檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)控制機(jī)動(dòng)車排放污染物的作用研究

文/林峰 嚴(yán)瑾 王凱

環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注度越來(lái)越高，每天的天氣預(yù)報(bào)中都會(huì)報(bào)道一項(xiàng)重要指標(biāo)——空氣質(zhì)量，這也說(shuō)明我們賴以生存的大氣環(huán)境正受到污染。伴隨著改革開(kāi)放的春風(fēng)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，汽車工業(yè)也大踏步前進(jìn)。目前，我國(guó)已經(jīng)成為全球第三大汽車生產(chǎn)國(guó)和第二大汽車銷售國(guó)，摩托車產(chǎn)量全球第一。汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展直接導(dǎo)致了機(jī)動(dòng)車尾氣排放的增加，從而加劇大氣污染，目前汽車尾氣已經(jīng)成為影響城市空氣質(zhì)量的主要污染物之一。為了改善人們生活的質(zhì)量，限制汽車尾氣的排放，使用科學(xué)的、可靠的汽車尾氣排放檢測(cè)方法和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)成為必須也是必然的趨勢(shì)。

一、機(jī)動(dòng)車排放污染物的危害

根據(jù)國(guó)家環(huán)保部最新發(fā)布信息，目前全國(guó)約五分之一的城市大氣污染嚴(yán)重，113個(gè)重點(diǎn)城市中三分之一以上空氣質(zhì)量達(dá)不到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，在城市重工業(yè)逐步外遷、高污染企業(yè)被關(guān)閉和改造的形勢(shì)下，機(jī)動(dòng)車尾氣排放正成為部分大中城市大氣污染的主要來(lái)源。

汽車尾氣成分非常復(fù)雜，有100種以上，其主要污染物包括：一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔铮℉C）、氮氧化物（NOx）等。有關(guān)研究表明，北京、上海、廣州等大城市的機(jī)動(dòng)車排放的CO、HC、NOx占城市大氣污染的比例達(dá)到80%、75%、68%；美國(guó)洛杉磯市汽車等流動(dòng)污染源排放的污染物已占大氣污染物總量的90%，汽車尾氣可謂大氣污染的“元兇”。

由于機(jī)動(dòng)車尾氣低空排放，恰好處于人的呼吸帶范圍，對(duì)人體影響十分嚴(yán)重。尾氣中的CO與血液中的血紅蛋白結(jié)合，生成碳合血紅蛋白，會(huì)導(dǎo)致人體的各部分組織缺氧；尾氣中的NO在空氣中很快被氧化成NO2，NO2是一種毒性很強(qiáng)的腐蝕劑，當(dāng)空氣中的NO2被吸入肺內(nèi)，就會(huì)在肺泡內(nèi)形成亞硝酸和硝酸，增加了肺毛細(xì)血管的通透性，導(dǎo)致胸悶、氣喘、咳嗽甚至肺氣腫等癥狀的疾?。缓U汽油燃燒后約85%的鉛被排到大氣中，汽車尾氣排放的鉛對(duì)大氣污染的分擔(dān)率或?qū)⑦_(dá)到80%～90%，鉛能抑制兒童的智力發(fā)育。

此外，機(jī)動(dòng)車尾氣中的SO2還是酸雨形成的直接原因；HC和NOx在大氣環(huán)境中受強(qiáng)烈太陽(yáng)光紫外線照射后，會(huì)產(chǎn)生一種復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)，生成一種新的污染物——光化學(xué)煙霧；汽車排放的CO2也是導(dǎo)致氣候變暖的重要原因。據(jù)估算，機(jī)動(dòng)車尾氣所排放的污染在城市總污染中的比率每年還將以2%～3%速度增加，因此對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣排放的控制形勢(shì)非常嚴(yán)峻。

二、國(guó)內(nèi)外機(jī)動(dòng)車排放污染物檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展過(guò)程

