影响双怠速法排放检测结果的几个重要因素

江苏捷程机动车检测股份有限公司（215300）　钟仕钰常熟市三峰机动车检测有限公司（215500） 李 烨扬州长旺机动车检测有限公司（225004） 裴晶晶

影响双怠速法排放检测结果的几个重要因素

江苏捷程机动车检测股份有限公司（215300）钟仕钰
常熟市三峰机动车检测有限公司（215500） 李 烨
扬州长旺机动车检测有限公司（225004） 裴晶晶

《点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法（双怠速法及简易工况法）》（GB 18285—2005）规定，点燃式发动机汽车环保尾气检测根据各省的具体情况，可采用双怠速法或工况法2种检测方式。江苏省地方标准《点燃式发动机轻型汽车稳态工况法排气污染物排放限值》（DB 32/966—2006）规定，总质量超过3 500 kg的重型点燃式发动机汽车采用双怠速法检测，总质量不超过3 500 kg的轻型点燃式发动机汽车采用稳态工况法检测。随着汽车技术的发展，全时四驱及ASR（驱动防滑）、ESP（车身稳定）等先进技术得到广泛应用，但有些车辆的这些功能无法关闭，致使无法使用稳态工况法检测，只好采用双怠速法检测。

点燃式发动机汽车双怠速法是指发动机在2种无负荷转速（怠速和高怠速）状况下对排气污染物CO、HC和过量空气系数（λ）的测量判定。下面笔者根据相关标准和工作实践，归纳总结了影响双怠速法尾气检测结果的几个重要因素，供同行探讨。

1　尾气分析仪取样管路密封性的影响

双怠速法对尾气分析仪的气密性要求相当高，尾气分析仪的取样管路一旦有泄漏，就稀释了HC和CO的浓度，使这2个参数的检测值偏低，偏差的大小则取决于泄漏的程度，而受影响最大的是过量空气系数，一旦泄漏，尾气分析仪抽取尾气中的氧含量就上升，稍高一点，过量空气系数就会超出规定范围（0.97～1.03），以致双怠速法检测结果不合格。

尾气分析仪、取样软管、取样探头及三通阀等连接处不密封，三通阀关闭不严，车辆排气系统破损等均是造成取样管路泄漏的常见故障。另外，取样软管与各部件的连接处在冬天更易产生泄漏。

2　O2含量终值显示所需响应时间的影响

GB 18285—2005的5.2.3条规定双怠速法的测试程序为：发动机从怠速状态加速至70%额定转速，运转30 s后降至高怠速状态；将取样探头插入排气管中，深度不少于400 mm，并固定在排气管上；维持15 s后，由具有平均值功能的仪器读取30 s内的平均值，或者人工读取30 s内的最高值和最低值，其平均值即为高怠速污染物测量结果；对于使用闭环控制电子燃油喷射系统和三元催化转化器的汽车，还应同时读取过量空气系数的数值。

上述测试程序中的“维持15 s”是保证取样探头抽取尾气传输至测试传感器并显示终值的响应时间。目前，大多数检测机构进行稳态工况法和双怠速法检测采用同一套尾气分析仪，而《汽油车稳态工况法排气污染物测量设备技术要求》（HJ/T 291—2006）的5.6.7.2条对尾气分析仪各通道的90%终值显示响应时间（T90）规定为，HC、CO、CO2为8.0 s，O2为15.0 s。由此可见，双怠速法检测时，若操作不规范，开始几秒的O2测量值不全是尾气中的O2含量，而是空气或空气与尾气混合气的O2含量，测量值偏高，导致过量空气系数超标（图1）。

《汽油车双怠速法排气污染物测量设备技术要求》（HJ/ T 289—2006）规定双怠速法的取样管长度为4 m～6 m，不少检测机构取样管长度甚至达到了10 m，使抽气传输路程过长，导致尾气分析仪所需响应时间过长，同时尾气还有可能在取样软管中吸附，严重影响排放测量值。另外，冬天气温较低时，尾气分析仪内的橡胶抽气泵易发硬，若预热不充分或检测间隔时间长，抽气泵难以最大行程工作，致使抽力不足，吸力减弱，气体传送速度下降，也会导致尾气分析仪所需响应时间过长。

