淺談汽車排氣污染物檢測方法及應(yīng)用進展

朱治鋼

摘要：大氣環(huán)境是人們賴以生存的重要基礎(chǔ)，是一切生命得以存在的保護傘。隨著我國經(jīng)濟建設(shè)水平的不斷提高，城市化進程大大加快。帶來繁榮的同時也造成了一系列的環(huán)境問題。汽車作為使用最為廣泛的交通工具，目前大部分汽車能量的來源仍是以化石能源的燃燒為主，在內(nèi)燃機工作的過程中產(chǎn)生的廢氣嚴重影響了大氣環(huán)境的質(zhì)量，損害了人民的身體健康。為了加強對大氣環(huán)境問題的管理，必須提高汽車排氣污染物檢測方法的研究和使用。

關(guān)鍵詞：汽車排氣;污染物;檢測方法;應(yīng)用進展

中圖分類號：[U473.9]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）16-0123-02

0? 引言

汽車排氣污染物監(jiān)測是我國環(huán)境保護工作中必不可少的重要組成部分，是保障人民生命健康，推動經(jīng)濟建設(shè)持續(xù)健康發(fā)展的重要工作內(nèi)容?？茖W(xué)而完善的污染物檢測技術(shù)可以精準(zhǔn)定位排氣中的各種污染物分布以及對大氣污染的嚴重程度，從而分析出造成大氣污染的原因。為環(huán)境治理工作的正常開展奠定堅實的基礎(chǔ)。但目前我國排氣檢測的質(zhì)量仍有一定缺陷和不足，必須采取科學(xué)而有效的解決方案進行改善，本文僅對四川區(qū)域采用的檢驗檢測方法進行討論及分析。

1? 國外在汽車排氣污染物檢測方面的發(fā)展

汽車是目前人類使用的最為廣泛的交通工具，汽車在行駛的過程中會排放氣體污染物，對大氣環(huán)境存在著一定的危害。因此，為了降低汽車排氣污染物對大氣造成的危害，世界各國都在積極的研究節(jié)能減排措施和污染物檢測方法。目前國外在汽車的排放控制上，主要通過定期檢查和維護制度。在美國地區(qū)，使用的是延續(xù)40年的I/M技術(shù)。目前，隨著美國汽車使用量的增加，但汽車排放物在總排放物所占的百分比增長相對較緩，因此這是一種較為經(jīng)濟有效的節(jié)能減排方式。

2? 我國在汽車排氣污染物監(jiān)測制度方面的規(guī)范

為了加強對我國機動車的檢測與維護，我國政府單位基于美國的I/M制度建立了適用于我國的機動車檢測與維護制度。在我國的機動車檢測與維護制度中，要求檢測機構(gòu)必須具備市場監(jiān)督管理部門頒發(fā)的資質(zhì)證書，具備此資質(zhì)證書之后，方可開展機動車排氣污染物的檢測工作。檢測機構(gòu)必須根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)對汽車排氣污染物進行檢測，比如GB3847-2018、GB18285-2018等標(biāo)準(zhǔn)。隨著技術(shù)的成熟和體系的完善，機動車排氣污染物檢測與防治水平逐步提升，在標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)上也日益完善，完善了我國在機動車排氣污染物檢測上的缺陷。

3? 燃料的種類及燃燒產(chǎn)生的廢棄物

目前，我國大部分內(nèi)燃機汽車使用化石能源燃燒獲得能量，化石資源在燃燒的過程中，會產(chǎn)生大量的大氣污染物，經(jīng)排氣管直接排出。而且，根據(jù)汽車燃料類型的不同，所排放的污染物組成也不同。當(dāng)汽車的燃料類型為化石燃料時，經(jīng)排氣管排出的廢氣主要以一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、氧氣、氮氣等等。其中的部分排放物會對人體健康產(chǎn)生不良影響。當(dāng)燃料類型為壓縮天然氣時，壓縮天然氣的主要化學(xué)組成為甲烷、乙烷、丙烷以及重質(zhì)碳氫化合物。這種汽車燃料在燃燒的過程中產(chǎn)生的污染物相對較少，主要為少量的二氧化碳以及微量一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化合物。使用液化石油氣作為燃料的汽車，該燃料熱值高，雜質(zhì)少，污染物質(zhì)也相對較少。

4? 檢測制度的建立和發(fā)展現(xiàn)狀

4.1 常用的汽車排氣污染物檢測方法

4.1.1 雙怠速檢測法

怠速工況是發(fā)動機的一種無負載狀態(tài)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速工況。雙怠速檢測法就是在汽車發(fā)動機處于兩種規(guī)定的轉(zhuǎn)速無負載運轉(zhuǎn)時，進行汽車排氣污染物的檢測的一種方法。當(dāng)發(fā)動機處于無負載運作的狀態(tài)時，也就是離合器置于結(jié)合位置，同時汽車變速器置于空檔，如果汽車為自動擋，此時變速器應(yīng)放置為P檔或停車檔。第一個工況為怠速速工況，這種狀態(tài)下就是加速踏板處于完全松開的位置，轉(zhuǎn)速工況為車輛出廠所規(guī)定的數(shù)值。另一工況為高怠速工況，就是控制加速踏板的開啟角度，將發(fā)動機的轉(zhuǎn)速控制在需要的轉(zhuǎn)速（即GB18285-2018標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的輕型車高怠速轉(zhuǎn)速為2500±200r/min，重型車高帶速為1800±200r/min），由測試系統(tǒng)自動對檢測尾氣中的各項廢氣濃度進行分析，以高怠速工況的λ值，高、低怠速工況的HC及CO取值階段的平均濃度值判斷排氣污染物是否超標(biāo)。雙怠速法檢測時為車輛靜止檢測操作較為簡單，但是不能很好的模擬發(fā)動機道路行駛時的工作狀況。