機(jī)動(dòng)車是重要的現(xiàn)代交通工具，而環(huán)境質(zhì)量又是構(gòu)成生活質(zhì)量的重要因素，如何在發(fā)展經(jīng)濟(jì)和保護(hù)環(huán)境中找到一個(gè)平衡點(diǎn)，世界各國(guó)紛紛采取措施，提高機(jī)動(dòng)車尾氣排放檢測(cè)技術(shù)，以控制機(jī)動(dòng)車的尾氣排放污染。

西方發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)在用車排放的治理是與新車排放水平相輔相成的，因此國(guó)外普遍采用雙怠速法測(cè)量。美國(guó)從1981年開(kāi)始對(duì)裝催化轉(zhuǎn)化器的轎車和輕型車采用雙怠速測(cè)量，以達(dá)到大幅度提高排放限制的要求。20世紀(jì)90年代以后，美國(guó)除采用雙怠速測(cè)量外，還采用更準(zhǔn)確且復(fù)雜的測(cè)量方法，如ASM加速模擬工況、IM240瞬態(tài)工況及遙感測(cè)試等。這4種測(cè)量方法中，具體實(shí)施哪種檢測(cè)方法，由美國(guó)各州政府根據(jù)當(dāng)?shù)氐目諝赓|(zhì)量狀況等因素確定。一般情況是空氣污染較嚴(yán)重的州采用IM240或ASM法，空氣質(zhì)量一般的州則采用怠速或雙怠速法。除美國(guó)外，歐洲一些國(guó)家普遍采用雙怠速方法。

機(jī)動(dòng)車排放污染的不斷加劇，使得我國(guó)對(duì)于機(jī)動(dòng)車污染物排放的控制要求不斷提高，從上世紀(jì)80年代開(kāi)始，我國(guó)對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣排放檢測(cè)已進(jìn)行了20多年的發(fā)展。我國(guó)對(duì)機(jī)動(dòng)車的排放污染物檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展過(guò)程和西方發(fā)達(dá)國(guó)家基本保持一致。1993年我國(guó)出臺(tái)了機(jī)動(dòng)車排放國(guó)標(biāo)GB/T3845-1993《汽油車排氣污染物的測(cè)量（怠速法）》，由于只規(guī)定測(cè)量HC、CO的排放濃度，所以無(wú)法適應(yīng)新車發(fā)展的需要。為此，國(guó)家環(huán)?？偩?、科技部、國(guó)家機(jī)械工業(yè)局聯(lián)合發(fā)布了環(huán)發(fā)[1999]134號(hào)文（“關(guān)于發(fā)布《機(jī)動(dòng)車排放污染防治技術(shù)政策》的通知”），規(guī)定“對(duì)安裝了閉環(huán)控制和三元催化凈化系統(tǒng)，達(dá)到更加嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)的車輛，應(yīng)采用雙怠速法控制，并逐步以簡(jiǎn)易工況法代替”。通知指出，2000年以后，新生產(chǎn)的輕型汽油車將逐步采用閉環(huán)電噴和三元催化凈化等技術(shù)，目前的怠速檢測(cè)方法難以滿足這部分車輛進(jìn)行排放檢測(cè)的需要。2000年以后，應(yīng)盡快采用雙怠速法檢測(cè)，并檢測(cè)空燃比控制是否正常。為此，應(yīng)盡早制定雙怠速的測(cè)試方法和限值的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。下一步應(yīng)采用簡(jiǎn)易工況法對(duì)這部分車輛進(jìn)行排放測(cè)試。2005年出臺(tái)的國(guó)標(biāo)GB 18285-2005《點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車排氣污染物排放限值及測(cè)量方法》對(duì)雙怠速法、穩(wěn)態(tài)工況法和簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況法這3種檢測(cè)方法做了規(guī)定，此后國(guó)家環(huán)保部發(fā)布文件要求各省根據(jù)實(shí)際情況從3種方法中選擇合適的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和方法。