3　测试软件程序设计的影响

测试软件设备厂家对检测标准理解偏差，导致测试软件程序设计不符合标准规定，如有的测试软件把尾气分析仪的15 s响应时间设计成未给尾气分析仪抽气指令或是给了反吹指令，直到30 s高怠速取值才开始抽气；有的测试软件把尾气分析仪的15 s响应时间缩短为5 s或直接跳过这15 s，这都是忽略了响应时间的重要性，随着抽气后各传感器的响应开始，HC和CO逐步上升趋于稳定，O2逐步下降趋于稳定，最终导致HC和CO检测结果偏低，过量空气系数偏高。

4　测试高怠速时未达规定发动机转速的影响

三元催化转化器是目前广泛采用的能同时降低汽油车HC、CO、NOx污染物排放的净化装置，而要使HC、CO、NOx的净化效率达到最佳状态，过量空气系数应控制在一定范围内。汽车生产企业根据相关排放标准的规定及结合产品开发过程中的技术参数优化，均设置了判定过量空气系数的发动机转速（即高怠速转速）。为了提高车辆的高速性能，发动机的额定转速已大幅提高，轻型车的高怠速转速已从2 400 r/min～2 600 r/min提高至3 000 r/min～3 500 r/min，因此GB 18285—2005规定轻型车的高怠速转速为2 400 r/min～2 600 r/min或制造厂规定的转速。但目前检测机构在进行双怠速法排放检测时，由于查不到被检车辆的高怠速转速信息，均将发动机转速控制在2 400 r/min～2 600 r/min。

由于车辆抗无线电干扰的严格要求，点火分缸线已屏蔽，尾气分析仪原来配置的感应点火脉冲式转速计已无法检测发动机转速；而点烟器式转速计的转速测量值离散度太大，无法精确读数；国产振动式转速计的稳定性欠佳；进口振动式转速计的价格昂贵；许多车辆不带OBD或OBD功能未打开，无法从OBD接口获取转速信号。因此，在进行双怠速法排放检测时，引车员是通过观察车载转速表的数值来控制发动机转速的，误差很大。

在无法准确获取车辆高怠速转速的现实状态下，绝大多数设备供应商在控制软件的设置上未设置转速误差监控的锁止功能，而GB 18285—2005的附件AA中也未将高怠速转速列入AA.4的判定表中，从而导致转速误差失控。若测试高怠速转速偏高，CO、HC和过量空气系数测量值易于合格。

5　车辆自身设计的影响

某些车型的车况相当好，燃烧没有任何问题，但双怠速法测试的过量空气系数就是不合格（表1），且能排除取样管泄漏、人为操作不规范、程序设计缺陷等因素的影响，那么到底是何处出了问题呢？通过查看此类车型的发动机技术参数，发现它们有个共同点，即均运用了稀薄燃烧技术。目前，各大汽车制造公司都拥有自己的稀薄燃烧技术，其共同点是利用气缸内的涡流运动，使聚集在火花塞附近的最浓混合气先被点燃，然后迅速向外层推进燃烧，并有较高的压缩比。运用了稀薄燃烧技术的汽油发动机空燃比可达25∶1以上，而一般汽油发动机理论空燃比为14.7∶1，此类发动机吸入的空气本来就过量，因此再用过量空气系数应在1±0.03去判定此类车的测试结果就不合理了。实际上此类车的过量空气系数测试结果应按照GB 18285—2005规定的过量空气系数应在制造厂规定的范围内进行判定，但这一点在检测中很难操作，因为检测机构并没有此类车型的过量空气系数数据库，且在车辆的使用说明书上也难以查询到相关信息，因此笔者建议相关管理部门要建立健全车辆的过量空气系数数据库，及时公布，以便于检测机构能准确检测。

表1　采用双怠速法检测某辆汽车尾气的检测结果

另外，有些车型（如宝马X6）采用的是独立双排气管，按规定检测时需插入双探头进行双怠速法排气检测，但2个排气管是否同时向外排出废气是根据发动机运转状态来控制的，在高怠速和怠速时，其实只有1个排气管（宝马X6车为左侧排气管）工作，因此若插入双探头进行检测就类似于取样管处于泄漏状态，测试时尾气分析仪显示O2含量异常高，过量空气系数远大于1±0.03。

6　总结

随着发动机技术的发展，新的影响因素还会出现，在遇到具体问题时需要具体分析，找出影响双怠速法检测结果的因素，使检测结果更具科学性、公正性、合理性和准确性。

2015-10-26）