鐘仕鈺，張甦

(1.江蘇捷程機(jī)動(dòng)車(chē)檢測(cè)股份有限公司，江蘇 昆山 215300；2.江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江蘇 南京 210036)

雙怠速法機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放檢測(cè)結(jié)果的影響因素分析

鐘仕鈺1，張甦2

(1.江蘇捷程機(jī)動(dòng)車(chē)檢測(cè)股份有限公司，江蘇 昆山 215300；2.江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江蘇 南京 210036)

針對(duì)雙怠速法機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放檢測(cè)過(guò)程中經(jīng)常大量出現(xiàn)過(guò)量空氣系數(shù)(λ)不合格現(xiàn)象，結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和工作實(shí)踐對(duì)影響檢測(cè)結(jié)果的因素進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，取樣管路的氣密性差、系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間未達(dá)標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試軟件程序設(shè)置錯(cuò)誤、高怠速轉(zhuǎn)速設(shè)置不合理及由于車(chē)輛特性導(dǎo)致的選用標(biāo)準(zhǔn)及操作錯(cuò)誤均會(huì)導(dǎo)致λ測(cè)試結(jié)果超標(biāo)，影響雙怠速檢測(cè)法的準(zhǔn)確性。

雙怠速法；過(guò)量空氣系數(shù)； 機(jī)動(dòng)車(chē)；尾氣；排放檢測(cè)

我國(guó)點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)尾氣檢測(cè)有雙怠速法和工況法2種常用標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法[1]，根據(jù)規(guī)定，總質(zhì)量>3 500 kg的重型點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)采用雙怠速法檢測(cè)。隨著汽車(chē)技術(shù)的進(jìn)步，應(yīng)用全時(shí)四驅(qū)、適時(shí)四驅(qū)及具有不可關(guān)閉的電子穩(wěn)定程序(ASR)、車(chē)輛動(dòng)態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP)、牽引力控制系統(tǒng)(TCS)等的中高檔車(chē)輛越來(lái)越多，該類(lèi)車(chē)輛無(wú)法實(shí)現(xiàn)單軸驅(qū)動(dòng)，只能采用雙怠速法進(jìn)行排放檢測(cè)。然而在應(yīng)用雙怠速法檢測(cè)過(guò)程中，出現(xiàn)了大量的中高檔車(chē)過(guò)量空氣系數(shù)(λ)不合格現(xiàn)象，與實(shí)際排放情況不符?，F(xiàn)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和工作實(shí)踐對(duì)影響雙怠速法機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣檢測(cè)結(jié)果的因素進(jìn)行探討。

1 排放檢測(cè)影響因素

1.1 取樣管路的氣密性

雙怠速法對(duì)分析儀的氣密性要求很高，分析儀的取樣管路漏氣，會(huì)使HC和CO的檢測(cè)值偏低，λ檢測(cè)結(jié)果偏高，其中對(duì)λ影響最大。取樣管路漏氣，會(huì)使分析儀抽取的空氣中氧含量上升，根據(jù)λ值的計(jì)算公式(式1)，氧含量的變化會(huì)影響λ值的結(jié)果，使λ值超出標(biāo)準(zhǔn)范圍(1±0.03)，從而導(dǎo)致整個(gè)雙怠速檢測(cè)結(jié)果不合格。

檢測(cè)過(guò)程中，取樣軟管與取樣探頭、分析儀、三通閥等連接處密封不好，三通閥未完全閉合，車(chē)輛排氣系統(tǒng)破損等都可導(dǎo)致取樣管路漏氣；尤其在冬季，更易發(fā)生取樣軟管與各部件連接處漏氣問(wèn)題。針對(duì)可能造成取樣管路漏氣的因素，在檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)加大排查力度，杜絕此類(lèi)因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。

(1)

1.2 系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間

根據(jù)文獻(xiàn)[1]的規(guī)定，采用雙怠速法測(cè)定汽車(chē)污染物排放量時(shí)，取樣探頭插入排氣管中需維持15 s后，才可以開(kāi)始讀取測(cè)量結(jié)果。

