機(jī)動(dòng)車排氣污染物檢測(cè)設(shè)備發(fā)展對(duì)節(jié)能減排的促進(jìn)作用

◆文/佛山市南華儀器股份有限公司 楊耀光

機(jī)動(dòng)車排氣污染物檢測(cè)設(shè)備發(fā)展對(duì)節(jié)能減排的促進(jìn)作用

◆文/佛山市南華儀器股份有限公司 楊耀光

一、汽車尾汽污染現(xiàn)狀

機(jī)動(dòng)車是重要的現(xiàn)代化交通工具，現(xiàn)已成為近現(xiàn)代物質(zhì)文明的支柱之一，但隨著機(jī)動(dòng)車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展、機(jī)動(dòng)車保有量的不斷增加，汽車尾氣污染也成為空氣質(zhì)量不斷惡化的“主兇”之一。機(jī)動(dòng)車尾氣排放的有害物質(zhì)HC(碳?xì)浠衔?、CO（一氧化碳）、NOx(氮氧化物)等不但影響空氣環(huán)境質(zhì)量，而且直接危害人們的身體健康。這些污染物在一定條件下會(huì)生成二次污染物——光化學(xué)煙霧，會(huì)對(duì)人體造成更大的危害。光化學(xué)煙霧是機(jī)動(dòng)車排出尾氣中的HC和NOx在特定的氣溫條件下，即在靜風(fēng)、濕度低、溫度高、長(zhǎng)時(shí)間陽(yáng)光照射時(shí)產(chǎn)生的一種復(fù)雜煙霧。

我國(guó)雖然只在少數(shù)城市發(fā)現(xiàn)過(guò)光化學(xué)煙霧，但隨著機(jī)動(dòng)車保有量的增加，機(jī)動(dòng)車排放污染物對(duì)環(huán)境的影響日益明顯，將給城市和區(qū)域空氣質(zhì)量帶來(lái)巨大的壓力。目前，我國(guó)城市空氣開始呈現(xiàn)出煤煙和機(jī)動(dòng)車尾氣復(fù)合污染的特點(diǎn)，一些地區(qū)灰霾、酸雨和光化學(xué)煙霧等區(qū)域性大氣污染問(wèn)題頻繁發(fā)生。

二、汽車尾氣排放限制標(biāo)準(zhǔn)

1.國(guó)外發(fā)展情況

為應(yīng)對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，各國(guó)政府先后制定和執(zhí)行了不同嚴(yán)厲程度的機(jī)動(dòng)車尾氣排放限制標(biāo)準(zhǔn)。最早的機(jī)動(dòng)車尾氣排放限制標(biāo)準(zhǔn)于1966年在美國(guó)加州開始實(shí)行。目前國(guó)際上關(guān)于機(jī)動(dòng)車尾氣排放限制的標(biāo)準(zhǔn)最常用的是美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)、日本標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)，其中歐洲標(biāo)準(zhǔn)在除美、日、歐外的其他國(guó)家應(yīng)用最為廣泛。在歐洲，汽車廢氣排放的標(biāo)準(zhǔn)一般每四年更新一次，1992年實(shí)行了歐I標(biāo)準(zhǔn)，從1996年開始實(shí)行了歐II標(biāo)準(zhǔn)，從2000年開始實(shí)行了歐III標(biāo)準(zhǔn)，從2005年開始實(shí)行了歐IV標(biāo)準(zhǔn)，從2009年開始實(shí)行了歐V標(biāo)準(zhǔn)，歐洲汽車尾氣排放限制標(biāo)準(zhǔn)對(duì)汽車尾氣排放的限制要求越來(lái)越高。

2.我國(guó)發(fā)展情況

相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)機(jī)動(dòng)車尾氣排放法規(guī)的制定和執(zhí)行起步較晚。1983年我國(guó)頒布了第一批機(jī)動(dòng)車尾氣污染控制排放標(biāo)準(zhǔn)，這一批標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施，標(biāo)志著我國(guó)汽車尾氣排放法規(guī)從無(wú)到有，并逐步走向法制治理汽車尾氣污染的道路。1989年至1993年，我國(guó)相繼頒布了兩個(gè)限值標(biāo)準(zhǔn)(《輕型汽車排氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》《車用汽油機(jī)排氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》)和兩個(gè)污染物測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)(《輕型汽車排氣污染物測(cè)量方法》《車用汽油機(jī)排氣污染物測(cè)量方法》)，基本形成了一套較為完整的汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)體系。

2000年，我國(guó)開始實(shí)施《國(guó)家機(jī)動(dòng)車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)第一階段限制》(國(guó)I標(biāo)準(zhǔn))，使我國(guó)汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家20世紀(jì)90年代初的水平。