三、機(jī)動(dòng)車排放污染物檢測(cè)方法介紹

1.怠速檢測(cè)法

我國(guó)1993標(biāo)準(zhǔn)體系中，在用汽油車的排放標(biāo)準(zhǔn)為GB 14761.5-1993《汽車怠速污染物排氣標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)應(yīng)的機(jī)動(dòng)車尾氣檢測(cè)方法是GB/T3845-1993。怠速工況是汽車多種工況的一種，指車輛變速箱位于空檔、離合器為接合位置、發(fā)動(dòng)機(jī)油門松開(kāi)、低速空轉(zhuǎn)的狀態(tài)。在汽車啟動(dòng)后的穩(wěn)定、暖機(jī)時(shí)，十字路口等紅燈及交通堵車時(shí)，汽車為怠速工況。怠速檢測(cè)只能反映車輛怠速狀態(tài)下空負(fù)荷排氣情況，不能全面反映出機(jī)動(dòng)車的真實(shí)排氣狀況，帶有很大的局限性。隨著要求的提高，怠速法出現(xiàn)以下一些問(wèn)題：

① 怠速法不能全面反映出機(jī)動(dòng)車真實(shí)的排氣狀況；

② 怠速法檢測(cè)時(shí)車輛無(wú)負(fù)荷，不能反映NOx的排氣；

③ 給化油器車留下作弊機(jī)會(huì)。

2.雙怠速檢測(cè)法

從2005年7月1號(hào)開(kāi)始，我國(guó)實(shí)施了新的標(biāo)準(zhǔn)GB 18285-2005，雙怠速檢測(cè)取代了怠速檢測(cè)。GB 18285-2005中規(guī)定了不同時(shí)期生產(chǎn)的在用機(jī)動(dòng)車的排放限值和基準(zhǔn)。雙怠速法分別檢測(cè)車輛在高、低怠速狀態(tài)下尾氣排氣濃度。增加了高怠速測(cè)試點(diǎn)后，增加了普通化油器型式車輛的污染物排放控制范圍。雙怠速檢測(cè)法能夠更好地發(fā)現(xiàn)化油器混合氣供給系統(tǒng)中的故障，如怠速油量孔是否有磨損、空氣量孔是否有堵塞、主供油量孔是否有磨損等。對(duì)于裝有電噴和三元催化裝置的車輛，用高怠速測(cè)試點(diǎn)的CO、HC和過(guò)量空氣系數(shù)λ，綜合分析與判斷車輛的電控系統(tǒng)和催化裝置工作是否正常，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染物排放控制部件的問(wèn)題，以徹底排除故障，降低污染。

雙怠速法雖然操作較簡(jiǎn)便，也不必配底盤測(cè)功機(jī)，但它還是一種無(wú)負(fù)荷檢測(cè)，不能全面地反映機(jī)動(dòng)車在道路上實(shí)際行駛時(shí)的排放情況。

3.簡(jiǎn)易工況法

為了克服怠速法、雙怠速法和自由加速煙度法共有的不足——車輛無(wú)載荷，檢測(cè)結(jié)果的代表性和真實(shí)性較差。國(guó)家新出了一個(gè)有載荷的檢測(cè)方法：簡(jiǎn)易工況法。

方法如下：將機(jī)動(dòng)車輛置于底盤測(cè)功機(jī)上，車輛按規(guī)定車速在底盤測(cè)功機(jī)上運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)輪帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，底盤測(cè)功機(jī)按照檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)事先設(shè)定向滾筒、驅(qū)動(dòng)輪施加一定的負(fù)荷，來(lái)模擬汽車道路行駛阻力。車輛在這樣的模擬情況下走完實(shí)驗(yàn)工況，同時(shí)測(cè)量尾氣中污染物含量。

①穩(wěn)態(tài)工況法（ASM）

圖1 穩(wěn)態(tài)工況運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)圖

穩(wěn)態(tài)工況法是使用的比較多、出現(xiàn)比較早的一種簡(jiǎn)易工況法。它的特點(diǎn)是檢測(cè)設(shè)備充分簡(jiǎn)化，操作與維護(hù)簡(jiǎn)單。ASM又分兩種等速工況：一種是車速為25 km/h的ASM5025工況，它是在加速度為1.47 m/s2時(shí)負(fù)荷的50%對(duì)該工況進(jìn)行加載；另一種是車速為40 km/h的ASM2540工況，在加速度為1.47 m/s2時(shí)負(fù)荷的25%對(duì)該工況進(jìn)行加載。ASM的污染物采集分析是利用以下原理：CO、HC、CO2采用不分光紅外法（NDIR）；NO和O2采用電化學(xué)法。結(jié)果用氣體濃度表示。

