【摘要】汽車尾氣的排放對大氣環(huán)保的影響很大，汽車的尾氣檢測仍存在一些亟待解決的問題，而這些問題的解決不但會促進環(huán)保技術(shù)的發(fā)展，而且將促進汽車工業(yè)的發(fā)展。介紹幾種先進的汽車尾氣檢測簡易工況法具有明顯的現(xiàn)實意義。
　　【關(guān)鍵詞】簡易工況法；排放；瞬態(tài)加載法
　　一、因中國汽車工業(yè)的快速發(fā)展及我國成為目前世界上最大的汽車消費國。汽車尾氣的排放成為環(huán)保的重要課題。汽車企業(yè)正在努力通過引進技術(shù)以達到排放要求。但是，目前在用汽車的尾氣檢測仍存在一些亟待解決的問題，而這些問題的解決不但會促進環(huán)保技術(shù)的發(fā)展，而且將促進汽車工業(yè)的發(fā)展。
　　1．機動車的生產(chǎn)量及保有量急劇增加使汽車排放污染的壓力越來越大.隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對機動車輛的需求與日俱增，使得國內(nèi)機動車的生產(chǎn)量及保有量急劇增加。據(jù)統(tǒng)計，近10年來汽車產(chǎn)量平均增長率保持在13%左右，保有量平均增長率保持在12%左右，我國目前汽車保有量為3000多萬輛，年產(chǎn)量為200多萬輛。預計今后相當長的一段時間內(nèi)機動車輛將保持較高的增長速度。我國的汽車社會保有量將分別達到4000萬輛和4500萬輛，加上每年1150萬輛的摩托車和300萬輛家用車的產(chǎn)銷規(guī)模，汽車排放污染的壓力越來越大。
　　2．由于檢測方法的落后帶來相關(guān)部門執(zhí)法的困難并且導致在用車的嚴重污染�？刂茩C動車污染首先要從生產(chǎn)廠家抓起。雖然國家對汽車排放有相關(guān)標準要求，相應的排放法規(guī)也較為嚴格，但由于執(zhí)法不夠嚴格，許多新車在出廠時就并不能符合排放標準�，F(xiàn)在，部分國產(chǎn)車聲稱已經(jīng)達到歐洲Ⅰ號或歐洲號Ⅱ標準，環(huán)保性能如何如何。但據(jù)透露，目前國內(nèi)的汽車產(chǎn)品中只有少部分的高檔車達到了歐洲Ⅱ號標準，但部分車型的所謂達標，最多只是“實驗室”理論上的結(jié)果，實際排放效果卻不盡如人意，致使目前國內(nèi)許多汽車產(chǎn)品的實際尾氣污染較嚴重。
　　二、因此在這簡單介紹幾種較為先進汽車尾氣檢測簡易工況法。
　　國外發(fā)展了車輛有載荷檢測法。將車輛置于底盤測功機上，車輛按規(guī)定車速在底盤測功機上“行駛”。驅(qū)動輪帶動滾筒轉(zhuǎn)動，滾筒并非處于自身無阻力可旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，底盤測功機會按照檢測標準事先設定向滾筒、最終向驅(qū)動輪施加一定的負荷，來模擬汽車道路行駛阻力。車輛按一定的速度、克服一定的阻力，走完試驗工況，同時測量尾氣中污染物含量。有載荷檢測法與新車試驗比，設備、儀器做了簡化，試驗時間也縮短很多，故稱為“簡易工況法”。國外簡易工況法主要有：
　　a.汽油車瞬態(tài)加載法（IM240）
　　b.汽油車穩(wěn)態(tài)加載加速模擬法（ASM）
　　c.汽油車瞬態(tài)加載法（VMAS）
　　d.柴油車加載減速法（LUGDOWN）
　　1.瞬態(tài)加載IM240法:
　　IM240試驗工況采用美國聯(lián)邦新車型式認定用測試規(guī)程FTP曲線前0～333秒的兩個峰，經(jīng)修改縮短為240秒。測試設備的工作原理同新車試驗的要求一致。
　　底盤測功機因車輛要變負荷變車速運行，故應配備多點載荷設定的功率吸收裝置和慣性飛輪組，以模擬道路行駛阻力和車輛加速慣量。
　　采樣裝置與分析儀器與新車試驗一致。采樣系統(tǒng)為定容稀釋取樣（CVS）。一氧化碳用非分散型紅外分析儀（NDIR），碳氫化合物用氫離子火焰分析儀（FID），氮氧化物用化學發(fā)光分析儀（CLD）。最后的測試結(jié)果以克／公里表示。