2004年，我國(guó)在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)施了相當(dāng)于歐II標(biāo)準(zhǔn)的《國(guó)家機(jī)動(dòng)車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)第二階段限制》(國(guó)II標(biāo)準(zhǔn))。

2005年，國(guó)家環(huán)保總局頒布實(shí)施了《點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車排氣污染物排放限值及測(cè)量方法(雙怠速法及簡(jiǎn)易工況法)》

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分析，所有被測(cè)車輛的排氣溫度均在100℃以上，因此通過(guò)對(duì)儀器上傳的煙氣溫度進(jìn)行監(jiān)控，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控圖像的方法能在一定程度上防止檢測(cè)站操作人員的違規(guī)操作。

(GB18285-2005)和《車用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)和壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車排氣煙度排放限值及測(cè)量方法》(GB3847-2005)兩項(xiàng)機(jī)動(dòng)車排放控制標(biāo)準(zhǔn)。

2007年，我國(guó)開始實(shí)施相當(dāng)于歐Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)的《輕型汽車污染物排放限值及測(cè)量方法(中國(guó)Ⅲ、Ⅳ階段)》(國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn))。

2011年6月14日，國(guó)家環(huán)保部發(fā)布《關(guān)于實(shí)施國(guó)家第四階段輕型汽油車、兩用燃料車和單一氣體燃料車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的公告》(公告2011年第49號(hào))，自2011年7月1日開始實(shí)施《輕型汽車污染物排放限值及測(cè)量方法(中國(guó)Ⅲ、Ⅳ階段)》(GB18352.3-2005)第四階段排放限值。

2012年7月25日，國(guó)家環(huán)保部發(fā)布《關(guān)于實(shí)施國(guó)家第四階段重型車用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車排放標(biāo)準(zhǔn)的公告》(公告2012年第46號(hào))，自2013年7月1日開始實(shí)施《重型車用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車排氣污染物排放限值及測(cè)量方法(中國(guó)Ⅲ、Ⅳ階段)》(GB14762-2008)第四階段排放限值。

2012年12月3日，國(guó)家環(huán)保部發(fā)布《關(guān)于實(shí)施國(guó)家第五階段氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車排放標(biāo)準(zhǔn)的公告》(公告2012年第68號(hào))，自2013年1月1日開始實(shí)施《車用壓燃式、氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車排氣污染物排放限值及測(cè)量方法(中國(guó)Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ階段)》(GB17691-2005)中的“氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車第五階段排放限值”。我國(guó)機(jī)動(dòng)車尾氣排放限值標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格。

國(guó)務(wù)院2 0 1 1年8月3 1日公布的《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》中，首次把交通納入減排領(lǐng)域，NOx首次被納入主要污染物總量減排控制范圍，提出“實(shí)施第四階段機(jī)動(dòng)車排放標(biāo)準(zhǔn)，在有條件的重點(diǎn)城市和地區(qū)逐步實(shí)施第五階段排放標(biāo)準(zhǔn)”的方針。

近年來(lái)，我國(guó)北方地區(qū)頻繁出現(xiàn)大范圍持續(xù)霧霾天氣，其“元兇”PM2.5越來(lái)越受到社會(huì)的關(guān)注。PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，其被吸入人體后會(huì)直接進(jìn)入支氣管，干擾肺部的氣體交換，引發(fā)包括哮喘、支氣管炎和心血管病等方面的疾病。

2011年12月30日，國(guó)家環(huán)保部通過(guò)了新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，新的標(biāo)準(zhǔn)增設(shè)了PM2.5平均濃度限值和臭氧8小時(shí)平均濃度限值，收緊了PM10、NO2(二氧化氮)、鉛等污染物的濃度限值。由于機(jī)動(dòng)車排放物是PM2.5的主要來(lái)源之一，新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》將促進(jìn)機(jī)動(dòng)車排放物檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步發(fā)展。2012年的相關(guān)報(bào)道中提到，我國(guó)80%的城市不能達(dá)到新的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，空氣污染嚴(yán)重影響居民身體健康。長(zhǎng)三角、珠三角、京津冀等地區(qū)城市大氣霧霾和光化學(xué)煙霧污染日漸突出，霧霾天數(shù)占到全年總天數(shù)的30%至50%。