ASM與美國(guó)的FTP相關(guān)性較差，尾氣污染物分析原理與其他方法也不一樣，所以ASM與新車試驗(yàn)的相關(guān)性較差，使得ASM的誤判率偏高，尤其是對(duì)電噴十三元催化器的車。ASM還有一個(gè)缺陷就是測(cè)的是污染物濃度，而并不是污染物排放的質(zhì)量。在濃度相同的情況下，排量小的機(jī)動(dòng)車排放的質(zhì)量少，而排量大的機(jī)動(dòng)車排放的質(zhì)量多。

② 瞬態(tài)工況法（IM240）

IM240是一種技術(shù)含量很高的檢測(cè)方法，測(cè)試設(shè)備的工作原理和新車試驗(yàn)的要求一致，采用美國(guó)聯(lián)邦FTP曲線前0 s～333 s的兩個(gè)峰。底盤測(cè)功機(jī)因車輛要求變負(fù)荷變車速運(yùn)行，故應(yīng)配備多點(diǎn)載荷設(shè)定的功率吸收裝置和慣性飛輪組，以模擬道路行駛阻力和車輛加速慣量。采樣系統(tǒng)為定容稀釋取樣，CO用非分散型紅外分析儀，HC用氫離子火焰分析儀，NOX用化學(xué)發(fā)光分析儀，測(cè)試結(jié)果用g/km表示。

雖然IM240與FTP相關(guān)性很好，錯(cuò)判率低，但是IM240設(shè)備昂貴，維護(hù)復(fù)雜，檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，人員要求高。

③ 簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況法（VMAS）

目前國(guó)內(nèi)的VMAS系統(tǒng)的硬件一般由底盤測(cè)功機(jī)、五氣儀、流量計(jì)和主控計(jì)算機(jī)等4部分組成，如下圖所示：

圖2 VMAS的組成

VMAS的出現(xiàn)很好地解決了ASM和FTP相關(guān)性差、IM240費(fèi)用太高的難題。VMAS是一種汽油車瞬態(tài)加載簡(jiǎn)易工況法，是目前檢測(cè)技術(shù)水平最高的技術(shù)，必為未來(lái)我國(guó)檢測(cè)機(jī)動(dòng)車排放污染物的發(fā)展方向。

VMAS使用與IM240相同的底盤測(cè)功機(jī)，它吸取了IM240瞬態(tài)工況法測(cè)量稀釋排放量最終可得出污染物排放質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)，也吸取了ASM直接利用簡(jiǎn)便式尾氣分析儀就可對(duì)各個(gè)污染物濃度測(cè)試的長(zhǎng)處，采用一個(gè)被稱為“氣體流量分析儀”的裝置來(lái)測(cè)得汽車的排放流量（經(jīng)稀釋），經(jīng)處理計(jì)算，最終也可得出每種污染物每公里的排放質(zhì)量。VMAS具有以下主要特點(diǎn)：

a)試驗(yàn)循環(huán)包含了怠速、加速、勻速和減速各種工況，能反映車輛實(shí)際行駛時(shí)的排放特征；

b)由于是瞬態(tài)工況，若電噴車氧傳感器有問(wèn)題，造成空燃比失控，從而增加尾氣排污，一般難以通過(guò)VMAS檢測(cè)判定標(biāo)準(zhǔn)，但卻可能通過(guò)ASM法；

c)與新車檢測(cè)有高的相關(guān)性。準(zhǔn)確率高，誤判率僅為5%以下（以IM240準(zhǔn)確率為100%計(jì)）；

d)能檢測(cè)CO、CH和NOx 3種污染物，并以g/km表示，有利于歸納排放因子，估算和統(tǒng)計(jì)城市機(jī)動(dòng)車污染物排放總量，對(duì)該城市制定機(jī)動(dòng)車污染控制規(guī)劃具有實(shí)際意義。

