汽油車穩態工況法缺點解析

張安忠

摘 要：筆者結合自身工作實踐，對汽油車目前普遍使用的穩態工況尾氣檢測方法檢測原理、檢測流程進行了論述，對其缺點進行了分析和歸納，提出了改進建議。希望建立更為先進、科學的汽油車排氣檢驗檢測方法，為汽油車排氣檢測監管提供技術支撐。

關鍵詞：汽油車;穩態工況法;解析

2018年底，全國機動車保有量達3.27億輛，其中汽車2.4億輛，比2017年增加2285萬輛，增長10.51%。隨著人們生活水平的快速提高，汽車數量還將逐年增加。研究、建立和使用更為先進、科學的汽油車排氣檢驗檢測方法，準確識別和篩選出高排放高污染車輛，為生態環境部門準確掌握汽油車污染物排放情況、行使行政決策提供技術依據是當前技術工作者亟待解決的課題。

一、汽油車檢測方法概述

目前，汽油車最常用的排氣檢驗檢測方法主要有雙怠速法、穩態工況檢測法和道路遙感檢測法三種。雙怠速法檢測成本低，操作維護簡便，使用范圍廣，設定的排放限值較松，且僅檢測尾氣中的CO和HC兩種污染物，準確率低，檢測結果容易篡改，能檢測無負荷狀態下的排氣情況。道路遙感檢測法對測量環境和工況的要求過于苛刻，單車重復性差，存在無效數據，對HC無法檢測，僅用于篩選高排放和清潔車輛，遙感檢測數據不能作為判定超標排放的直接依據，還需標準檢測站進行最終確定。雙怠速法和遙感監測法大多用于監督抽測。因而穩態工況法屬于有負荷檢測，測試結果更能接近實際排放，因具有設備成本低、測量穩定、操作簡單、能夠較好的代表車輛真實排放狀況，能檢測CO、NO和HC等優點，已在全國范圍內普遍被使用。

二、穩態工況法檢測的基本原理及流程

（一）基本原理

將經預熱的汽油車置于底盤測功機上，使待檢車輛的驅動輪與滾筒保持貼合，然后按系統提示車速在底盤測功機上模擬“道路”行駛，此時底盤測功機會根據所檢測車輛的報檢信息參數加載一定的功率到測功機上，期間驅動輪需保持固定車速“行駛”，以此模擬汽車實際行駛工況。同時，尾氣采樣分析裝置采集尾氣，分析出尾氣中相關污染物的排放濃度。汽油車尾氣CO、HC采用不分光紅外法（NDIR）測量，NO的測量采用電化法。

（二）檢測流程

可見，在底盤測功機上的測試運轉循環由ASM5025和ASM2540兩個工況組成，每個工況進行測試前均經過一個快速檢查工況測試過程。

1.ASM5025工況

經預熱后的車輛，加速至25km/h，然后系統根據測試車輛基準質量自動向車輛驅動輪加載功率，期間車輛需穩定在25±2.0km/h范圍內運轉，待車速穩定后控速5s，開始自動計時t=0s，系統根據分析儀的響應時間采樣（若分析儀響應時間為10s），即10s后開始采樣，持續采樣10s，頻率為逐秒取樣，若測量結果合格，即ASM5025快速檢查工況結束（t=20s）。否則，繼續運行至90s，ASM5025工況結束（t=90s）。期間車速及測功機扭矩誤差均要求在規定允許范圍內，否則，檢測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，系統根據測試車輛基準質量自動向車輛驅動輪加載功率，車速需穩定在 40km/h±2km/h 范圍內并控速5s，接著系統根據分析儀的響應時間（若分析儀響應時間為10s），即t=10s后開始快速檢查工況并取樣，取樣時長為10s，頻率為逐秒取樣，在計時器t=20s時分析儀器取樣結束，若測量結果合格，即ASM2540快速檢查工況結束，否則檢測工況將繼續運行至90s，則ASM2540工況結束（t=90s）。期間車速及測功機扭矩誤差均要求在規定允許范圍內，否則，檢測將被停止或重新開始。