2013年1月14日，國(guó)家環(huán)保部發(fā)布《關(guān)于征求〈輕型汽車污染物排放限值及測(cè)量方法(中國(guó)第五階段)〉(二次征求意見稿)意見函》，擬制定更嚴(yán)格的機(jī)動(dòng)車尾氣排放限值標(biāo)準(zhǔn)。2013年9月17日，國(guó)家環(huán)保部正式公布了《輕型汽車污染物排放限值及測(cè)量方法(中國(guó)第五階段)》，該標(biāo)準(zhǔn)將于2018年1月1日開始實(shí)施。

三、機(jī)動(dòng)車排氣污染物檢測(cè)設(shè)備

隨著機(jī)動(dòng)車尾氣排放對(duì)環(huán)境的危害日益凸顯，近年來(lái)，人們對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣污染問(wèn)題越來(lái)越重視，為了保護(hù)環(huán)境，政府不斷提高機(jī)動(dòng)車尾氣排放限制標(biāo)準(zhǔn)，增加對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣排放的檢測(cè)項(xiàng)目，機(jī)動(dòng)車尾氣排放檢測(cè)技術(shù)和方法也不斷提高。機(jī)動(dòng)車尾氣排放限制標(biāo)準(zhǔn)的提高、檢測(cè)項(xiàng)目的增加、機(jī)動(dòng)車排放物檢測(cè)技術(shù)和方法的提高推動(dòng)了機(jī)動(dòng)車排放物檢測(cè)產(chǎn)品的發(fā)展，目前市場(chǎng)上使用的機(jī)動(dòng)車排放物檢測(cè)產(chǎn)品主要有廢氣分析儀、煙度計(jì)、工況法系統(tǒng)。

1.廢氣分析儀

廢氣分析儀是用于檢測(cè)汽油車排放污染物的儀器，也是工況法檢測(cè)系統(tǒng)的核心儀器。它從汽油車排氣管內(nèi)收集抽取汽車的尾氣，并對(duì)取樣氣體中所含有的特定氣體的濃度進(jìn)行連續(xù)測(cè)定。

汽油車排放污染物分析的主要檢測(cè)方法有：不分光紅外分析法(NDIR)、電化學(xué)法、氫火焰離子化法(FID)、化學(xué)發(fā)光法(CLD)等，其中應(yīng)用最為廣泛的是不分光紅外分析法。不分光紅外分析法是基于不同組份氣體對(duì)不同波長(zhǎng)的紅外線具有選擇性吸收的特性，通過(guò)測(cè)量被測(cè)氣體的吸收光譜和吸收強(qiáng)度來(lái)確定被測(cè)氣體的種類和被測(cè)氣體濃度的。早期的紅外氣體分析儀多采用氣動(dòng)紅外線檢測(cè)器(即盧福特檢測(cè)器)，它是由德國(guó)科學(xué)家盧福特發(fā)明的，早在1938年便開始投入工業(yè)化生產(chǎn)。

20世紀(jì)50年代，以費(fèi)因格格夫和勒夫特為代表研制出了有選擇性的光氣體檢測(cè)器，使不分光型紅外氣體分析儀技術(shù)趨于成熟。20世紀(jì)60年代，軍事上的應(yīng)用使高靈敏度的紅外探測(cè)器的研究蓬勃發(fā)展起來(lái)，紅外干涉濾光片制造技術(shù)也日趨完善，促使以紅外探測(cè)器為接收元件的分析儀以其獨(dú)特的特點(diǎn)迅速發(fā)展起來(lái)。

20世紀(jì)70年代開始，美、英、德等國(guó)一些廠家生產(chǎn)出多組份紅外線氣體分析儀，有代表性的產(chǎn)品是KENT公司生產(chǎn)的RI500型紅外氣體分析儀。這種儀器雖然能實(shí)現(xiàn)多組份分析，但是測(cè)量對(duì)象的吸收靈敏度不能相差太大，選擇性也不夠好。

20世紀(jì)80年代，氣體濾波相關(guān)技術(shù)用于多組份分析，大大地提高了分析儀的選擇性，但是儀器的測(cè)量靈敏度低。

20世紀(jì)80年代末以來(lái)，人們通過(guò)不斷改進(jìn)濾光片等元件的特性參數(shù)、優(yōu)化部件結(jié)構(gòu)、利用信息處理技術(shù)等手段，使檢測(cè)儀器的抗干擾性、檢測(cè)精度以及工作穩(wěn)定性不斷提升。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，紅外原理的優(yōu)點(diǎn)得到充分挖掘，紅外機(jī)動(dòng)車排放物檢測(cè)儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、測(cè)量精度高、反應(yīng)速度快、運(yùn)行費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)便，可用于分析測(cè)試HC、CO、CO2(二氧化碳)、NOx等氣體的濃度，因而被廣泛用于機(jī)動(dòng)車廢氣分析領(lǐng)域。

