淺析GB 18285—2018中HC殘留量檢查的測試原理

昆山五人行汽車檢測技術(shù)服務(wù)有限公司 鐘仕鈺

山東新凌志檢測技術(shù)有限公司 梁 超

泰州市東環(huán)機(jī)動車檢測有限公司 吳 干

《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）》（GB 18285—2018）中HC殘留量檢查是指，汽油車（含其他裝用點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)的汽車）在進(jìn)行工況法檢測前的設(shè)備自檢，其目的是為了保證排放檢驗的公平性與準(zhǔn)確性，使車輛進(jìn)行尾氣排放檢驗時，檢測數(shù)據(jù)不受上一輛車排放污染物的影響。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，很多檢測程序?qū)Υ藱z查的取樣判定方式是多種多樣的，在理解上也存在較大差異（圖1、圖2分別為HC殘留量檢查軟件設(shè)置錯誤和正確時的系統(tǒng)界面顯示），為此，本文以穩(wěn)態(tài)工況法為例，對HC殘留量檢查作一個簡要說明，以便大家更好地理解HC殘留量檢查的測試原理。

圖1 HC殘留量檢查軟件設(shè)置錯誤時的系統(tǒng)界面顯示（截屏）

圖2 HC殘留量檢查軟件設(shè)置正確時的系統(tǒng)界面顯示（截屏）

GB 18285—2018中B.5.2.6.4規(guī)定，在取樣系統(tǒng)通過HC殘留量檢查后，才允許排放檢測系統(tǒng)進(jìn)入測試程序。HC殘留量不應(yīng)超過7×10-6（正己烷），或檢查結(jié)果為負(fù)值應(yīng)鎖止分析儀，中止測試程序，對分析儀進(jìn)行重新標(biāo)定、檢查或維修，對正常的取樣系統(tǒng)進(jìn)行的HC殘留量檢查時間應(yīng)不超過120 s。標(biāo)準(zhǔn)中此處提到了HC殘留量檢查的限值及檢查時間要求，檢查時間不超過120 s，這里面包含了分析儀3個指令動作步驟，即零點(diǎn)校正（簡稱“調(diào)零”）、環(huán)境空氣測定及背景空氣測定。此外，HC殘留量不是單單通過測試得來的，而是通過測試加計算得到的。

（1）零點(diǎn)校正。應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)的零空氣（簡稱“零氣”）或零空氣發(fā)生器凈化過的空氣進(jìn)行排氣分析儀的零點(diǎn)校正和氧傳感器的量距點(diǎn)校正。用于校正的零空氣，其純度應(yīng)滿足GB 18285—2018中BB.2的規(guī)定（O2=20.8%；HC＜1×10-6THC；CO＜1×10-6；CO2＜2×10-6；NO＜1×10-6；其余為N2，純度為99.99%）。按照GB 18285—2018要求，這一步驟必須要使用符合要求的零空氣從排氣分析儀后方的零氣端口（圖3）進(jìn)入，對排氣分析儀進(jìn)行零點(diǎn)校正，確保零位準(zhǔn)確，否則進(jìn)行下一步驟的“環(huán)境空氣測定”就沒有意義。根據(jù)調(diào)查了解，目前不少檢驗機(jī)構(gòu)還是用空氣代替零空氣進(jìn)行分析儀的零點(diǎn)校正，因為空氣零點(diǎn)校正和環(huán)境空氣測定所用的都是車間環(huán)境空氣，并從排氣分析儀環(huán)境空氣端口（圖3）進(jìn)入，屬于同一氣源，環(huán)境空氣值即為分析儀零位點(diǎn)，如此理論上環(huán)境空氣測定是沒有值的。另外，有些軟件程序把零點(diǎn)校正步驟放到背景空氣測定之后去做，如此則未能正確理解環(huán)境空氣測定的前提意義。

圖3 排氣分析儀后方的進(jìn)氣端口

（2）環(huán)境空氣測定。將經(jīng)過顆粒物過濾器過濾的環(huán)境空氣從取樣泵之前，取樣探頭、取樣管、氣/水分離器之后的部位（即圖3中的環(huán)境空氣端口）送入排氣分析儀，由排氣分析儀測量并記錄5種氣體的濃度，但不需要進(jìn)行校正。注意測定的路線，記錄氣體濃度，此濃度值不作為合格與否的判定。

