机动车尾气检测技术分析

沈向前

杭州余杭交通机动车检测有限公司 浙江杭州 311113

随着我国经济的发展，2019 年机动车保有量已达到3．48 亿辆，已连续十一年成为世界机动车产销第一大国[1]。同时，车辆使用过程产生的尾气对于环境和人们健康影响较大。尾气检测过程，可利用各类检测技术，对机动车尾气当中不同成分的含量展开精准测量，为改善环境提供支持。因此，研究检测技术的实践应用具有现实意义。

1 汽车尾气的种类及危害

第一，悬浮颗粒（PM），其成分复杂，为在空气中悬浮的液体和固体颗粒总称，此类物质吸附能力较强，易附带有毒、有害物质，能够吸附在金属、粉尘之上。如果人类吸入过多此类物质，极易诱发恶性肿瘤。

第二，一氧化碳（CO），在汽车尾气当中一氧化碳成分含量最高，其有剧毒，如果人吸入过量一氧化碳气体，可能窒息死亡。

第三，碳氢和氮氧化合物（HC+NOx），在紫外线的照射之下，可产生臭氧（O3）、醛和PAN 等具有强烈刺激性气味的光化学烟雾，对于人体眼部、呼吸道等有严重影响。

第四，含铅物质，铅属于重金属元素，并且大气中含量超过60% 的铅，来自汽车尾气，其能够影响人体器官功能，还可能导致人类患心血管类疾病[2]。

2 汽车尾气的检测技术

2.1 自由加速

自由加速法主要检测对象是柴油机动车，属于环保型检测方法之一。检测技术运用过程，将其油门踏板完全踩到底，发动机达到断油转速后松开，经过三个循环工况定义为自由加速。在机动车辆的尾气检测过程，使用透光衰减率来测定烟气浓度的检测方法，尾气通过负压被送入测量室，烟度计内的平行光穿过测量室内的尾气烟碳的微粒，光能就会衰减，光电转换器转换的接收到的电信号就变弱。此方法检测设备受环境影响小、操作容易，而且流程简单，可用于检验机构内部检测或野外测试，同时也被环保执法部门用来上路、入户抽检和非道路移动机械排放监控使用。使用此检测技术还存在如下缺陷：即检测结果难以将车辆功率显示出来，导致检测结果不准确的问题。

2.2 室外遥感

室外遥感这一检测技术运用过程的主要原理为，通过激光、红外线等光谱等，其中CO/CO2 主要采用可调谐半导体激光吸收光谱技术TDLAS 进行测量，NO/HC 采用差分光谱技术DOAS 进行测量，烟度/ 光吸收系数采用绿激光透光率原理进行测量，检测车辆尾气当中的成分混合比例。此检测技术的应用优势为，可在车辆行驶期间完成检测，不但检测速度快，而且自动化程度高。但是技术应用过程也会受到环境限制，比如设备安置处对于交通状况要求较高，检测数据仅作为参考，应用范围受限[3]。

2.3 双怠速法

在车辆的尾气检测技术当中，双怠速检测所属无负荷的检测方法。检测过程将车辆控制在 “低怠速”、“高怠速” 状态，之后展开尾气排放相关检测。应用双怠速这一检测方法，需要在发动机之上安装油温仪、转速传感器等，之后对发动机转速进行测量。按照GB18285 标准相关规定，当机动车的怠速提高到额定转速70% 或企业规定的暖机转速，持续30s 后降至高怠速状态，维持15s，由具有平均计算功能的排放测试仪读取30s 内的平均值，同时计算过来空气系数，最后降至怠速，再由具有平均计算功能的排放测试仪读取30s 内的平均值，通过仪器得出检测结果，需要注意此检测技术只能检测出尾气当中一氧化碳以及碳氢化合物浓度平均值。

2.4 基于底盘测功机的检测方法

2.4.1 稳态工况（ASM）

燃油类型为汽油机动车辆的尾气检测，可使用稳定工况技术，该技术所属负荷检测，能够准确判断尾气是否对环境造成污染，测试结果和实际排放尾气含量接近。针对高排放机动车辆，可在车辆行驶过程，使用该技术进行检测。对比于双怠速法，此技术检测结果更加精准，能够将车辆尾气氮氧化物实际排放量体现出来。“稳态” 主要是指车辆在底盘测功机上行驶过程要保证车速恒定，由ASM5025 和ASM2540 两个工况组成，在25km/h 和40km/h 时按车辆的基准质量施加规定的扭矩，抽取尾气进行浓度分析。此技术的运用设备成本相对中等，技术运用成熟，并且操作便捷，能够一定程度反映尾气等级以及污染情况。

2.4.2 瞬态工况

对于采用汽油机动车尾气检测，使用瞬态工况这一方法，能够对氮氧化物具有良好的检测效果。该检测系统由测功机、全流式定容取样稀释系统和气体排放测量系统组成，此技术运用流程，可对车辆怠速、减速、换挡、加速、等速等行驶状态进行精准化模拟，技术含量较高，检测结果精准度高。检测机动车尾气时，能够适应常规条件下车辆尾气流量条件，和新车认证的检测结果具有高度关联性。但是，此方法的运用也存在弊端，即设备维修过程复杂，成本高，难以普及，主要用于专业检测机构或汽车厂家整车测试。

2.4.3 简易瞬态工况（VMAS）

简易瞬态检测系统主要由流量计、底盘测功机、气体分析仪等附件组成，检测循环包括了怠速、加速、等速和减速等工况，气体流量分析仪检测每秒内排放气体流量，最后将每秒内各种排放气体的浓度与排放气体流量相乘，累计得出规定时间内各种排放气体的质量，能实际反映车辆行驶时的排放。是处于瞬态工况和稳态工况法间，较平衡检测方法。

2.4.4 加载减速工况法

此系统适用于柴油发动机的机动车进行尾气排放检测，检测过程中系统通过对车辆的输出功率进行扫描检测车辆输出最大轮边功率并测得此时的转鼓线速度，进而测量100% 转鼓线速度和80%转鼓线速度稳定状态下的烟度值并测量80% 转鼓线速度稳定时的氮氧化物值，根据国家标准限值对车辆排放检测值进行评判。

3 结语

总之，在机动车辆的尾气检测过程，技术运用属于系统化工程，运用过程面临的工况复杂。因此，在运用上述技术展开尾气检测时，需要检测人员对于不同技术适用范围以及检测过程技术优劣全面衡量，结合机动车类型，使用有效的检测技术，提高检测精度，为尾气的治理工作奠定良好基础。