早期的廢氣分析儀主要用于檢測(cè)怠速狀態(tài)下的HC和CO，因此也叫二氣分析儀。后來(lái)隨著各國(guó)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高以及紅外檢測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們?cè)诙夥治鰞x的基礎(chǔ)上研制出了四氣、五氣分析儀。目前四氣、五氣分析儀已逐步取代二氣分析儀，成為市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，表1列出了各類廢氣分析儀的適用范圍。

分析儀 廢氣 HC CO CO2 O2 NOx二氣分析儀 ○ ○ — — —四氣分析儀 ○ ○ ○ ○ —五氣分析儀 ○ ○ ○ ○ ○

圖1為廢氣分析儀的結(jié)構(gòu)示意圖，其主要由尾氣采收裝置、氣體分析光學(xué)平臺(tái)(氣體傳感器)等構(gòu)成。尾氣采收裝置由探頭、取樣管、過(guò)濾器、氣水分離器及氣泵等構(gòu)成。探頭從排氣管中采集的尾氣，經(jīng)過(guò)濾器、氣水分離器分離后，進(jìn)入氣體分析光學(xué)平臺(tái)(氣體傳感器)。

廢氣分析儀的廢氣分析部分結(jié)構(gòu)如圖2所示。氣體分析光學(xué)平臺(tái)(氣體傳感器)主要由紅外線光源、樣品氣室、濾光片、半導(dǎo)體紅外檢測(cè)器等構(gòu)成，是廢氣分析儀的關(guān)鍵組成部分。檢測(cè)時(shí)，光源發(fā)出的紅外光，經(jīng)切光片后形成紅外光脈沖(近期的技術(shù)有采用脈沖式紅外光源直接產(chǎn)生紅外光脈沖)，紅外光脈沖經(jīng)樣品氣室后被樣氣(從采收部分輸送來(lái)的多種氣體)吸收部分能量，再通過(guò)濾光片后到達(dá)紅外檢測(cè)器。由于濾光片只允許對(duì)應(yīng)待測(cè)組份的紅外吸收波長(zhǎng)的紅外光通過(guò)(例如：CO濾光片只允許4.7微米的紅外光通過(guò))，所以對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)紅外光的能量被吸收的程度反映了相應(yīng)待測(cè)組份的濃度，紅外檢測(cè)器通過(guò)對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)紅外光的衰減程度來(lái)測(cè)量相應(yīng)待測(cè)組份的濃度。

目前廢氣分析儀已經(jīng)普遍采用計(jì)算機(jī)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，通過(guò)自適應(yīng)、自調(diào)整軟件能夠?qū)Ω鞣N氣體濃度信號(hào)進(jìn)行線性化處理，對(duì)各環(huán)境因素(溫度，壓力等)變化造成的氣體濃度信號(hào)變化進(jìn)行補(bǔ)償，從而提高了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，能夠?qū)z測(cè)過(guò)程進(jìn)行引導(dǎo)和監(jiān)控，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行判別，從而提高了產(chǎn)品的智能化程度。

佛山市南華儀器股份有限公司生產(chǎn)的NHA系列廢氣分析儀是利用不分光紅外吸收原理，采用計(jì)算機(jī)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的智能化汽油車排氣污染物檢測(cè)儀器，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類機(jī)動(dòng)車檢測(cè)站、汽車修理廠、汽車制造廠、環(huán)境檢測(cè)站等單位，其性能達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 3930-2009 最高精度等級(jí)(00級(jí))的要求，為防治機(jī)動(dòng)車排氣污染提供了有效監(jiān)測(cè)手段。

2.煙度計(jì)

煙度計(jì)是測(cè)定柴油車排出煙氣中煙度的儀器，目前，柴油車排氣煙度測(cè)量主要采用兩大類儀器：濾紙式煙度計(jì)和不透光煙度計(jì)。

(1)濾紙式煙度計(jì)

濾紙式煙度計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3所示，其由探頭、光電測(cè)量頭、收紙機(jī)構(gòu)、壓紙機(jī)構(gòu)、過(guò)濾紙、往復(fù)運(yùn)動(dòng)式汽缸構(gòu)成。檢測(cè)時(shí)，用探頭從排氣管中抽取一定量(標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定330毫升)的煙氣，煙氣經(jīng)過(guò)濾紙后，濾紙被煙氣污染。當(dāng)光線射向被污染的濾紙時(shí)，一部分光線被濾紙上的碳煙所吸收，另一部分光線被反射到光電測(cè)量頭，使光電測(cè)量頭產(chǎn)生光電流，光電流的大小反映了濾紙反射率的大小，而濾紙的反射率決定于濾紙的被污染程度，進(jìn)而測(cè)定煙氣的污染程度。

