淺析汽油品質(zhì)對汽車排放及OBD系統(tǒng)的影響

閔浪 鄭永明 李世峰

摘 要：隨著目前我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，機動車輛已經(jīng)在我國居民中廣泛的普及，同時隨著機動車輛的銷售量和保有量在市場中的快速增加，汽車運行過程中的尾氣排放已對當(dāng)前我國的大氣造成了嚴(yán)重的污染。因此為了應(yīng)對汽車尾氣污染這一問題，我國當(dāng)下對輕型車輛上加裝了用于監(jiān)測汽車排放系統(tǒng)的車載診斷OBD系統(tǒng)，本文中主要研究了汽油品質(zhì)對汽車排放及OBD系統(tǒng)的影響，文中首先分析了我國現(xiàn)階段輕型汽車排放限值及測量方法，然后對排放控制車載診斷OBD系統(tǒng)的基本概述進(jìn)行分析。之后再對汽油品質(zhì)對汽車排放的相關(guān)因素影響和汽油品質(zhì)對OBD系統(tǒng)的影響進(jìn)行闡述，來為我國的汽車尾氣排放治理提供一些參考意見。

關(guān)鍵詞：汽油品質(zhì);汽車排放;OBD系統(tǒng);具體影響

1 引言

汽車尾氣排放已經(jīng)成為當(dāng)前我國社會中對大氣造成較為嚴(yán)重污染的一個因素，這主要源于汽車尾氣中含有大量的一氧化碳、二氧化氮、一氧化氮的有毒氣體。同時隨著居民收入不斷提高，消費不斷升級，城市化逐步推進(jìn)我國目前已經(jīng)成為世界第一大汽車生產(chǎn)國和消費國，目前市場上的汽車保有量和增長量還將持續(xù)的增加，所以現(xiàn)階段做好汽車尾氣的排放保護(hù)工作，可以進(jìn)一步促進(jìn)我國城市的可持續(xù)發(fā)展。在這個過程中，就需要逐步的提高當(dāng)前我國城市車輛的排放標(biāo)準(zhǔn)，來對機動車車輛的污染進(jìn)行源頭的控制。在結(jié)合歐美等其他發(fā)達(dá)國家對環(huán)境污染進(jìn)行控制的過程中可以發(fā)現(xiàn)，這些國家對新車的排放標(biāo)準(zhǔn)和汽車的使用具有極大的限制，歐美國家每隔3～4年就會將汽車的排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行提高。所以我國在對機動車尾氣排放進(jìn)行治理的過程中，也在根據(jù)自身的國情對機動車的排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制定和分階段實施，只有這樣才可以進(jìn)一步的提高我國城市區(qū)域大氣環(huán)境的綜合質(zhì)量。

在本次研究中主要調(diào)查了汽油品質(zhì)對汽車尾氣排放及OBD系統(tǒng)的影響，通過本次研究便可以更好的在汽車使用過程中，通過應(yīng)用OBD系統(tǒng)來監(jiān)測汽車尾氣污染物質(zhì)的排放水平，控制對劣質(zhì)油品的使用。

2 我國現(xiàn)階段輕型汽車污染排放限值

在2016年12月底，我國環(huán)境保護(hù)部門與國家質(zhì)量監(jiān)督檢查檢疫總局聯(lián)合發(fā)布了國六排放標(biāo)準(zhǔn)《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》（本文主要討論標(biāo)準(zhǔn)中車載診斷OBD系統(tǒng)部分，簡稱為國六OBD法規(guī)），其中公布了第6階段對輕型汽車的排放OBD控制要求。同時規(guī)定在2020年7月1日起，我國市場上的所有銷售及注冊登記新型汽車都應(yīng)符合國六標(biāo)準(zhǔn)。

3 排放控制車載診斷OBD系統(tǒng)的基本概述

OBD系統(tǒng)在車輛應(yīng)用過程中可以準(zhǔn)確的識別車輛使用過程中的故障區(qū)域，這主要源于OBD系統(tǒng)是由診斷軟件、傳感器、執(zhí)行器這三個部分組成，是對排放相關(guān)的功能和元器件，利用硬件或軟件進(jìn)行監(jiān)控，并以MIL燈和DTC故障碼的形式提醒駕駛員進(jìn)行相應(yīng)檢查維修的一個系統(tǒng)，其最初是為了滿足環(huán)保法規(guī)，而檢測車輛排放是否超標(biāo)的一個系統(tǒng)。車輛中通過裝備OBD系統(tǒng)便可以在車輛使用期限內(nèi)，識別導(dǎo)致車輛尾氣排放超標(biāo)的故障，并對車輛發(fā)生故障的損壞類型和故障可能存在的位置進(jìn)行大致預(yù)估，同時OBD系統(tǒng)還可以將車輛發(fā)生的具體故障，以故障代碼的方式，將該信息儲存在電控單元存儲器內(nèi)。

