油車;穩(wěn)態(tài)工況法;解析

2018年底，全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)3.27億輛，其中汽車2.4億輛，比2017年增加2285萬輛，增長(zhǎng)10.51%。隨著人們生活水平的快速提高，汽車數(shù)量還將逐年增加。研究、建立和使用更為先進(jìn)、科學(xué)的汽油車排氣檢驗(yàn)檢測(cè)方法，準(zhǔn)確識(shí)別和篩選出高排放高污染車輛，為生態(tài)環(huán)境部門準(zhǔn)確掌握汽油車污染物排放情況、行使行政決策提供技術(shù)依據(jù)是當(dāng)前技術(shù)工作者亟待解決的課題。

一、汽油車檢測(cè)方法概述

目前，汽油車最常用的排氣檢驗(yàn)檢測(cè)方法主要有雙怠速法、穩(wěn)態(tài)工況檢測(cè)法和道路遙感檢測(cè)法三種。雙怠速法檢測(cè)成本低，操作維護(hù)簡(jiǎn)便，使用范圍廣，設(shè)定的排放限值較松，且僅檢測(cè)尾氣中的CO和HC兩種污染物，準(zhǔn)確率低，檢測(cè)結(jié)果容易篡改，能檢測(cè)無負(fù)荷狀態(tài)下的排氣情況。道路遙感檢測(cè)法對(duì)測(cè)量環(huán)境和工況的要求過于苛刻，單車重復(fù)性差，存在無效數(shù)據(jù)，對(duì)HC無法檢測(cè)，僅用于篩選高排放和清潔車輛，遙感檢測(cè)數(shù)據(jù)不能作為判定超標(biāo)排放的直接依據(jù)，還需標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)站進(jìn)行最終確定。雙怠速法和遙感監(jiān)測(cè)法大多用于監(jiān)督抽測(cè)。因而穩(wěn)態(tài)工況法屬于有負(fù)荷檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果更能接近實(shí)際排放，因具有設(shè)備成本低、測(cè)量穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、能夠較好的代表車輛真實(shí)排放狀況，能檢測(cè)CO、NO和HC等優(yōu)點(diǎn)，已在全國(guó)范圍內(nèi)普遍被使用。

二、穩(wěn)態(tài)工況法檢測(cè)的基本原理及流程

（一）基本原理

將經(jīng)預(yù)熱的汽油車置于底盤測(cè)功機(jī)上，使待檢車輛的驅(qū)動(dòng)輪與滾筒保持貼合，然后按系統(tǒng)提示車速在底盤測(cè)功機(jī)上模擬“道路”行駛，此時(shí)底盤測(cè)功機(jī)會(huì)根據(jù)所檢測(cè)車輛的報(bào)檢信息參數(shù)加載一定的功率到測(cè)功機(jī)上，期間驅(qū)動(dòng)輪需保持固定車速“行駛”，以此模擬汽車實(shí)際行駛工況。同時(shí)，尾氣采樣分析裝置采集尾氣，分析出尾氣中相關(guān)污染物的排放濃度。汽油車尾氣CO、HC采用不分光紅外法（NDIR）測(cè)量，NO的測(cè)量采用電化法。

（二）檢測(cè)流程

可見，在底盤測(cè)功機(jī)上的測(cè)試運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)由ASM5025和ASM2540兩個(gè)工況組成，每個(gè)工況進(jìn)行測(cè)試前均經(jīng)過一個(gè)快速檢查工況測(cè)試過程。

1.ASM5025工況

經(jīng)預(yù)熱后的車輛，加速至25km/h，然后系統(tǒng)根據(jù)測(cè)試車輛基準(zhǔn)質(zhì)量自動(dòng)向車輛驅(qū)動(dòng)輪加載功率，期間車輛需穩(wěn)定在25±2.0km/h范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，待車速穩(wěn)定后控速5s，開始自動(dòng)計(jì)時(shí)t=0s，系統(tǒng)根據(jù)分析儀的響應(yīng)時(shí)間采樣（若分析儀響應(yīng)時(shí)間為10s），即10s后開始采樣，持續(xù)采樣10s，頻率為逐秒取樣，若測(cè)量結(jié)果合格，即ASM5025快速檢查工況結(jié)束（t=20s）。否則，繼續(xù)運(yùn)行至90s，ASM5025工況結(jié)束（t=90s）。期間車速及測(cè)功機(jī)扭矩誤差均要求在規(guī)定允許范圍內(nèi)，否則，檢測(cè)將被停止或重新開始。