濾紙式煙度計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、測(cè)定值可靠性高、價(jià)格低廉，濾紙?jiān)嚇又庇^性好、便于保存。但缺點(diǎn)是只能檢測(cè)排氣中黑色的碳煙，無(wú)法測(cè)量同樣存在污染的藍(lán)煙和白煙，這是因?yàn)樗{(lán)煙(通常因燃料或潤(rùn)滑油不完全燃燒產(chǎn)生的微滴組成)、白煙(通常是由水蒸氣和/或油霧組成)不能像黑色碳煙一樣在濾紙上留下固體顆粒。

(2)不透光煙度計(jì)

不透光煙度計(jì)，又稱透射式煙度計(jì)、不透光度計(jì)，其基本工作原理是光吸收的物理作用，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。光源發(fā)出的光線穿過(guò)廢氣后，經(jīng)過(guò)吸收和散射，光線強(qiáng)度衰減，光電管測(cè)出光線的衰減率，進(jìn)而得到氣體污染程度。由于無(wú)論低濃度污染物(如藍(lán)煙、白煙)還是高濃度污染物(如黑煙)都會(huì)使光源發(fā)出的光線得到一定程度的衰減，因而這種工作原理使不透光煙度計(jì)不僅可以測(cè)量高濃度污染物，也可測(cè)量低濃度污染物，而且能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)測(cè)量。另外，不透光煙度計(jì)的工作原理也使其能夠適用于瞬態(tài)工況、自由加速工況、有負(fù)荷加速工況等多種柴油車工況狀態(tài)下的排放污染物測(cè)量。

佛山市南華儀器有限公司生產(chǎn)的NHT－6 不透光度計(jì)，其主要性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 11614的有關(guān)要求，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類機(jī)動(dòng)車檢測(cè)站、汽車修理廠、汽車制造廠、環(huán)境檢測(cè)站等單位。并且通過(guò)了日本有關(guān)部門的認(rèn)證試驗(yàn)，達(dá)到日本相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，批量出口日本。

3.工況法系統(tǒng)

工況法是一種對(duì)在用車進(jìn)行有載荷檢測(cè)的方法，其通過(guò)模擬車輛在道路上的實(shí)際運(yùn)行工況測(cè)量其污染物的排放量，測(cè)量結(jié)果與車輛實(shí)際排放趨同，被公認(rèn)為是評(píng)價(jià)機(jī)動(dòng)車(或發(fā)動(dòng)機(jī))尾氣排放狀況(濃度、質(zhì)量)及排放控制裝置凈化效果最為科學(xué)、最有說(shuō)服力的試驗(yàn)方法。

工況法應(yīng)用于在用車尾氣檢測(cè)稱作“簡(jiǎn)易工況法”(以下簡(jiǎn)稱“工況法”)，是相對(duì)于檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)程序更為復(fù)雜的“全工況法”而言的。

我國(guó)的工況法包括應(yīng)用于汽油車的穩(wěn)態(tài)工況法(ASM)、簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況法(VMAS)和應(yīng)用于柴油車的加載減速工況法(LUGDOWN)等三種檢測(cè)方法。

工況法系統(tǒng)是通過(guò)計(jì)算機(jī)控制軟件，將底盤測(cè)功機(jī)、機(jī)動(dòng)車排放物檢測(cè)儀器(汽油車廢氣分析儀/柴油車煙度計(jì))等儀器進(jìn)行集成控制的系統(tǒng)性產(chǎn)品。檢測(cè)時(shí)將車輛置于底盤測(cè)功機(jī)上，車輛按規(guī)定車速在底盤測(cè)功機(jī)上“行駛”，通過(guò)模擬汽車在道路行駛情況下怠速、減速、加速和換擋等實(shí)際工況，從而更真實(shí)地測(cè)量機(jī)動(dòng)車排放污染物的含量，其檢測(cè)有效率比現(xiàn)行檢測(cè)方法(汽油車雙怠速法和柴油車自由加速煙度法)高4～5倍。

在工況法應(yīng)用之前，國(guó)內(nèi)外對(duì)汽油車進(jìn)行尾氣檢驗(yàn)主要采用怠速法和雙怠速法，對(duì)柴油車進(jìn)行尾氣檢驗(yàn)主要采用自由加速煙度法。汽油車怠速法和雙怠速法使用的檢測(cè)設(shè)備為廢氣分析儀和相關(guān)計(jì)算機(jī)軟件，柴油車自由加速煙度法使用的檢測(cè)設(shè)備為煙度計(jì)和相關(guān)計(jì)算機(jī)分析軟件。