“15 s”是保證取樣探頭抽取的尾氣傳輸至測(cè)試傳感器并顯示終值的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間。目前，絕大多數(shù)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)工況法檢測(cè)和雙怠速檢測(cè)采用同一套分析儀，根據(jù)文獻(xiàn)[2]的規(guī)定，分析儀各通道90%終值顯示的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間(T90)HC、CO和CO2為8.0 s，O2為15 s。因此，為保證檢測(cè)結(jié)果的可靠性，至少需要保證15 s的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間。若操作不規(guī)范，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間不到15 s，則讀取結(jié)果的頭幾秒顯示的O2測(cè)量值不全是尾氣中的O2含量，而是空氣或空氣與尾氣混合氣的O2含量，測(cè)量值偏高，導(dǎo)致λ值超標(biāo)(見(jiàn)表1)。

表1 雙怠速λ值不合格過(guò)程數(shù)據(jù)

當(dāng)操作不規(guī)范致使氧含量終值顯示所需的真實(shí)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間超過(guò)15 s時(shí)，仍按照15 s的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間來(lái)操作，也會(huì)造成測(cè)量結(jié)果的不準(zhǔn)確。造成氧含量終值顯示所需的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)的因素主要有：

(1)取樣管過(guò)長(zhǎng)。根據(jù)文獻(xiàn)[3]的規(guī)定，雙怠速的取樣管長(zhǎng)度應(yīng)為4～6 m，而不少檢測(cè)站取樣管長(zhǎng)達(dá)10 m甚至更長(zhǎng)，抽氣傳輸路程過(guò)長(zhǎng)，而使氧含量終值顯示所需的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)；同時(shí)取樣軟管過(guò)長(zhǎng)還可造成尾氣在取樣軟管中的吸附，影響排放測(cè)值的準(zhǔn)確性。

(2)預(yù)熱不充分或檢測(cè)間隔時(shí)間長(zhǎng)造成的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)。尤其在冬天氣溫較低時(shí)，分析儀內(nèi)的橡膠抽氣泵易發(fā)硬[2]，在預(yù)熱不充分或檢測(cè)間隔時(shí)間長(zhǎng)的條件下，抽氣泵難以最大行程工作，使抽力不足，吸力減弱，氣體傳送速度下降，傳輸時(shí)間延長(zhǎng)，進(jìn)而使系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)。

1.3 測(cè)試軟件程序設(shè)置

對(duì)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)理解偏差導(dǎo)致測(cè)試軟件的程序設(shè)置不合理也會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生影響。如發(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 s 后降至高怠速狀態(tài)，維持15 s后取值，“15 s”是取樣探頭吸氣到分析儀測(cè)試傳感器顯示終值所需的響應(yīng)時(shí)間，有的檢測(cè)軟件程序?qū)⒃?5 s設(shè)計(jì)成無(wú)抽氣指令或反吹指令，直至讀取高怠速狀態(tài)污染物30 s測(cè)量平均值時(shí)才開(kāi)始抽氣；也有程序把抽氣時(shí)間由15 s設(shè)置成5 s或者直接跳過(guò)該階段，直接讀取測(cè)量值。

以上設(shè)置，使得汽車(chē)尾氣檢測(cè)所需的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間未達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)定結(jié)果HC和CO濃度偏低，λ偏高，進(jìn)而出現(xiàn)大量的λ不合格現(xiàn)象。

1.4 高怠速轉(zhuǎn)速設(shè)置

三元催化轉(zhuǎn)化器是目前廣泛采用的能同時(shí)降低汽油車(chē)HC、CO、NOx排放的凈化裝置。而要使HC、CO、NOx的凈化效率達(dá)到最佳狀態(tài)，混合氣的濃度應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi)[3]。

汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)相關(guān)規(guī)定及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中的技術(shù)參數(shù)優(yōu)化，均設(shè)置了判定λ的轉(zhuǎn)速(即高怠速轉(zhuǎn)速)控制窗口。為提高車(chē)輛的高速性能，發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速已大幅提高，輕型車(chē)的高怠速轉(zhuǎn)速已從(2 500±100)r/min提高至3 000～3 500 r/min，甚至更高。文獻(xiàn)[1]中規(guī)定輕型車(chē)的高怠速轉(zhuǎn)速為(2 500±100)r/min或制造廠規(guī)定的轉(zhuǎn)速。然而檢測(cè)機(jī)構(gòu)在進(jìn)行雙怠速排放檢測(cè)時(shí)，由于查不到被檢車(chē)輛的高怠速轉(zhuǎn)速信息，仍以(2 500±100)r/min控制轉(zhuǎn)速，往往使得設(shè)置的轉(zhuǎn)速與汽車(chē)實(shí)際的高怠速轉(zhuǎn)速不符。

由于車(chē)輛抗無(wú)線(xiàn)電干擾的要求，大多數(shù)車(chē)型點(diǎn)火分缸線(xiàn)已屏蔽，分析儀原來(lái)配置的感應(yīng)點(diǎn)火脈沖式轉(zhuǎn)速計(jì)已無(wú)法檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；而點(diǎn)煙器式轉(zhuǎn)速計(jì)的轉(zhuǎn)速測(cè)量值離散度太大，無(wú)法精確讀數(shù)；國(guó)產(chǎn)振動(dòng)式轉(zhuǎn)速計(jì)的穩(wěn)定性欠佳；進(jìn)口振動(dòng)式轉(zhuǎn)速計(jì)價(jià)格昂貴；許多車(chē)輛不帶車(chē)載自動(dòng)診斷系統(tǒng)(OBD)或OBD功能未打開(kāi)，無(wú)法從OBD接口獲取轉(zhuǎn)速信號(hào)[4]。因此，在進(jìn)行雙怠速排放檢測(cè)時(shí)引車(chē)員是通過(guò)觀察車(chē)載轉(zhuǎn)速表的數(shù)值來(lái)控制車(chē)速，誤差很大。

在無(wú)法準(zhǔn)確獲取車(chē)輛高怠速轉(zhuǎn)速的情況下，絕大多數(shù)設(shè)備供應(yīng)商在控制軟件的設(shè)置上未設(shè)置轉(zhuǎn)速誤差監(jiān)控的鎖止功能，而且在文獻(xiàn)[1]的附件AA中也未將轉(zhuǎn)速列入AA.4的判定表中，這就導(dǎo)致轉(zhuǎn)速誤差難以監(jiān)控。若測(cè)試轉(zhuǎn)速偏高，則CO、HC、λ測(cè)量值易于合格。

1.5 車(chē)輛特征

應(yīng)用稀薄燃燒技術(shù)的汽油車(chē)空燃比可達(dá)25∶1以上，而一般汽油車(chē)?yán)碚摽杖急葹?4.7∶1，相比此類(lèi)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)吸入的空氣本就過(guò)量，因而不再適用1±0.03的λ值標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定[5]。

根據(jù)文獻(xiàn)[1]的規(guī)定，此類(lèi)車(chē)應(yīng)依據(jù)制造廠規(guī)定的λ范圍進(jìn)行測(cè)試結(jié)果的判定。然而，由于大部分檢測(cè)站尚未建立此類(lèi)車(chē)型的λ值數(shù)據(jù)庫(kù)，也難以在車(chē)輛的使用說(shuō)明書(shū)上查詢(xún)到相關(guān)信息，使得實(shí)際檢測(cè)過(guò)程仍以1±0.03的λ范圍判斷汽車(chē)檢測(cè)結(jié)果是否合理，從而導(dǎo)致部分車(chē)輛即使車(chē)況很好，燃燒也沒(méi)有問(wèn)題，仍會(huì)檢測(cè)為λ不合格。

