淺談汽車排氣污染物檢測(cè)方法及應(yīng)用進(jìn)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(hù)傘。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平的不斷提高，城市化進(jìn)程大大加快。帶來(lái)繁榮的同時(shí)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(lái)源仍是以化石能源的燃燒為主，在內(nèi)燃機(jī)工作的過程中產(chǎn)生的廢氣嚴(yán)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(qiáng)對(duì)大氣環(huán)境問題的管理，必須提高汽車排氣污染物檢測(cè)方法的研究和使用。

關(guān)鍵詞：汽車排氣;污染物;檢測(cè)方法;應(yīng)用進(jìn)展

中圖分類號(hào)：[U473.9]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）16-0123-02

0? 引言

汽車排氣污染物監(jiān)測(cè)是我國(guó)環(huán)境保護(hù)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(dòng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)持續(xù)健康發(fā)展的重要工作內(nèi)容。科學(xué)而完善的污染物檢測(cè)技術(shù)可以精準(zhǔn)定位排氣中的各種污染物分布以及對(duì)大氣污染的嚴(yán)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但目前我國(guó)排氣檢測(cè)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(jìn)行改善，本文僅對(duì)四川區(qū)域采用的檢驗(yàn)檢測(cè)方法進(jìn)行討論及分析。

1? 國(guó)外在汽車排氣污染物檢測(cè)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(huì)排放氣體污染物，對(duì)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(duì)大氣造成的危害，世界各國(guó)都在積極的研究節(jié)能減排措施和污染物檢測(cè)方法。目前國(guó)外在汽車的排放控制上，主要通過定期檢查和維護(hù)制度。在美國(guó)地區(qū)，使用的是延續(xù)40年的I/M技術(shù)。目前，隨著美國(guó)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(zhǎng)相對(duì)較緩，因此這是一種較為經(jīng)濟(jì)有效的節(jié)能減排方式。

2? 我國(guó)在汽車排氣污染物監(jiān)測(cè)制度方面的規(guī)范

為了加強(qiáng)對(duì)我國(guó)機(jī)動(dòng)車的檢測(cè)與維護(hù)，我國(guó)政府單位基于美國(guó)的I/M制度建立了適用于我國(guó)的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)與維護(hù)制度。在我國(guó)的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)與維護(hù)制度中，要求檢測(cè)機(jī)構(gòu)必須具備市場(chǎng)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(jī)動(dòng)車排氣污染物的檢測(cè)工作。檢測(cè)機(jī)構(gòu)必須根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)汽車排氣污染物進(jìn)行檢測(cè)，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(jī)動(dòng)車排氣污染物檢測(cè)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(guó)在機(jī)動(dòng)車排氣污染物檢測(cè)上的缺陷。

3? 燃料的種類及燃燒產(chǎn)生的廢棄物

目前，我國(guó)大部分內(nèi)燃機(jī)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(huì)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(shí)，經(jīng)排氣管排出的廢氣主要以一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔铩⒌趸衔铩⒀鯕狻⒌獨(dú)獾鹊取Ｆ渲械牟糠峙欧盼飼?huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生不良影響。當(dāng)燃料類型為壓縮天然氣時(shí)，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?xì)浠衔铩＿@種汽車燃料在燃燒的過程中產(chǎn)生的污染物相對(duì)較少，主要為少量的二氧化碳以及微量一氧化碳、碳?xì)浠衔锖偷趸衔铩Ｊ褂靡夯蜌庾鳛槿剂系钠嚕撊剂蠠嶂蹈撸s質(zhì)少，污染物質(zhì)也相對(duì)較少。

4? 檢測(cè)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(cè)方法

4.1.1 雙怠速檢測(cè)法

怠速工況是發(fā)動(dòng)機(jī)的一種無(wú)負(fù)載狀態(tài)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速工況。雙怠速檢測(cè)法就是在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)處于兩種規(guī)定的轉(zhuǎn)速無(wú)負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)行汽車排氣污染物的檢測(cè)的一種方法。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于無(wú)負(fù)載運(yùn)作的狀態(tài)時(shí)，也就是離合器置于結(jié)合位置，同時(shí)汽車變速器置于空檔，如果汽車為自動(dòng)擋，此時(shí)變速器應(yīng)放置為P檔或停車檔。第一個(gè)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(dòng)機(jī)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(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)檢測(cè)尾氣中的各項(xiàng)廢氣濃度進(jìn)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(cè)時(shí)為車輛靜止檢測(cè)操作較為簡(jiǎn)單，但是不能很好的模擬發(fā)動(dòng)機(jī)道路行駛時(shí)的工作狀況。

4.1.2 簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況檢測(cè)法

使用簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況檢測(cè)法，被測(cè)車輛需要按照指標(biāo)中規(guī)定的車速在底盤測(cè)功機(jī)上運(yùn)轉(zhuǎn)。大多數(shù)情況下都是由驅(qū)動(dòng)輪帶動(dòng)滾筒進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過模擬車輛在行駛過程中遇見的阻力，確保被測(cè)車輛在運(yùn)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(cè)。由于本方法在瞬態(tài)工況法基礎(chǔ)上對(duì)設(shè)備、儀器進(jìn)行了簡(jiǎn)化，試驗(yàn)時(shí)間也縮短很多，因此被稱為“簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況法”。

在簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況法檢測(cè)時(shí)，完成整個(gè)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(cè)得的稀釋尾氣體積再進(jìn)行修正后得到最后的檢測(cè)過程中的排放物質(zhì)量。在使用簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況法對(duì)車輛進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，相對(duì)雙怠速法而言，對(duì)車輛的技術(shù)要求相對(duì)較高，一些車輛主動(dòng)控制系統(tǒng)不能解除的車輛及全時(shí)四驅(qū)、適時(shí)四驅(qū)等一些不適宜使用測(cè)功機(jī)檢測(cè)的車輛都不能使用簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況法進(jìn)行檢測(cè)，否則會(huì)有損壞車輛的風(fēng)險(xiǎn)。簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況法能模擬發(fā)動(dòng)機(jī)在道路行駛時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)工況，而且整個(gè)檢測(cè)區(qū)間發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不高，不能檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)工況。使用簡(jiǎn)易工況法得到的檢測(cè)數(shù)據(jù)項(xiàng)，主要由綜合數(shù)據(jù)，環(huán)境數(shù)據(jù)以及簡(jiǎn)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(cè)的時(shí)間，檢測(cè)站和檢測(cè)員的相關(guān)信息被測(cè)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(cè)車輛運(yùn)行的濕度，溫度以及大氣壓力等數(shù)據(jù)，同時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)也會(huì)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)檢驗(yàn)檢測(cè)的值進(jìn)行修正，使檢測(cè)結(jié)果更精準(zhǔn)。

4.1.3 自由加速煙度檢測(cè)法

自由加速煙度檢測(cè)法是一種適用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車排氣污染物檢測(cè)方法。指的是柴油汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)從怠速狀態(tài)加速到發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)松開油門使汽車正常恢復(fù)至怠速狀態(tài)的工況。使用自由加速煙度檢測(cè)法時(shí)，必須要將油門踏板在1s內(nèi)踩至極限位置使發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速或斷油轉(zhuǎn)速，并確保在松開踏板前發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，此時(shí)對(duì)排氣的煙度數(shù)值進(jìn)行檢測(cè)（重復(fù)測(cè)量三次），對(duì)三次的檢測(cè)結(jié)果取算術(shù)平均值作為最終測(cè)量結(jié)果。自由加速煙度檢測(cè)法是目前使用的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)方法的一種，具有時(shí)間短，流程簡(jiǎn)單，設(shè)備價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。但也存在著一定的缺陷，主要表現(xiàn)在自由加速煙度檢測(cè)法的自由加速工況是處于無(wú)負(fù)荷狀態(tài)，很難反映真實(shí)行駛過程中的行駛情況。而且檢測(cè)過程中被測(cè)車輛排放的黑煙高峰段與抽機(jī)泵采樣階段一致性較低，這就可能導(dǎo)致檢測(cè)的結(jié)果會(huì)高于實(shí)際，對(duì)于未進(jìn)行車輛預(yù)熱和車況較差的車輛容易造成發(fā)動(dòng)機(jī)故障或損壞。而且人為因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響較大，駕駛員的誤操作對(duì)結(jié)果會(huì)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(dòng)機(jī)的汽車排氣污染物檢測(cè)方法，此方法對(duì)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)有更高的要求，而且對(duì)車輛的變速箱和傳動(dòng)部分也有極高的要求。使用加載減速法檢測(cè)時(shí)將車輛驅(qū)動(dòng)輪置于測(cè)功機(jī)上，取得最大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速后由低檔位到高檔位進(jìn)行加檔同時(shí)保證使用每個(gè)檔位時(shí)保持油門開度最大使發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)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(cè)功機(jī)自動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，確定最大輪邊功率，當(dāng)最大輪邊功率確定后進(jìn)行VelMaxHP和80%VelMaxHP點(diǎn)兩個(gè)速度段的檢測(cè)，最后將兩個(gè)速度段測(cè)到的光吸收系數(shù)k、VelMaxHP點(diǎn)輪邊功率以及80%VelMaxHP點(diǎn)的NOX作為檢測(cè)結(jié)果。加載減速法對(duì)車輛的綜合技術(shù)性能要求較高，檢測(cè)過程中測(cè)功機(jī)進(jìn)行模擬車輛載重情況，且檢測(cè)全程保持油門開度最大使發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到最大供油量，真實(shí)的模擬了載重汽車行駛工況，但此方法對(duì)車況稍差的車輛或年限稍長(zhǎng)車輛因高速載重行駛有造成車輛損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 汽車排氣污染物檢測(cè)方法的選擇及指標(biāo)項(xiàng)的確認(rèn)

