在用汽油车尾气超标特征分析及对策研究

姜 鑫，王文君，庞夺峰，陶 健

（山西省交通科学研究院，山西 太原 030006）

0 引言

当前，我国的机动车造成的环境污染问题日益严重，机动车尾气排放是造成城市中雾霾、光化学烟雾的重要原因，使得汽车尾气排放成为威胁人类生存环境和健康的主要污染源之一[1]。近5年，汽车占机动车的比例迅速提高，从43.88%提高到58.62%，群众机动化出行方式经历了从摩托车到汽车的转变。全国有35个城市的汽车保有量超百万辆，北京、成都、深圳、天津、上海、苏州、重庆、广州、杭州、郑州10个城市超过200万辆。截至2014年年底，我国机动车保有量达2.64亿辆，其中汽车1.54亿辆，占机动车保有量的62.6%，其中以汽油车为主。根据环保部发布的《2015年中国机动车污染防治年报》的统计数据显示，汽车是机动车排放污染物总量的主要贡献者，而汽油车HC和CO排放量较高，超过排放总量的70%[2]。而现有状况下，汽油车的数量仍在不断增加，汽油车的尾气排放更是不容忽视，那么，研究在用汽油车的尾气排放规律及对策就很有必要。

1 研究方案

1.1 数据来源及处理

本文随机抽取了某排气污染物检测机构一年的在用汽油车排气污染物检测结果进行统计分析。为了获得较为可靠的数据，便于处理，减小由于检测时录入车辆信息不准确或者排放检测时车辆意外故障造成排放超常等因素引起的统计误差，本文研究时对数据进行了初步的筛选，以获得真实有效的数据，剔除一小部分无效数据，最终得到有效数据20 670个。

本文所述指标“尾气排放超标率”为：统计某范围或区间内，在用汽油车尾气排放超标车数占总检测量（车数）的百分比。

1.2 检测方法及采用标准

本文所用数据是采用稳态工况法（ASM）获得，对应执行标准为GB 18285—2005点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法（双怠速法及简易工况法）和HJ/T240—2005确定点燃式发动机在用汽车简易工况法排气污染物排放限值的原则和方法。

稳态工况法（ASM）是用底盘测功机对被检车辆进行道路阻力模拟加载，在25 km/h和40 km/h等速工况下测量尾气的排放。图1为稳态工况法（ASM）试验运转循环，如图1所示，稳态工况法试验运转循环由ASM5025和ASM2540两个工况组成。ASM5025测试速度为 25 km/h，取加速度为1.475 m/s2时的输出功率的50%作为加载功率。ASM2540测试速度为 40 km/h，取加速度为1.475 m/s2时的输出功率的25%作为加载功率。每个工况的运行时间为90 s，采样时的工况要求为：速度允许偏差±1.5 km/h，加载扭矩允许误差为该工 况设定扭矩的±5%[3]。

图1 稳态工况法（ASM）试验运转循环

2 结果与分析

2.1 在用汽油车尾气排放超标率在基准质量区间上的分布情况分析

图2 在用汽油车尾气排放超标率在各基准质量区间上的分布图

图2为使用时间10年内的在用汽油车尾气排放超标率在各基准质量区间上的分布图。从图2可以看出，超标率在20%以下的区间为1 250～1 700 kg，20%～25%之间的区间为小于等于1 250 kg，25%以上的区间为1 700～2 500 kg，其中超标率最低的区间为1 250～1 400 kg,超标率为13.65%，最高的区间为1 700～1 930 kg，超标率为34.62%。这样，按超标率的大小把基准质量区间分成了高中低3个区间，分别是 1 700～2 500 kg、小于等于 1 250 kg、1 250～1 700 kg，在不同基准质量区间上的在用汽油车尾气排放超标率虽然高低不同，但总体在数值上差距不大，所以，基准质量与在用汽油车尾气排放超标率之间无明显的相关性。

2.2 在用汽油车尾气排放超标率在行驶里程区间的分布情况分析

图3为在用汽油车尾气排放超标率在各行驶里程区间的检测量及超标率分布图，检测量主要集中在行驶里程20万km以内，20万km以上的检测量相对少很多。

图3 在用汽油车尾气排放超标率在各行驶里程区间的检测量及超标率分布图

从图3可以看出，里程区间在7万km以内的检测车数量是最多的，这个区间的检测超标率不是最高的，但是上升速度却是最快的。

3万km以下的超标率保持在8%左右，此时车辆技术状况良好，各种车型的排放性能基本一致，超标率较低，且波动不大，但3～7万km之间超标率快速上升。在3万km以内，靠常规的保养，比如更换机油和三滤（空气滤清器、汽油滤芯和机油滤芯），即可使车辆技术状况保持稳定，但在3～7万km的区间，超标率明显上升，此时车辆的许多零部件已出现性能劣化的情况，单靠常规保养已无法稳定地保持车辆的技术状况，需要对喷油嘴、火花塞、节气门等部件进行清洗或更换。

