轻型汽油车排放检测的VMAS方法分析研究

顾冬明

（上海鸿舸机动车排放监测技术有限公司,上海,201108）

1 引言

近几年来我国的汽车保有量增长迅速,其中私家车的比例逐年上升,尤其在北京、上海等特大城市中这种现象更为明显。随着汽车保有量的增加,一系列问题也随之而来。其中比较严重的就是机动车排放污染物造成的大气污染,并引起了很多全球性的环境问题。治理汽车尾气排放污染的问题刻不容缓。上海市为加大治理机动车排放污染力度,上海市环保局已制定VMAS汽车污染物排放标准,选用简易瞬态工况检测法用于上海市在用车污染物治理,但尚未在全市检测站推广。

2 VMAS检测系统的组成及工作原理

2.1 本系统主要有:底盘测功机、五气分析仪、气体流量分析仪、主控计算机、温湿度计、大气压力计、司机助、打印机等。

2.2 VMAS(Vehicle Mass Analysis System)系统采用类似于IM240方法的底盘测功机，工况采用瞬态工况。采样为直接采样测出排放成份浓度，系统中的流量计VMAS测量经环境空气稀释后的尾气排放流量，通过计算得到排放因子（克/公里）见图2.2.1。

图2.2.1 VMAS测试系统

2.3 流量计VMAS的结构和工作原理。在图2.2.1中标有VMAS的设备是一种价廉的瞬态排放流量测试装置，由美国Sensors公司1998年成功开发。流量计结构简图见图2.3.1，其中的测速元件工作原理见图2.3.2。当稀释过的废气流进入VMAS后，扰动杆使气流产生扰流漩涡，发射元件发出超声波，接收元件接收受到干扰的超声波并计算出单位时间通过的旋涡数进而测出气流的流速。此即为卡曼流量计。

图2.3.1 VMAS流量计结构简图

图2.3.2测试扰流漩涡数的压电元件工作原理图

2.4 排气中某成份质量流量Qi，mas计算方法

a）稀释因子DR

b）废气流量QEX

其中QMt为VMAS流量计测得的经稀释后废气流量

c）排气中某一成份的质量流量Qi，mas

因此，Qi,mas=QMt·DR·Ci（i＝CO，HC和NOX）

3 VMAS系统与IM240的测试结果误差分析

1）尾气管中直接取样,未经稀释,测得的废气成份与排入大气后的废气成分有差别,产生误差ε1；

2）尾气管中直接取样,浓度不均,产生取样误差ε2；

3）用环境空气直接稀释,本底有害成份浓度影响测试精度,产生误差 ε3；

4）HC采用非分散型红外法,产生误差ε4；

5）测功机精度比IM240采用的测功机低,产生误差ε5；

6）VMAS测量废气流量前,己被抽取一部分废气,产生误差ε6；

7）操作中若使一部分废气未进入VMAS流量计时,产生误差 ε7；

因此,相对IM240,VMAS的总误差εVMAS；

4 VMAS系统的测量精度

尽管按上述分析,VMAS有一系列误差,但2001年dKC公司测试结果VMAS与IM240相关因子达到：HC——93%，C0——99.3%，NOX——99.2%。美国环保局EPA认可的VMAS与IM240相关因子如下：HC——95%，CO——99%，NO——99%。可见,VMAS与IM240具有相当好的相关性,图4.1、4.2、4.3是VMAS与IM240的相关性测试结果。由下图可以看出,从测试精度而言,VMAS是IM240十分理想的替代方法。

图4.1 VMAS与IM240 CO相关关系图

图4.2 VMAS与IM240 NO相关关系图

图4.3 VMAS与IM240 HC相关关系

5 结束语

汽车污染是当前人们最为关心和急需解决的重要课题之一。作为汽车排气污染物的检测的重要方法,简易瞬态工况法（VMAS法）满足了GB18285-2005《点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法(双怠速法和工况法)》和HT/T290-2006《汽车简易瞬态工况法排气污染物测量设备技术要求》的要求。可以统计排放总质量,监控车辆的真实排放情况,设备成本不高,测量比较准确,与新车认证检测结果具有相关性,可以检测NO相关因子等一系列优点,成为人们研究的热点。VMAS检测方法在美国和欧洲都有很好的应用基础。

目前,全国很多地方采用VMAS工况法,如辽宁、山东、河南、浙江等,为上海的推广应用起到了积极作用。

1 GB18285-2005.点燃式发动机汽车排放污染物排放限制及测量方法(双怠速及工况法)[S].国家环境保护总局,2005

2 上海地方标准.DB31/357-2006在用点燃式发动机轻型汽车简易瞬态工况排气污染物排放限值[S].上海市环保局,2006

3 刘勇等.关于在用车的工况法尾气排放检测[J].北京汽车,2004(01)

4 钱人一.美国在用车尾气排放的工况法检测[J].汽车技术,2001

5 上海地方标准.DB31/357-2006在用点燃式发动机轻型汽车简易瞬态工况排气污染物排放限值[S].上海市环保局,2006