在上述測量過程中，任意連續10s內每秒車速變化相比第一秒小于±1 km/h，測試結果才有效?？焖贆z查工況 10s內的排放檢測結果等于或低于限值的50%，則檢測通過，工況結束;否則，應繼續進入下一工況，若此過程中所有檢測污染物經尾氣分析儀得出的檢測結果均低于或等于限值，則通過工況，檢測合格; 反之檢測結果超過限值則不合格，工況結束。任意連續10s內的任一污染物排放檢測結果高于限值的500%，則檢測不通過，檢測結束。

三、穩態工況法缺點

（一）ASM方法對超標車輛的誤判率相對較高。有研究表明：用怠速法、穩態工況法和瞬態法測試對同一批車輛進行測試，其中怠速法測得超標車輛62輛，穩態工況法73輛，瞬態工況法182輛。在瞬態工況法測試超標的182輛汽油車當中，穩態工況超標車輛有58輛，怠速法測試超標車輛有47輛。而穩態工況法測試超標的車輛，怠速法測試超標車輛占16.4%，而瞬態法測試超標車輛則占了79.5%。由此表明：穩態工況法比怠速法先進科學，但相對瞬態工況法而言，ASM誤判率明顯偏高。

（二）ASM檢測工況單一。穩態工況法檢測從車輛檢測運轉情況來看，只有兩個較低速度的等速等負荷運動（行駛速度為25km/h和40km /h），同時發動機轉速也是恒定的，而汽車的實際行駛情況比較復雜，速度、負荷和發動機轉速都是處于動態變化中，所以該工況檢測只能較片面地檢測出汽車處于某一行駛狀況的污染物排放情況，與道路實際行駛情況還有較大的差異。

（三）ASM工況法易被監測作弊。該工況法檢測只需驅動輪“行駛”在底盤測功機的轉鼓上，另外兩輪處于靜止狀態及車輛檢測時驅動輪轉向角度小、車輛震動、車外壓力等情況，某些汽車生產廠商針對此工況的檢測設定，利用行車電腦采集汽車行駛的實時數據，判斷汽車是否處于尾氣檢測工況的“行駛”狀態，從而開啟相關汽車尾氣作弊軟件使其通過尾氣檢測關。

四、改進建議

基于ASM工況法存在誤判率較高、檢測精確度較低、與實際行駛工況關聯性差等弊端，提出如下改進建議：

（一）完善檢測設備及工況流程，降低誤判率。與較先進的檢測方法（瞬態法）相比，ASM工況出現誤判率偏高的情況，故建議在ASM的檢測設備基礎上，增加檢測精確度較高的設備，完善采樣工況階段，建議增加加速、減速、怠速和等速四個行駛工況的尾氣排放數據，這樣才能全面地反映出車輛在實際行駛狀態時尾氣的真實排放狀態，從而更好地掌握和監測機動車的排放狀況。讓原來誤判的車輛顯現出真實尾氣排放狀況，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工況的檢測結果以排放濃度表示，導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算方法，污染物應采取單位排放質量（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基礎上增加一個排氣質量分析系統，測試各工況的排氣流量和密度，結合五氣分析儀的各污染物的排氣濃度，進而計算出所檢測機動車每秒各種污染物的排放質量。

（三）改良和優化尾氣污染物測定設備。對于ASM工況采用的檢測設備及污染物檢測原理檢測精確度較低，建議采用更先進和精確度較高的測量設備檢測尾氣污染物的排氣參數，如：HC的測定可參考采用氫離子火焰法測定，NOx的測定則參考采用化學發光法等，這樣有助于獲取更精準的機動車尾氣排放數據。

（四）增加發動機最大功率測試項目及車輛軟硬件檢視工作。為了防止機動車檢測時人為調整噴油量、噴油時間或高檔位低轉速行駛等改變機動車正常行駛工況狀態的操作行為，以犧牲發動機性能換取通過尾氣檢驗，建議增加發動機最大功率測試判定項目，杜絕部分檢測人員利用ASM檢測工況的漏洞進行作弊。同時增加對車輛OBD檢查，識別車輛發動機控制軟件，探查其中相關電控單元內是否存在切斷裝置。