2.ASM2540工況

車輛從25 km/h加速至40 km/h，系統(tǒng)根據(jù)測(cè)試車輛基準(zhǔn)質(zhì)量自動(dòng)向車輛驅(qū)動(dòng)輪加載功率，車速需穩(wěn)定在 40km/h±2km/h 范圍內(nèi)并控速5s，接著系統(tǒng)根據(jù)分析儀的響應(yīng)時(shí)間（若分析儀響應(yīng)時(shí)間為10s），即t=10s后開始快速檢查工況并取樣，取樣時(shí)長(zhǎng)為10s，頻率為逐秒取樣，在計(jì)時(shí)器t=20s時(shí)分析儀器取樣結(jié)束，若測(cè)量結(jié)果合格，即ASM2540快速檢查工況結(jié)束，否則檢測(cè)工況將繼續(xù)運(yùn)行至90s，則ASM2540工況結(jié)束（t=90s）。期間車速及測(cè)功機(jī)扭矩誤差均要求在規(guī)定允許范圍內(nèi)，否則，檢測(cè)將被停止或重新開始。

在上述測(cè)量過程中，任意連續(xù)10s內(nèi)每秒車速變化相比第一秒小于±1 km/h，測(cè)試結(jié)果才有效?？焖贆z查工況 10s內(nèi)的排放檢測(cè)結(jié)果等于或低于限值的50%，則檢測(cè)通過，工況結(jié)束;否則，應(yīng)繼續(xù)進(jìn)入下一工況，若此過程中所有檢測(cè)污染物經(jīng)尾氣分析儀得出的檢測(cè)結(jié)果均低于或等于限值，則通過工況，檢測(cè)合格; 反之檢測(cè)結(jié)果超過限值則不合格，工況結(jié)束。任意連續(xù)10s內(nèi)的任一污染物排放檢測(cè)結(jié)果高于限值的500%，則檢測(cè)不通過，檢測(cè)結(jié)束。

三、穩(wěn)態(tài)工況法缺點(diǎn)

（一）ASM方法對(duì)超標(biāo)車輛的誤判率相對(duì)較高。有研究表明：用怠速法、穩(wěn)態(tài)工況法和瞬態(tài)法測(cè)試對(duì)同一批車輛進(jìn)行測(cè)試，其中怠速法測(cè)得超標(biāo)車輛62輛，穩(wěn)態(tài)工況法73輛，瞬態(tài)工況法182輛。在瞬態(tài)工況法測(cè)試超標(biāo)的182輛汽油車當(dāng)中，穩(wěn)態(tài)工況超標(biāo)車輛有58輛，怠速法測(cè)試超標(biāo)車輛有47輛。而穩(wěn)態(tài)工況法測(cè)試超標(biāo)的車輛，怠速法測(cè)試超標(biāo)車輛占16.4%，而瞬態(tài)法測(cè)試超標(biāo)車輛則占了79.5%。由此表明：穩(wěn)態(tài)工況法比怠速法先進(jìn)科學(xué)，但相對(duì)瞬態(tài)工況法而言，ASM誤判率明顯偏高。

（二）ASM檢測(cè)工況單一。穩(wěn)態(tài)工況法檢測(cè)從車輛檢測(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)情況來看，只有兩個(gè)較低速度的等速等負(fù)荷運(yùn)動(dòng)（行駛速度為25km/h和40km /h），同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也是恒定的，而汽車的實(shí)際行駛情況比較復(fù)雜，速度、負(fù)荷和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速都是處于動(dòng)態(tài)變化中，所以該工況檢測(cè)只能較片面地檢測(cè)出汽車處于某一行駛狀況的污染物排放情況，與道路實(shí)際行駛情況還有較大的差異。