(1)工況法在汽油車尾氣檢測(cè)中的應(yīng)用

汽油車怠速法是指在怠速工況下測(cè)量排放污染物濃度的尾氣檢驗(yàn)方法。怠速工況是汽車多種工況中的一種，指車輛變速器位于空擋、離合器為接合位置、發(fā)動(dòng)機(jī)加速踏板松開、低速空轉(zhuǎn)的狀態(tài)。汽油車怠速檢測(cè)法的檢測(cè)過(guò)程如下：將發(fā)動(dòng)機(jī)由怠速工況加速至70%額定轉(zhuǎn)速，維持60秒后降至怠速，將廢氣分析儀的取樣探頭插入排氣管中，維持15秒后，由具有平均值功能的儀器讀取30秒內(nèi)的平均值，或人工讀取30秒內(nèi)的最高值和最低值，其平均值即為怠速污染物測(cè)量結(jié)果。怠速檢測(cè)法的特點(diǎn)是只能反映車輛怠速、空負(fù)荷狀態(tài)下的排放情況，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)為貧氧偏濃燃燒，主要產(chǎn)生HC和CO，產(chǎn)生少量或不產(chǎn)生NOx，因此此檢測(cè)方法只需要能夠分析HC和CO濃度的廢氣分析儀即可，所以檢測(cè)成本低、操作方便快捷。但由于怠速法檢測(cè)車輛無(wú)負(fù)荷，不能反映NOx的排放，對(duì)于那些NOx排放高的車無(wú)能為力。所以用怠速檢測(cè)法測(cè)量汽車的尾氣排放，并以其測(cè)量結(jié)果來(lái)判斷車輛的排放是否合格是不夠科學(xué)、不夠合理的，用這種方法來(lái)治理尾氣排放造成的環(huán)境污染也是難以奏效的。我國(guó)在2005年7月1日實(shí)施的GB 18285-2005《點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車排氣污染物排放限值及測(cè)量方法》中已不再采用該方法作為在用車的排放檢測(cè)。

汽油車雙怠速法是指在怠速及高怠速工況下分別測(cè)量排放氣體的污染物濃度，兩種狀態(tài)下檢測(cè)結(jié)果有一項(xiàng)超過(guò)規(guī)定的限值，則判為不合格。高怠速工況即指發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)，離合器處于接合位置，變速器處于空擋位置，用加速踏板將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定控制在50%額定轉(zhuǎn)速或制造廠技術(shù)文件中規(guī)定的高怠速轉(zhuǎn)速工況。雙怠速法的檢測(cè)過(guò)程如下：將發(fā)動(dòng)機(jī)從怠速狀態(tài)加速至70%額定轉(zhuǎn)速，運(yùn)轉(zhuǎn)30秒后降至高怠速狀態(tài)。將廢氣分析儀的取樣探頭插入排氣管中，深度不少于400毫米，并固定在排氣管上，維持15秒后，由具有平均值功能的儀器讀取30秒內(nèi)的平均值，或人工讀取30秒內(nèi)的最高值和最低值，其平均值即為高怠速污染物測(cè)量結(jié)果。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)從高怠速降至怠速狀態(tài)15秒后，由具有平均值功能的儀器讀取30秒內(nèi)的平均值，或人工讀取30秒內(nèi)的最高值和最低值，其平均值即為怠速污染物測(cè)量結(jié)果。雙怠速法與怠速法相比多考察了一個(gè)工況，增加了高怠速工況的檢測(cè)后，對(duì)普通化油器式的車輛，擴(kuò)大了污染物排放的控制范圍，更能夠有效地發(fā)現(xiàn)化油器混合氣供給系統(tǒng)中故障。進(jìn)行雙怠速法檢測(cè)需增加的設(shè)備投入不大(支持雙怠速法的廢氣分析儀，能測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)油溫度、排氣溫度等)，操作較簡(jiǎn)便，但它還是一種無(wú)負(fù)荷檢測(cè)，不能全面反映汽車在道路上行駛時(shí)各種工況下的排放情況。

國(guó)家環(huán)保部2005年6月7日發(fā)布的《點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車排放污染物排放限值及測(cè)量方法(雙怠速法及簡(jiǎn)易工況法)》中提到，“全國(guó)點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在用汽車排放監(jiān)控，采用本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的雙怠速法排放污染物排放限值及測(cè)量方法；在機(jī)動(dòng)車保有量大、污染嚴(yán)重的地區(qū)，也可按規(guī)定采用本標(biāo)準(zhǔn)附錄B、C、D中所列的簡(jiǎn)易工況法”。確立了“雙怠速法為最低要求、工況法為發(fā)展方向”的在用車檢測(cè)導(dǎo)向。