4.1.2 簡易瞬態(tài)工況檢測法

使用簡易瞬態(tài)工況檢測法，被測車輛需要按照指標(biāo)中規(guī)定的車速在底盤測功機上運轉(zhuǎn)。大多數(shù)情況下都是由驅(qū)動輪帶動滾筒進行轉(zhuǎn)動，并通過模擬車輛在行駛過程中遇見的阻力，確保被測車輛在運轉(zhuǎn)的過程中承擔(dān)一定的阻力，以規(guī)定的車速完成檢測。由于本方法在瞬態(tài)工況法基礎(chǔ)上對設(shè)備、儀器進行了簡化，試驗時間也縮短很多，因此被稱為“簡易瞬態(tài)工況法”。

在簡易瞬態(tài)工況法檢測時，完成整個195s的道路工況模擬，使用五氣分析儀及NOX轉(zhuǎn)化爐取得的尾氣濃度與流量分析儀測得的稀釋尾氣體積再進行修正后得到最后的檢測過程中的排放物質(zhì)量。在使用簡易瞬態(tài)工況法對車輛進行檢驗時，相對雙怠速法而言，對車輛的技術(shù)要求相對較高，一些車輛主動控制系統(tǒng)不能解除的車輛及全時四驅(qū)、適時四驅(qū)等一些不適宜使用測功機檢測的車輛都不能使用簡易瞬態(tài)工況法進行檢測，否則會有損壞車輛的風(fēng)險。簡易瞬態(tài)工況法能模擬發(fā)動機在道路行駛時的發(fā)動機工況，而且整個檢測區(qū)間發(fā)動機轉(zhuǎn)速不高，不能檢測發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時工況。使用簡易工況法得到的檢測數(shù)據(jù)項，主要由綜合數(shù)據(jù)，環(huán)境數(shù)據(jù)以及簡易瞬態(tài)工況數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)組成。綜合數(shù)據(jù)包括檢查的日期，檢測的時間，檢測站和檢測員的相關(guān)信息被測車輛種類以及車輛的相關(guān)信息等數(shù)據(jù)所成。環(huán)境數(shù)據(jù)則是被測車輛運行的濕度，溫度以及大氣壓力等數(shù)據(jù)，同時環(huán)境數(shù)據(jù)也會作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對檢驗檢測的值進行修正，使檢測結(jié)果更精準(zhǔn)。

4.1.3 自由加速煙度檢測法

自由加速煙度檢測法是一種適用于柴油發(fā)動機的汽車排氣污染物檢測方法。指的是柴油汽車的發(fā)動機從怠速狀態(tài)加速到發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速或斷油轉(zhuǎn)速（即最大供油量）的最大轉(zhuǎn)速，此時松開油門使汽車正?；謴?fù)至怠速狀態(tài)的工況。使用自由加速煙度檢測法時，必須要將油門踏板在1s內(nèi)踩至極限位置使發(fā)動機達到額定轉(zhuǎn)速或斷油轉(zhuǎn)速，并確保在松開踏板前發(fā)動機已經(jīng)達到額定轉(zhuǎn)速，此時對排氣的煙度數(shù)值進行檢測（重復(fù)測量三次），對三次的檢測結(jié)果取算術(shù)平均值作為最終測量結(jié)果。自由加速煙度檢測法是目前使用的柴油發(fā)動機檢測方法的一種，具有時間短，流程簡單，設(shè)備價格低廉等優(yōu)點。但也存在著一定的缺陷，主要表現(xiàn)在自由加速煙度檢測法的自由加速工況是處于無負荷狀態(tài)，很難反映真實行駛過程中的行駛情況。而且檢測過程中被測車輛排放的黑煙高峰段與抽機泵采樣階段一致性較低，這就可能導(dǎo)致檢測的結(jié)果會高于實際，對于未進行車輛預(yù)熱和車況較差的車輛容易造成發(fā)動機故障或損壞。而且人為因素對檢測結(jié)果的影響較大，駕駛員的誤操作對結(jié)果會產(chǎn)生一定的影響。