當(dāng)前在我國機動車市場中通過應(yīng)用OBD系統(tǒng)和尾氣排放新標(biāo)準(zhǔn)，便可以較好的控制機動車在使用過程中的尾氣污染問題，同時進(jìn)一步的改善當(dāng)前我國的大氣環(huán)境。此外，OBD系統(tǒng)在應(yīng)用的過程中可以對車輛使用中的排放限制要求和控制性能耐久性進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測，這樣就可以確保車輛全生命周期應(yīng)用過程中的車載診斷系統(tǒng)和相應(yīng)的設(shè)備功能符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 汽油品質(zhì)對汽車排放的相關(guān)影響因素

4.1 汽油中辛烷值對汽車排放的影響

汽油中的辛烷是衡量汽油抗震抗爆的指標(biāo)，在我國的汽油品種中如果汽油中的辛烷值達(dá)到了100，那么便是屬于抗爆性能較好的異辛烷，屬于C8H18類型;如果汽油中的辛烷值為0，那么便是屬于抗爆性能較差的正庚烷，屬于C7H16類型，同時這兩種類型的辛烷在應(yīng)用過程中的功能也不盡相同。依測定條件不同汽油中的辛烷值可以分別從馬達(dá)法辛烷值和研究法辛烷值，研究中發(fā)現(xiàn)研究法辛烷值測定在低速下具的爆震工況，而對于馬達(dá)法辛烷值在應(yīng)用過程中則具有較高的敏感性。

同時汽車的燃油系統(tǒng)也是根據(jù)某一特定的辛烷值進(jìn)行設(shè)計和調(diào)整，如果用戶在使用汽車過程中所加的汽油內(nèi)部辛烷值低于相應(yīng)的發(fā)動機標(biāo)準(zhǔn)，那么就可能導(dǎo)致汽車在使用過程中出現(xiàn)爆震的可能，從而導(dǎo)致汽車發(fā)動機出現(xiàn)嚴(yán)重的損壞。在發(fā)動機內(nèi)部安裝了爆震傳感器的汽車，在ECU控制下可以推遲點火的時間從而減輕爆震。但是這樣往往會導(dǎo)致汽車尾氣排放劣化，發(fā)動機臺架試驗表明，在均質(zhì)混合汽油機的過量空氣系數(shù)范圍內(nèi)，推遲點火角后，缸內(nèi)混合氣燃燒不均勻度增加，非正常燃燒加劇，導(dǎo)致HC排放大大增加，CO和NOx生成量也會明顯增大。同時由于動力性和經(jīng)濟性下降明顯，實際駕駛中會猛踩油門，導(dǎo)致瞬間噴油量增加，整車排放和油耗也會持續(xù)升高。

4.2 汽油的揮發(fā)性對汽車排放的影響

國六法規(guī)中加嚴(yán)了汽車蒸發(fā)排放限值和特別增加加油污染物排放試驗及相應(yīng)的OBD監(jiān)測。汽油中的揮發(fā)性主要是用來表示汽油汽化過程中的傾向指標(biāo)，汽油的揮發(fā)性在發(fā)動機應(yīng)用過程中可以說直接決定著汽車的尾氣排放、蒸發(fā)加油排放和汽車的使用性能，如果汽車所使用的汽油揮發(fā)性較高，那么便會提高汽油的蒸汽壓強，從而使汽車中的汽油機易于啟動，但是會增加汽車發(fā)動機內(nèi)部氣阻傾向和汽油揮發(fā)量。如果汽車在低溫下為了保證汽車可以順利的發(fā)動，使用揮發(fā)性較大的汽油，需要保證較高的蒸汽壓。研究顯示蒸汽壓的大小直接取決于汽車的排放量，揮發(fā)性過強會引起汽油蒸發(fā)和加油排放污染物增加，加重燃油蒸發(fā)控制炭罐的工作負(fù)荷，以及導(dǎo)致氣阻、油耗上升，高溫駕駛性變差等問題，而揮發(fā)性過弱又會導(dǎo)致冷啟動性能差，預(yù)熱暖車、低溫排放量的巨大增加。

4.3 汽油的芳烴含量對汽車排放的影響

汽車汽油中的芳烴含量主要是指至少有一個苯環(huán)的燃油分子，從理論意義上分析汽油中主要是有芳烴組合而成，芳烴同時也是組成汽油的高能密度燃油分子。但是如果汽油中的芳烴含量如果過大，便會導(dǎo)致發(fā)動機在應(yīng)用過程中的沉積物增多，同時由于重芳烴和其他高分子量化合物進(jìn)行同時使用過程中，會進(jìn)一步的增加汽車發(fā)動機燃燒室內(nèi)的沉積物，這樣就會增加汽車尾氣的排放量，主要是會增加汽車尾氣排放中的HC、NOX、CO2等廢氣污染物的排放。