　　IM240特點測試結(jié)果與FTP結(jié)果有很好的相關(guān)性。3種污染物的相關(guān)因子可達到：一氧化碳為91.8％；碳氫化合物為94.7％；氮氧化物為84.3％。同時，IM240對3種污染物的測試結(jié)果相對于FTP結(jié)果的離散性很小，所以IM240的錯判率很低。
　　IM240是一種技術(shù)含量高的檢測方法，設備費用昂貴，維護比較復雜，檢測時間較長，對檢測人員有較高的要求。
　　2.穩(wěn)態(tài)加載加速模擬ASM法簡介
　　為減少設的投資和日常運行費用，提高檢測效率，擴大檢測范圍，美國又提出了更為簡單的工況法。ASM是使用較多、具有代表性的一種。1996年美國EPA認可了ASM，規(guī)定了試驗方法、設備要求等。美國一些車輛檢測機構(gòu)和維修行業(yè)采用了ASM方法。
　　ASM最大的特點是試驗設備充分簡化，可使用在怠速法中廣泛使用的直接取樣濃度分析儀。ASM所需的整套設備價格僅為I／M240的30％左右，操作與維護都比IM240簡單容易。
　　該方法只有穩(wěn)定的勻速過程，加載保持固定值。有兩個等速工況段：一是ASM5024工況，車速為24公里／小時，按車輛加速度為1.47米／秒2時負荷的50％對該工況進行加載，故稱為ASM5024工況。二是ASM2540工況，車速為40公里／小時，按車輛加速度為1.47米／秒2（實際為1.1米／秒2左右）時負荷的25％對該工況進行加載，故稱為ASM2540工況。
　　污染物分析儀器采用下列原理：CO、HC和CO2采用不分光紅外法（NDIR），NO和O2采用電化學法。排放結(jié)果以濃度表示。
　　ASM檢測結(jié)果與美國聯(lián)邦實驗程序FTP結(jié)果相關(guān)性較差，3種污染物的相關(guān)因子分別為：一氧化碳為43.5％；碳氫化合物為49.2％；氮氧化物為71.4％。這主要是由于ASM是等速等負荷的穩(wěn)態(tài)行駛工況，IM240與FTP是變速變負荷的瞬態(tài)行駛工況，顯然對排放有不同影響。另外，尾氣污染物分析原理也不相同。ASM與新車試驗的相關(guān)性較差，使得ASM方法誤判率偏高，尤其是對電噴＋三元催化器的車，誤判率最高可達35％左右，準確率最差時可低到65％（根據(jù)美國資料，以IM240的準確率為100％）。ASM的另一不足之處是該方法基于污染物排放濃度而不是排放質(zhì)量。發(fā)動機排量小的車輛排放質(zhì)量少，排量大的車輛排放質(zhì)量多，但其排放濃度卻有可能相同。因而ASM對不同發(fā)動機排量的車輛是欠公允的。
　　3.瞬態(tài)加載VMAS法簡介
　　為了克服ASM與FTP相關(guān)性差、IM240雖與FTP相關(guān)性好但費用太高、不利于推廣的困難，一種被稱作VMAS的檢測方法幾年前在美國出現(xiàn)。美國EPA2001年認可了紐約州使用的VMAS檢測方法（VehicleMassAnalysisSystem）。
　　當VMAS采用與IM240相同的工況時，兩者測試結(jié)果的相關(guān)性非常好。1998年美國EPA在紐約對VMAS的性能發(fā)起了一個與IM240對比的試驗（Gordon－Darby試驗），試驗對846輛隨機選取的車做了VMAS／IM240同步測試。數(shù)據(jù)的相關(guān)性計算表明，一氧化碳的R2＝0.993；碳氫化合物的R2＝0.93；氮氧化合物的R2＝0.992。表現(xiàn)出極好的相關(guān)性。
　　VMAS是一種瞬態(tài)加載簡易工況法。它使用與IM240相同的底盤測功機，它吸取了IM240瞬態(tài)工況、測量稀釋排氣量最終可得出污染物排放質(zhì)量的優(yōu)點，也吸取了ASM直接利用簡便式尾氣分析儀就可對各個污染物濃度測試的長處，采用一個被稱為“氣體流量分析儀”的裝置來測得汽車的排氣流量（經(jīng)稀釋），經(jīng)處理計算，最終也可得出每種污染物每公里的排放質(zhì)量。VMAS具有以下主要特點：