（3）背景空氣測定。從取樣探頭抽取環(huán)境空氣，由排氣分析儀測量并記錄5種氣體的濃度，用于確定背景空氣的污染物水平和HC殘留量。如果背景空氣中3種氣體中的任何一種濃度絕對值超出規(guī)定值，即HC≥15×10-6，或CO≥0.02%，或NO≥5×10-6；或者取樣系統(tǒng)內(nèi)的HC殘留濃度超過7×10-6，或為負(fù)值，系統(tǒng)應(yīng)自動鎖止，不允許繼續(xù)進(jìn)行排放測試，應(yīng)對分析儀重新進(jìn)行檢查和校準(zhǔn)，直至上述條件均得到滿足。

據(jù)筆者觀察所知，不少檢測程序容易將背景空氣測試的HC值與HC殘留量測試值混淆，且有不少軟件設(shè)置背景空氣測定時間為2 s左右，抽樣氣體從取樣探頭端進(jìn)入到排氣分析儀測量平臺（圖4）需要時間，即總管路響應(yīng)時間，整個管路a的長度通常約為7 m（標(biāo)準(zhǔn)要求的管路長度≤7.5 m），顯然2 s的背景空氣測定時間是不符合測試要求的。

圖4 背景空氣測定時氣體的流向

在此處，HC有兩個判定限值，一個是≥15×10-6，另外一個是＞7×10-6，兩者不可以混淆。前面3個參數(shù)的鎖止判定，包括HC≥15×10-6，是GB 18285—2018新增加的要求，但這不矛盾。查看背景空氣測定和環(huán)境空氣測定時氣體進(jìn)入排氣分析儀的路線，就能夠發(fā)現(xiàn)不同。背景空氣測定直接從取樣探頭抽樣氣，排氣分析儀顯示值則直接與背景空氣限值（HC≥15×10-6，或CO≥0.02%，或NO≥5×10-6） 進(jìn)行比較并判定。而HC殘留量實則是取樣探頭、取樣管、氣/水分離器等內(nèi)部HC殘留吸附值，需要用背景空氣測定值減去環(huán)境空氣測定記錄值，即

觀察它們的取樣測試路徑，不難理解，HC殘留量不應(yīng)為負(fù)值（因為兩個自然數(shù)相加減去其中一個自然數(shù)，必然是大于或等于0）。

例1，一輛輕型普通貨車，在進(jìn)行穩(wěn)態(tài)工況法測試前，排氣分析儀自檢界面如圖5所示。其中，環(huán)境空氣測定步驟測得HC=0，CO=0，NO=0；背景空氣測定步驟測得HC=6×10-6，CO=0，NO=0。

圖5 穩(wěn)態(tài)工況法測試前分析儀自檢界面（截屏）

根據(jù)上述背景空氣的判定要求，判定背景空氣測定合格。根據(jù)公式（1），HC殘留量=6×10-6-0=6×10-6<7×10-6，由此判定HC殘留量合格。

例2，同上車，排氣分析儀自檢時，環(huán)境空氣測定步驟測得HC=3×10-6，CO=0，NO=0；背景空氣測定步驟測得HC=12×10-6，CO=0.01%，NO=6×10-6。

根據(jù)上述背景空氣的判定要求，判定背景空氣測定不合格。根據(jù)公式（1），HC殘留量=12×10-6-3×10-6=9×10-6>7×10-6，由此判定HC殘留量不合格。

HC殘留量為排氣分析儀取樣管長期抽測機(jī)動車尾氣積累吸附在取樣管壁上的HC殘留物，存在吸收與釋放的現(xiàn)象，檢測時釋放的量則需要在可控量范圍內(nèi)。標(biāo)準(zhǔn)增加了背景空氣測定的判定要求，在此可把HC殘留量檢查與零點(diǎn)校正、環(huán)境空氣測定及背景空氣測定看成一個連貫有序的檢查步驟，從而科學(xué)有效地控制了車間空氣污染物和分析儀取樣管內(nèi)HC殘留的影響，使檢驗結(jié)論更加準(zhǔn)確與公正。