為杜絕因λ值參考范圍選取不合理而造成的檢測(cè)結(jié)果誤判為不合格現(xiàn)象的發(fā)生，相關(guān)管理部門(mén)應(yīng)盡快建立健全非正常λ值數(shù)據(jù)庫(kù)，以使檢測(cè)判定結(jié)果更合理[6]。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，獨(dú)立工作的雙排氣管(圖1)，排放檢測(cè)時(shí)應(yīng)插入雙取樣探頭[7]。但部分車(chē)輛，如寶馬X6，雖為獨(dú)立雙排氣管，但兩個(gè)排氣管的排氣狀態(tài)受發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)控制，只有在前進(jìn)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速高于3 000 r/min時(shí)，雙排氣管才排氣工作，否則只一個(gè)排氣管工作。所以高怠速和怠速下排氣管插雙探頭檢測(cè)就類(lèi)似于取樣管漏氣狀態(tài)，測(cè)試結(jié)果氧含量異常高，λ值遠(yuǎn)大于1±0.03[8]。在該種狀態(tài)下，雙怠速檢測(cè)取樣探頭只能插入左邊工作中的排氣管進(jìn)行取樣。

圖1 獨(dú)立雙排氣管示意

2 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和工作實(shí)踐從取樣管路漏氣、系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間未達(dá)標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試軟件程序設(shè)置錯(cuò)誤、高怠速轉(zhuǎn)速設(shè)置不合理及車(chē)輛自身技術(shù)原理特性幾個(gè)方面對(duì)影響雙怠速排放檢測(cè)結(jié)果的因素進(jìn)行了分析，隨著車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展，新的影響因素可能還會(huì)增加，在遇到具體問(wèn)題時(shí)還需加以具體的分析，找出影響雙怠速法檢測(cè)結(jié)果的內(nèi)在因素，使檢測(cè)結(jié)果更合理、更準(zhǔn)確。

[1] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. GB 18285-2005 點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法[S]. 北京： 中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2005.

[2] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局. HJ/T 291-2006 汽油車(chē)穩(wěn)態(tài)工況法排氣污染物測(cè)量設(shè)備技術(shù)要求[S]. 北京： 中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2006.

[3] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局. HJ/T 289-2006 汽油車(chē)雙怠速法排氣污染物測(cè)量設(shè)備技術(shù)要求[S]. 北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2006.

[4] 周俐峻，劉杰. 汽油車(chē)排氣穩(wěn)態(tài)工況法檢測(cè)設(shè)備常見(jiàn)故障及處理[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2012，4(1)： 17-19.

[5] 許立峰，張丹寧，錢(qián)裕堯. 南京工況下輕型車(chē)排放試驗(yàn)與分析[J].環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù)，2006，18(3)： 18-20.

[6] 張寧紅，張祥志，周俐峻. 江蘇省機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)保檢測(cè)技術(shù)培訓(xùn)教材[M]. 南京： 河海大學(xué)出版社，2012.

[7] 鐘仕鈺. 雙排氣管車(chē)輛排氣取樣檢測(cè)相關(guān)研究[J]. 環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2014，6(5)： 29-31.

[8] 戴曉鋒. 機(jī)動(dòng)車(chē)檢驗(yàn)技術(shù)與檢驗(yàn)報(bào)告填制[M]. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

Analysis on Factors that Influence the Testing Result of Motor Vehicle Exhaust Emission by the Double Idle Speed Method

ZHONG Shi-yu1，ZHANG Su2

(1.JiangsuJiechengMotorVehicleInspectionCo.，Ltd.，Kunshan，Jiangsu215300，China； 2.JiangsuEnvironmentalMonitoringCenter，Nanjing，Jiangsu210036，China)

In view of the unqualified excess air ratio (λ) during the application of the double idle speed method，the article analyzed various factors affecting the testing results based on relevant standards and work practices. The testing results of λ were affected by a series of factors including poor air tightness of the sampling lines，not up-to-standard system response time，set-up errors of the test software，unreasonable settings of the high idle speed，and selection criteria and operation errors caused by vehicle characteristics. These factors also affected the accuracy of the double idle speed method.

Double idle speed method； Excess air ratio； Motor vehicle； Vehicle exhaust； Emission detection

2015-06-03；

2015-08-31

鐘仕鈺(1987—)，男，工程師，本科，從事機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)保尾氣檢測(cè)，尾氣狀況分析及機(jī)動(dòng)車(chē)安全性能檢測(cè)工作。

X831；U472.9

B

1674-6732(2016)01-0035-03