《柴油車污染物排放限值及測(cè)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(cè)量方法（雙怠速法及簡(jiǎn)易工況法）（GB18285-2018）》是我國(guó)目前現(xiàn)行的汽車排氣污染物的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)地域廣大，地區(qū)間的經(jīng)濟(jì)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(jìn)行汽車排氣污染物的檢測(cè)工作，并且在此基礎(chǔ)之上確認(rèn)地方的檢測(cè)方法和監(jiān)控方案，就目前而言國(guó)內(nèi)大部分地區(qū)均采用簡(jiǎn)易工況法（如四川使用簡(jiǎn)易工況法的簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況法）及加載減速法進(jìn)行汽車排氣污染物的檢測(cè)，不能使用工況法檢測(cè)的則采用雙怠速法或自由加速法進(jìn)行檢測(cè)。在進(jìn)行檢測(cè)的過程中不可以對(duì)同一車型使用不同的檢測(cè)方法，應(yīng)采用首次檢測(cè)的方法進(jìn)行檢測(cè)，確保檢測(cè)的連續(xù)性。

4.3 提高汽車排氣污染物檢測(cè)的主要措施

提高檢測(cè)人員的專業(yè)素養(yǎng)：人為因素是影響檢測(cè)結(jié)果的重要因素，檢測(cè)人員的專業(yè)素養(yǎng)直接影響著機(jī)動(dòng)車檢驗(yàn)檢測(cè)工作的正常開展。因此，必須定期組織檢測(cè)人員進(jìn)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(shí)，確保檢測(cè)人員的職業(yè)水準(zhǔn)符合要求

加大檢測(cè)設(shè)備的自查力度：為了保障檢測(cè)設(shè)備的可用性和運(yùn)行穩(wěn)定性，自查主要以計(jì)算機(jī)軟件為輔，人工檢測(cè)為主的方式，機(jī)構(gòu)必須按照要求對(duì)檢驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行自查，并采用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)檢測(cè)的過程進(jìn)行控制和記錄，檢測(cè)結(jié)果要及時(shí)進(jìn)行歸檔，以備后期查驗(yàn)。對(duì)于在檢測(cè)過程中出現(xiàn)指標(biāo)不合格的設(shè)備，必須立即進(jìn)行檢修或更換，保障汽車排氣檢測(cè)結(jié)果的可靠性和科學(xué)性。

加大檢驗(yàn)質(zhì)量監(jiān)管力度：目前隨著民間資本的大量涌入，各地機(jī)動(dòng)車檢測(cè)機(jī)構(gòu)數(shù)量迅速增加，有的區(qū)、縣同時(shí)營(yíng)業(yè)的達(dá)到4、5家檢測(cè)機(jī)構(gòu)，同時(shí)由于國(guó)家政策進(jìn)一步便民使檢測(cè)量銳減。不少機(jī)構(gòu)為“保量增收”想方設(shè)法的提高檢驗(yàn)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(hù)及治理帶來(lái)了不利的影響。同時(shí)由于機(jī)動(dòng)車檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)數(shù)量劇增，各地域形成了不同情況的惡性競(jìng)爭(zhēng)，不少機(jī)構(gòu)通過降低價(jià)格、降低檢驗(yàn)檢驗(yàn)質(zhì)量的方式投入競(jìng)爭(zhēng)，也進(jìn)一步讓整個(gè)機(jī)動(dòng)車檢測(cè)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(yán)厲打擊弄虛作假的機(jī)構(gòu)，清除一批不合格的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)才能促進(jìn)機(jī)動(dòng)車檢驗(yàn)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

5? 結(jié)束語(yǔ)

在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，必須要提高大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)的質(zhì)量，汽車排氣污染物作為較大污染源，車輛發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)狀況嚴(yán)重威脅大氣環(huán)境質(zhì)量，完善現(xiàn)有汽車排氣檢測(cè)體系中的不足，學(xué)習(xí)外國(guó)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際情況應(yīng)用到實(shí)踐之中。確保整個(gè)汽車排氣檢測(cè)體系高效可行，可以讓監(jiān)測(cè)人員結(jié)合汽車排氣污染物檢測(cè)情況了解到大氣污染的實(shí)際情況，對(duì)造成大氣污染的原因進(jìn)行分析，為環(huán)境治理工作的正常開展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)工作的共同進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄒本存.在用汽車排氣污染物群體態(tài)勢(shì)及關(guān)聯(lián)性研究[D].黑龍江：東北林業(yè)大學(xué)，2014.

[2]齊鵬.汽車排氣中的PM2.5檢測(cè)方法及影響因素分析[D].黑龍江：東北林業(yè)大學(xué)，2014.

[3]彭帥.基于J2EE的在用汽車排氣污染物排放檢測(cè)信息管理系統(tǒng)的研究[D].黑龍江：東北林業(yè)大學(xué)，2013.

[4]高德成，鮑國(guó)華，何桂華，等.汽車環(huán)保排氣污染物檢測(cè)用測(cè)功機(jī)綜合測(cè)試系統(tǒng)研發(fā)與關(guān)鍵核心應(yīng)用[Z].甘肅省計(jì)量研究院.2019.