　　a.試驗循環(huán)包含了怠速、加速、勻速和減速各種工況，能反映車輛實際行駛時的排放特征；
　　b.由于是瞬態(tài)工況，若電噴車氧傳感器有問題，造成空燃比失控，從而增加尾氣排污，一般難以通過VMAS檢測判定標準，但卻可能通過ASM法。
　　c.與新車檢測有高的相關(guān)性。準確率高，誤判率僅為5％以下（以IM240準確率為100％計）。
　　d.價錢僅比ASM貴約0.8萬美元。
　　e.能檢測一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化合物3種污染物，并以g／km表示，有利于歸納排放因子，估算和統(tǒng)計某城市機動車污染物排放總量，對該城市制定機動車污染控制規(guī)劃具有實際意義。
　　VMAS在美國有很好的使用基礎。有消息顯示，自1998年11月，紐約州4300多家汽車修理廠使用，每年650萬次檢測，平均每廠每天測5次。自1999年10月起，馬薩諸塞州約1200家汽修廠上線，每年檢測210萬次，平均每廠每天測5.8次。羅得島州約400家汽修廠從2000年1月開始進行瞬態(tài)質(zhì)量檢測，每年70萬次。德克薩斯州、馬里蘭州、北卡羅來納州等要決定使用。
　　4.柴油車加載減速LUGDOWN法:
　　該方法來自香港。香港環(huán)保署于2000年6月頒布了修訂后的柴油車加載減速排放限值和測量方法，對柴油車分為5.5t以下級和5.5t以上級兩個級別。
　　該方法在3個加載工況點測試煙度。3個測量點分別是最大功率點，最大功率對應轉(zhuǎn)速的90％轉(zhuǎn)速點和最大功率對應轉(zhuǎn)速的80％轉(zhuǎn)速點。
　　測試方法采樣探頭插入機動車排氣管中，插入深度不得低于400mm。接好不透光煙度儀。測試數(shù)據(jù)包括輪邊功率、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和排氣煙度。只有輪邊最大功率、發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍和3個工況點測得的光吸收系數(shù)k或煙度值均滿足標準限值，排放測試才判定為合格。
　　測試設備主要包括底盤測功機、不透光煙度計和發(fā)動機轉(zhuǎn)速計，由計算機控制系統(tǒng)集中控制。底盤測功機主要由滾筒、功率吸收單元（PAU）、慣量模擬裝置等組成。不透光煙度計采用分流式內(nèi)置不透光測量的原理。
　　由于測試和數(shù)據(jù)采集是完全自動的，不透光煙度計需滿足以下技術(shù)要求：采樣速率－不透光度儀的采樣頻率為每秒至少10次；數(shù)據(jù)通訊－不透光度儀須配備與測功機控制單元的數(shù)據(jù)采集方式兼容的數(shù)據(jù)傳輸裝置。
　　控制系統(tǒng)測功機應配備自動控制模塊來進行煙度測試。控制模塊的軟件應能直接控制不透光煙度計和轉(zhuǎn)速傳感器，自動完成測試程序。加載減速測試一般應在2分鐘內(nèi)完成，最長不能超過3分鐘。
　　控制模塊通過監(jiān)控下述參數(shù)來完成測試規(guī)程和數(shù)據(jù)采集：車輛行駛速度，測功機的吸收功率，發(fā)動機轉(zhuǎn)速和排氣煙度�？刂颇�塊應配備實時顯示器，顯示發(fā)動機轉(zhuǎn)速及相應的吸收功率。
　　為有力控制汽車尾氣的排放，推廣使用簡易工況，專家們建議應該制訂更加嚴格的分階段排放限制法規(guī)，在開發(fā)推廣清潔汽車的同時，結(jié)合歐洲排放標準，對傳統(tǒng)燃油汽車的排放進行更加嚴格的限制，爭取在2010年后，實現(xiàn)國產(chǎn)汽車排放標準與國際排放控制水平接軌。

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