四、幾種主流排放測(cè)試方法的對(duì)比

圖3 不同方法的合格率對(duì)比

圖4 電噴與化油器車的區(qū)別

五、浙江省對(duì)機(jī)動(dòng)車排放污染物控制

由浙江省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心和杭州市環(huán)境保護(hù)局制定的DB33/660-2008《在用點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)輕型汽車簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況法排氣污染物排放限值》強(qiáng)制性省級(jí)地方標(biāo)準(zhǔn)，是首個(gè)由省人民政府批準(zhǔn)發(fā)布的省級(jí)地方標(biāo)準(zhǔn)。

近期出臺(tái)的《浙江省機(jī)動(dòng)車排氣污染防治實(shí)施方案》中，我省將根據(jù)不同的車型和檢測(cè)條件，采取相應(yīng)的機(jī)動(dòng)車排氣定期檢測(cè)方法，并將在未來(lái)逐步改進(jìn)。對(duì)輕型汽油車定期檢測(cè)，在杭州市先行試點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從2010年10月起，寧波、溫州、臺(tái)州、湖州、嘉興、紹興等城市采用簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況法，從2015年1月起，全省全面采用簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況法。之前，各地必須采用雙怠速法。同時(shí)實(shí)行道路抽測(cè)、停放地抽測(cè)，抽測(cè)不合格將被責(zé)令限期維修，期間不得上路。

根據(jù)該《方案》，浙江將禁止生產(chǎn)、銷售和進(jìn)口超過(guò)規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)動(dòng)車。污染物排放達(dá)不到國(guó)家階段性排放標(biāo)準(zhǔn)的新車和轉(zhuǎn)入該省車輛，公安機(jī)關(guān)不予注冊(cè)登記或辦理轉(zhuǎn)入手續(xù)?？h級(jí)政府可以按環(huán)保分類標(biāo)志，對(duì)機(jī)動(dòng)車采取相應(yīng)的限制行使區(qū)域、時(shí)間或車型的交通管制措施。各地可因地制宜制定激勵(lì)政策，鼓勵(lì)高排放機(jī)動(dòng)車提前報(bào)廢。同時(shí)將建立超標(biāo)排放機(jī)動(dòng)車舉報(bào)制度。

浙江省出臺(tái)的一系列措施，在大氣污染防治方面起到了十分重要的作用，能有效地遏制機(jī)動(dòng)車尾氣污染物的排放，對(duì)于高污染排放的機(jī)動(dòng)車即時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，如果不能解決的予以報(bào)廢。

六、結(jié)論

治理機(jī)動(dòng)車排放污染，是一項(xiàng)長(zhǎng)期而又艱巨的系統(tǒng)，過(guò)去二十年我國(guó)機(jī)動(dòng)車排放法規(guī)建設(shè)發(fā)展很快，不斷提高機(jī)動(dòng)車排放控制標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)促進(jìn)車輛低碳減排，取得了一定成效。“十二五”期間將進(jìn)一步健全汽車排放標(biāo)準(zhǔn)體系、加強(qiáng)機(jī)動(dòng)車排放控制：

1.重點(diǎn)是提高機(jī)動(dòng)車排放水平，嚴(yán)格實(shí)施國(guó)家機(jī)動(dòng)車排放標(biāo)準(zhǔn)，完善新生產(chǎn)機(jī)動(dòng)車環(huán)保制度，加速高污染汽車的淘汰進(jìn)程；

2.要完善機(jī)動(dòng)車環(huán)境管理制度，加強(qiáng)機(jī)動(dòng)車環(huán)保定期檢驗(yàn)，研究有利于機(jī)動(dòng)車污染防止的稅費(fèi)政策；

3.積極發(fā)展新能源汽車，從根本上解決機(jī)動(dòng)車污染問(wèn)題。

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