根據(jù)國(guó)家環(huán)保部發(fā)布的《中國(guó)機(jī)動(dòng)車污染防治年報(bào)(2011年度)》以及國(guó)家環(huán)保部新聞發(fā)言人的介紹，鑒于機(jī)動(dòng)車污染排放已成為我國(guó)空氣污染的一個(gè)重要來(lái)源，環(huán)保部今后將繼續(xù)加大工作力度，全面實(shí)施機(jī)動(dòng)車NOx總量控制。由于只有采用工況法才能實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)動(dòng)車NOx的準(zhǔn)確檢測(cè)，這一政策的實(shí)施使工況法系統(tǒng)產(chǎn)品的應(yīng)用范圍從目前的國(guó)內(nèi)重點(diǎn)地區(qū)推向全國(guó)。

我國(guó)的汽油車工況法主要包括穩(wěn)態(tài)工況法ASM、簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況法VMAS。穩(wěn)態(tài)工況法ASM，也稱加速模擬工況法，是將車輛置于底盤測(cè)功機(jī)上，通過(guò)控制系統(tǒng)控制底盤測(cè)功機(jī)的加載，持續(xù)穩(wěn)定地模擬車輛在道路上加速時(shí)的負(fù)載，分析車輛在此工況下排放污染物濃度的檢測(cè)方法。簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況法VMAS是將車輛置于底盤測(cè)功機(jī)上，通過(guò)控制系統(tǒng)控制底盤測(cè)功機(jī)的加載，模擬車輛在道路上行駛的怠速、加速、勻速、減速工況，對(duì)其運(yùn)行過(guò)程中排放污染物排放量進(jìn)行檢測(cè)的方法。工況法與雙怠速法相比有四大優(yōu)點(diǎn)：一是檢測(cè)項(xiàng)目齊全，能夠檢測(cè)出雙怠速法不能檢測(cè)的NOx排放狀況，對(duì)于空氣質(zhì)量控制(尤其是NOx的減排)具有積極作用；二是檢測(cè)結(jié)果更接近于真實(shí)排放水平，能夠反映出機(jī)動(dòng)車在道路上行駛的各種工況的真實(shí)排放狀況；三是檢測(cè)過(guò)程是在軟件控制下，按照預(yù)設(shè)的檢測(cè)條件進(jìn)行檢測(cè)，能夠有效減少人為因素對(duì)檢測(cè)的影響，防止弄虛作假；四是檢測(cè)設(shè)備與機(jī)動(dòng)車排放監(jiān)控中心具有聯(lián)網(wǎng)功能，便于監(jiān)督管理。簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況法不僅能夠測(cè)量排放污染物濃度，而且能夠測(cè)量排放污染物質(zhì)量。表2對(duì)雙怠速法(非工況法)、穩(wěn)態(tài)工況法、簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較。

表2 汽油車尾氣檢測(cè)方法比較

(2)工況法在柴油車尾氣檢測(cè)中的應(yīng)用

柴油車進(jìn)行尾氣檢驗(yàn)主要有柴油車自由加速煙度法和柴油車加載減速工況法。

柴油車自由加速煙度法是指當(dāng)柴油車發(fā)動(dòng)機(jī)處于自由加速工況時(shí)，從排氣管中抽取一定量的排氣，用不透光式煙度計(jì)或?yàn)V紙式煙度計(jì)進(jìn)行檢測(cè)的一種檢測(cè)方法。自由加速工況是指柴油車發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速狀態(tài)時(shí)，將加速踏板迅速踏到底，維持4秒后松開時(shí)的工況。該方法的特點(diǎn)是，檢測(cè)操作簡(jiǎn)便易行、測(cè)試儀器價(jià)格便宜且便于攜帶、檢測(cè)時(shí)間短等。但其不能反映功率大小，車主容易通過(guò)限油方式作弊。