（三）ASM工況法易被監(jiān)測(cè)作弊。該工況法檢測(cè)只需驅(qū)動(dòng)輪“行駛”在底盤測(cè)功機(jī)的轉(zhuǎn)鼓上，另外兩輪處于靜止?fàn)顟B(tài)及車輛檢測(cè)時(shí)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)向角度小、車輛震動(dòng)、車外壓力等情況，某些汽車生產(chǎn)廠商針對(duì)此工況的檢測(cè)設(shè)定，利用行車電腦采集汽車行駛的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，判斷汽車是否處于尾氣檢測(cè)工況的“行駛”狀態(tài)，從而開啟相關(guān)汽車尾氣作弊軟件使其通過尾氣檢測(cè)關(guān)。

四、改進(jìn)建議

基于ASM工況法存在誤判率較高、檢測(cè)精確度較低、與實(shí)際行駛工況關(guān)聯(lián)性差等弊端，提出如下改進(jìn)建議：

（一）完善檢測(cè)設(shè)備及工況流程，降低誤判率。與較先進(jìn)的檢測(cè)方法（瞬態(tài)法）相比，ASM工況出現(xiàn)誤判率偏高的情況，故建議在ASM的檢測(cè)設(shè)備基礎(chǔ)上，增加檢測(cè)精確度較高的設(shè)備，完善采樣工況階段，建議增加加速、減速、怠速和等速四個(gè)行駛工況的尾氣排放數(shù)據(jù)，這樣才能全面地反映出車輛在實(shí)際行駛狀態(tài)時(shí)尾氣的真實(shí)排放狀態(tài)，從而更好地掌握和監(jiān)測(cè)機(jī)動(dòng)車的排放狀況。讓原來誤判的車輛顯現(xiàn)出真實(shí)尾氣排放狀況，從而降低誤判率，使高排放車輛無所遁形。

（二）改變污染物定量方法。由于ASM工況的檢測(cè)結(jié)果以排放濃度表示，導(dǎo)致排放濃度相同的條件下，部分大排量車輛排放總量明顯高于排量小的車輛，有失公允。建議改變排放污染物的測(cè)算方法，污染物應(yīng)采取單位排放質(zhì)量（g/km、g/s）表示，這樣才能較直觀反映車輛排氣狀況。故建議在ASM基礎(chǔ)上增加一個(gè)排氣質(zhì)量分析系統(tǒng)，測(cè)試各工況的排氣流量和密度，結(jié)合五氣分析儀的各污染物的排氣濃度，進(jìn)而計(jì)算出所檢測(cè)機(jī)動(dòng)車每秒各種污染物的排放質(zhì)量。

（三）改良和優(yōu)化尾氣污染物測(cè)定設(shè)備。對(duì)于ASM工況采用的檢測(cè)設(shè)備及污染物檢測(cè)原理檢測(cè)精確度較低，建議采用更先進(jìn)和精確度較高的測(cè)量設(shè)備檢測(cè)尾氣污染物的排氣參數(shù)，如：HC的測(cè)定可參考采用氫離子火焰法測(cè)定，NOx的測(cè)定則參考采用化學(xué)發(fā)光法等，這樣有助于獲取更精準(zhǔn)的機(jī)動(dòng)車尾氣排放數(shù)據(jù)。

（四）增加發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率測(cè)試項(xiàng)目及車輛軟硬件檢視工作。為了防止機(jī)動(dòng)車檢測(cè)時(shí)人為調(diào)整噴油量、噴油時(shí)間或高檔位低轉(zhuǎn)速行駛等改變機(jī)動(dòng)車正常行駛工況狀態(tài)的操作行為，以犧牲發(fā)動(dòng)機(jī)性能換取通過尾氣檢驗(yàn)，建議增加發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率測(cè)試判定項(xiàng)目，杜絕部分檢測(cè)人員利用ASM檢測(cè)工況的漏洞進(jìn)行作弊。同時(shí)增加對(duì)車輛OBD檢查，識(shí)別車輛發(fā)動(dòng)機(jī)控制軟件，探查其中相關(guān)電控單元內(nèi)是否存在切斷裝置。