但实际情况是，车主在等到车辆已经出现尾气超标排放或者其他故障时才想到要做相关检查，此时再来做检查及检测，可能就不仅仅需要保养，甚至需要维修才能解决问题，不仅耗费人力物力，还无形中加速了车辆各部件的老化、劣化，得不偿失。还有一个原因是由于城市中空气污染严重，空气滤清器寿命缩短，有些故障会提前出现，这就需要对某些易损耗部件提前更换或及时检查，以往定期检查的周期可能已经滞后了[4]。这些都是保养方面的一些因素。

7～11万 km区间内，超标率整体的上升比7万km以内的要缓慢，整体趋势缓慢上升，且上升幅度在5%以内，说明车辆在保养或者适当维修后，车辆技术状况趋于稳定，但是，净化尾气的三元催化器开始劣化，催化性能也开始退化。这正说明车主在车辆的日常保养中忽视了三元催化器的劣化问题，由于平日检查不及时，甚至不检查，等到问题出现了才找原因，此时经过长期的累积效应，发动机燃烧生成的某些物质与催化剂中活性物质反应并发生相变，或生成化合物黏附于活性物质表面，阻碍催化反应，如果三元催化器得不到及时清理，将导致HC、CO和NOx的转化效率降低，甚至三元催化器完全失效，尾气排放的检测结果很可能就是多项超标。所以，三元催化器的检查也应纳入常规保养范畴中。

11～20万km区间内，超标率稳定上升后有所下降，在16万km处超标率达到最高36.6%，整个区间上下波动的幅度在10%以内，此时各车型的故障较多，经过长期的使用后，车辆各部件性能均有不同程度的劣化，导致技术状况逐渐下降，三元催化器也劣化严重，经过维修（包括清洗或者更换三元催化器）后超标率有所下降。从20万km开始，超标率随行使里程的增长呈现波动上升的趋势，这与车辆的故障及维修有关。虽然经过维修后技术状况有了一定程度的恢复，但不同车辆的故障严重程度和维修后技术状况恢复程度均有不同，且车辆已经运行一段时间，技术状况的恢复程度毕竟有限，所以超标率整体趋势是上升，且波动较大。29～30万km，与普通发动机的大修里程相近，此时对于单车来说，车辆各部件及系统损耗较严重，机械磨损达到维修极限值，一般需做小修或大修。此区间超标率也达到整个行驶里程中的最高点，意味着车辆各部件及系统较接近寿命极限。30万km以上，超标率随行使里程的增长呈波动下降的趋势，这与部分车辆发动机修理及修理质量有关，经过修理后技术状况恢复，尾气排放降低。

3 结论及建议

通过本文的数据统计与分析，表明用汽油车在不同行驶里程区间的尾气排放超标率有明显不同，结论与建议如下：

a）在不同基准质量区间上在用汽油车尾气排放超标率分布较均匀，基准质量与在用汽油车尾气排放超标率之间无明显的相关性。

b）行驶里程7万km以内，在用汽油车尾气排放检测车辆不仅检测数量最多，超标率上升速度也是最快的。建议及时保养，保养周期可以适当缩短，保养中除了更换常规的机油和三滤外，对影响排放的部件或系统尤其需要保养与维护，以消除故障隐患。

c）行驶里程7～11万km区间内，在用汽油车尾气排放检测车辆超标率缓慢上升。建议除了保持正常的保养之外，开始关注三元催化器的劣化，及时检查其催化性能，出现性能下降后，可以采用专用清洗剂进行清洗，无法恢复的需要及时更换。

d）行驶里程11～20万km区间内，在用汽油车尾气排放检测车辆超标率稳定上升后有所下降，超标率最高为36.6%。建议对车辆的技术状况进行定期检查，平时也要注意车辆运行是否出现异常，及时发现故障隐患，防患于未然。

e）行驶里程20万km以上，在用汽油车尾气排放检测车辆超标率的整体趋势是大幅波动在高位，此区间虽然检测数量最少，超标率却是最高的。建议对车辆技术状况进行全面检查，需要维修的要及时进行修理，对于性能下降严重的部件甚至总成要进行更换，恢复车辆的技术状况。

由于用汽油车在不同行驶里程区间的尾气排放超标率不同，所以需要针对各自特点采取维护、治理、维修等不同的对策，这些对策的目的都是为了防患于未然，及时排除故障隐患，及时降低在用汽油车尾气排放的超标率，减少尾气排放，缓解机动车污染问题。