4.1.4 加載減速法

加載減速法是另一種適用于柴油發(fā)動機的汽車排氣污染物檢測方法，此方法對車輛發(fā)動機有更高的要求，而且對車輛的變速箱和傳動部分也有極高的要求。使用加載減速法檢測時將車輛驅(qū)動輪置于測功機上，取得最大發(fā)動機轉(zhuǎn)速后由低檔位到高檔位進行加檔同時保證使用每個檔位時保持油門開度最大使發(fā)動機達到最大供油量，選擇車速最接近70km/h的最低檔位保持油門開度最大，測功機自動進行檢測，確定最大輪邊功率，當(dāng)最大輪邊功率確定后進行VelMaxHP和80%VelMaxHP點兩個速度段的檢測，最后將兩個速度段測到的光吸收系數(shù)k、VelMaxHP點輪邊功率以及80%VelMaxHP點的NOX作為檢測結(jié)果。加載減速法對車輛的綜合技術(shù)性能要求較高，檢測過程中測功機進行模擬車輛載重情況，且檢測全程保持油門開度最大使發(fā)動機達到最大供油量，真實的模擬了載重汽車行駛工況，但此方法對車況稍差的車輛或年限稍長車輛因高速載重行駛有造成車輛損壞的風(fēng)險。

4.2 汽車排氣污染物檢測方法的選擇及指標(biāo)項的確認

《柴油車污染物排放限值及測量方法（自由加速法及加載減速法）》（GB3847-2018）、《汽油車污染物排放限值及測量方法（雙怠速法及簡易工況法）（GB18285-2018）》是我國目前現(xiàn)行的汽車排氣污染物的檢測標(biāo)準(zhǔn)。我國地域廣大，地區(qū)間的經(jīng)濟發(fā)展程度存在明顯不均，道路狀況也不一樣，因此各地要因地制宜的選擇合適的方法進行汽車排氣污染物的檢測工作，并且在此基礎(chǔ)之上確認地方的檢測方法和監(jiān)控方案，就目前而言國內(nèi)大部分地區(qū)均采用簡易工況法（如四川使用簡易工況法的簡易瞬態(tài)工況法）及加載減速法進行汽車排氣污染物的檢測，不能使用工況法檢測的則采用雙怠速法或自由加速法進行檢測。在進行檢測的過程中不可以對同一車型使用不同的檢測方法，應(yīng)采用首次檢測的方法進行檢測，確保檢測的連續(xù)性。

4.3 提高汽車排氣污染物檢測的主要措施

提高檢測人員的專業(yè)素養(yǎng)：人為因素是影響檢測結(jié)果的重要因素，檢測人員的專業(yè)素養(yǎng)直接影響著機動車檢驗檢測工作的正常開展。因此，必須定期組織檢測人員進行系統(tǒng)化的技術(shù)培訓(xùn)和道德培訓(xùn)及考核，不斷提高技術(shù)人員的專業(yè)素養(yǎng)和責(zé)任意識，確保檢測人員的職業(yè)水準(zhǔn)符合要求

加大檢測設(shè)備的自查力度：為了保障檢測設(shè)備的可用性和運行穩(wěn)定性，自查主要以計算機軟件為輔，人工檢測為主的方式，機構(gòu)必須按照要求對檢驗設(shè)備進行自查，并采用計算機軟件對檢測的過程進行控制和記錄，檢測結(jié)果要及時進行歸檔，以備后期查驗。對于在檢測過程中出現(xiàn)指標(biāo)不合格的設(shè)備，必須立即進行檢修或更換，保障汽車排氣檢測結(jié)果的可靠性和科學(xué)性。

加大檢驗質(zhì)量監(jiān)管力度：目前隨著民間資本的大量涌入，各地機動車檢測機構(gòu)數(shù)量迅速增加，有的區(qū)、縣同時營業(yè)的達到4、5家檢測機構(gòu)，同時由于國家政策進一步便民使檢測量銳減。不少機構(gòu)為“保量增收”想方設(shè)法的提高檢驗合格率，讓一大部分的不合格車輛變成合格車輛，這部分車輛給環(huán)境保護及治理帶來了不利的影響。同時由于機動車檢驗機構(gòu)數(shù)量劇增，各地域形成了不同情況的惡性競爭，不少機構(gòu)通過降低價格、降低檢驗檢驗質(zhì)量的方式投入競爭，也進一步讓整個機動車檢測行業(yè)陷入不能良性發(fā)展的局面，由此而見科學(xué)的監(jiān)管、高技術(shù)人員的勘察、抽查、嚴厲打擊弄虛作假的機構(gòu)，清除一批不合格的檢驗機構(gòu)才能促進機動車檢驗行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

5? 結(jié)束語

在推動經(jīng)濟發(fā)展的同時，必須要提高大氣環(huán)境監(jiān)測的質(zhì)量，汽車排氣污染物作為較大污染源，車輛發(fā)動機技術(shù)狀況嚴重威脅大氣環(huán)境質(zhì)量，完善現(xiàn)有汽車排氣檢測體系中的不足，學(xué)習(xí)外國先進經(jīng)驗，結(jié)合實際情況應(yīng)用到實踐之中。確保整個汽車排氣檢測體系高效可行，可以讓監(jiān)測人員結(jié)合汽車排氣污染物檢測情況了解到大氣污染的實際情況，對造成大氣污染的原因進行分析，為環(huán)境治理工作的正常開展奠定堅實的基礎(chǔ)。貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀，推動經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護工作的共同進步。

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