柴油車加載減速工況法是一種模擬車輛負(fù)載運(yùn)行，分別在最大功率點(diǎn)、最大功率對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速的90%轉(zhuǎn)速點(diǎn)和最大功率對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速的80%轉(zhuǎn)速點(diǎn)等3個(gè)加載工況點(diǎn)對(duì)排放污染物進(jìn)行檢測(cè)的方法。柴油車加載減速工況法與自由加速煙度法相比較，優(yōu)點(diǎn)突出。一是加載減速法是滿負(fù)荷的檢測(cè)方法，模擬道路行駛工況開展檢測(cè)且與柴油車型式核準(zhǔn)時(shí)的工況十分相近，能夠更準(zhǔn)確快速地測(cè)量出柴油車煙氣的排放量，有利于估算機(jī)動(dòng)車污染物排放總量。二是檢測(cè)時(shí)同時(shí)測(cè)量車輛的輪邊功率值，進(jìn)而可判斷其柴油機(jī)動(dòng)力性的劣化程度，為及時(shí)維修提供依據(jù)。三是其配套的設(shè)備具有計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)功能，可與機(jī)動(dòng)車排放監(jiān)控中心連接，便于主管部門實(shí)施監(jiān)督管理和對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。四是加載減速法對(duì)發(fā)現(xiàn)高排放的“黑煙車”極為有效。表3中列出了柴油車尾氣檢測(cè)方法的優(yōu)、缺點(diǎn)比較。

在工況法系統(tǒng)的應(yīng)用方面，隨著環(huán)境問(wèn)題的日益凸顯，各地環(huán)保部門對(duì)機(jī)動(dòng)車環(huán)保、安全檢測(cè)越來(lái)越重視，紛紛出臺(tái)了工況法推廣應(yīng)用的政策指導(dǎo)意見。北京市自2001年1月1日起，首先對(duì)使用10年以上的車輛和5年以上的出租小客車實(shí)施工況法檢測(cè)；自2003年8月1日起，對(duì)在用輕型車、重型車、農(nóng)用車和摩托車實(shí)施工況法檢測(cè)。直轄市中除北京市外，重慶市也已開始實(shí)施工況法檢測(cè)。副省級(jí)城市中，廣州、青島、南京、深圳、沈陽(yáng)、大連、杭州等城市相繼開始實(shí)施工況法檢測(cè)。廣東省珠三角地區(qū)的佛山、珠海、東莞等城市也都開始實(shí)施工況法檢測(cè)。國(guó)務(wù)院2011年8月31日公布的《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》中，首次把交通納入減排領(lǐng)域，NOx首次被納入主要污染物總量減排控制范圍，提出“實(shí)施第四階段機(jī)動(dòng)車排放標(biāo)準(zhǔn)，在有條件的重點(diǎn)城市和地區(qū)逐步實(shí)施第五階段排放標(biāo)準(zhǔn)”的方針。全國(guó)各個(gè)省市對(duì)工況法檢測(cè)都在加緊推廣應(yīng)用之中。未來(lái)，以工況法為代表的系統(tǒng)化、集成化、智能化的檢測(cè)系統(tǒng)將逐漸成為市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。

佛山市南華儀器有限公司生產(chǎn)的NH系列工況法機(jī)動(dòng)車排氣檢測(cè)系統(tǒng)，其主要組成部分為：汽車底盤測(cè)功機(jī)、汽油車廢氣分析儀、柴油車煙度計(jì)、計(jì)算機(jī)控制軟件，以上均為自主設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，具有較強(qiáng)的產(chǎn)品配套能力和售后服務(wù)能力，已經(jīng)在全國(guó)各地各類機(jī)動(dòng)車檢測(cè)站廣泛使用。

4.其他新型機(jī)動(dòng)車排放物檢測(cè)產(chǎn)品

為了不斷加強(qiáng)對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣污染的治理，特別是高排放車輛的篩選、發(fā)現(xiàn)和治理，除了采用工況法定點(diǎn)定期地檢測(cè)外，路檢和抽檢也是十分必要的，移動(dòng)式機(jī)動(dòng)車排氣檢測(cè)車和遙感式機(jī)動(dòng)車排氣檢測(cè)車為此提供了檢測(cè)手段。移動(dòng)式機(jī)動(dòng)車排氣檢測(cè)車由車載式廢氣分析儀、煙度計(jì)、車載不間斷電源、視頻攝像系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)等設(shè)備組裝在專用汽車上構(gòu)成。遙感式機(jī)動(dòng)車排氣檢測(cè)車由遙感檢測(cè)裝置、車牌識(shí)別系統(tǒng)、車輛速度與加速度檢測(cè)系統(tǒng)、車載不間斷電源、視頻攝像系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)等設(shè)備組裝在專用汽車上構(gòu)成，可對(duì)道路上行駛的車輛的排氣污染物進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，這些檢測(cè)設(shè)備為環(huán)保部門的監(jiān)管和執(zhí)法提供了有效工具。

機(jī)動(dòng)車排氣污染物監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的不斷發(fā)展，為防治機(jī)動(dòng)車排氣污染提供了有效手段，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)提供了可靠保障。