有關(guān)科學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)，汽油中的芳烴含量減少那么就可以有效的降低汽車在應(yīng)用過程中的尾氣排放量，同時在美國AQIRP調(diào)查實驗研究中發(fā)現(xiàn)，汽油中所使用的芳烴是汽車尾氣排放中毒物影響最大的一個因素，在實驗中發(fā)現(xiàn)當(dāng)將實驗中汽油總芳烴量從45%下降至20%，那么就可以明顯的發(fā)現(xiàn)汽車尾氣排放中的有毒成分減少28%。

5 汽油品質(zhì)對OBD系統(tǒng)的影響

5.1 汽油中的硫含量對催化監(jiān)測器的影響

汽油中的硫化物對汽車尾氣的排放具有較大程度的影響，這主要取決于汽油在發(fā)動機應(yīng)用過程中的催化劑配方和汽油發(fā)動機所給汽油提供的運行環(huán)境。隨著當(dāng)前我國環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對汽車尾氣排放的要求逐漸嚴(yán)格，我國國六汽油車燃料中所使用的硫含量已經(jīng)控制在10mg/kg的低水平，這樣才可以降低汽車尾氣中污染物質(zhì)的排放。實踐中發(fā)現(xiàn)汽油中的硫化物，即使在汽車發(fā)動機內(nèi)部經(jīng)過充分的燃燒，那么也會氣排放的過程中以二氧化硫的形式存在，因此對于中低排量的車輛來說，汽油中的硫化物會對車輛的尾氣排放產(chǎn)生顯著的影響，在實踐過程中，如果汽車發(fā)動機內(nèi)部的轉(zhuǎn)化效率下降，那么低排量車輛在尾氣排放中的有毒物質(zhì)會明顯下降20%～30%。

同時汽車OBD系統(tǒng)中催化器的OBD診斷策略主要基于催化器儲氧能力來診斷催化器的轉(zhuǎn)化效率，安裝于催化器上下游的兩個氧傳感器可以通過精確的控制策略對催化器的儲氧能力進(jìn)行有效監(jiān)測，當(dāng)進(jìn)入適宜的診斷工況，系統(tǒng)通過混合氣控制以及氧傳感器信號變化可以計算得到催化器的動態(tài)儲氧量，當(dāng)催化器失效時，儲氧量降低，系統(tǒng)就會及時報出故障的后氧傳感器的響應(yīng)速率。如果汽車內(nèi)部發(fā)動機的催化器在過量的硫環(huán)境下工作，使催化劑性能降低，這就會導(dǎo)致汽車發(fā)動機催化劑的儲存氧能力下降，OBD故障率會大大增加。如果增加OBD系統(tǒng)系統(tǒng)中的后氧傳感器指數(shù)，那么當(dāng)汽車發(fā)動機中硫含量增加時，汽車發(fā)動機內(nèi)部的催化劑配方、催化劑和后氧傳感器的運行環(huán)境都會受到一定的干擾。所以，汽油中的硫含量增加或者是減少，那么都會對汽車中OBD系統(tǒng)的后氧傳感器指數(shù)的增長和下降產(chǎn)生一定的影響，并且會增加相對于原來數(shù)倍的測試試驗數(shù)據(jù)來盡可能的提高數(shù)據(jù)可靠性以及診斷機會（IUPR），同時也要建立更為精確的儲氧量計算模型，標(biāo)定開發(fā)工作量也急劇上升。

5.2 汽油中的有害物質(zhì)對OBD系統(tǒng)的影響

當(dāng)前我國汽油中的烯烴含量由國二時期的20%左右下降至國六基準(zhǔn)油的10%～15%之間，這也是我國汽車尾氣排放中污染物改善較明顯的原因之一。同時明確表示汽車燃油中的清洗膠質(zhì)不能超過5mg/100ml，汽車燃油中的未清洗膠質(zhì)不能超過30mg/100ml，避免了汽車在使用過程中的烯烴和膠質(zhì)發(fā)生堆積，造成汽車發(fā)動機的進(jìn)氣口處形成積炭，從而降低汽車發(fā)動機的噴油嘴堵塞等使用性能，并且也影響了汽車運行的排放和耐久性的OBD監(jiān)測系統(tǒng)。

6 結(jié)束語

本文研究了汽油品質(zhì)對汽車排放及OBD系統(tǒng)的影響，也發(fā)現(xiàn)車用燃油的標(biāo)準(zhǔn)不僅決定著當(dāng)前我國汽車發(fā)動機應(yīng)用過程中的性能，同時還決定著最新汽車污染物的排放控制標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行。

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