在用柴油車污染物排放檢測研究

張博琦

摘 要：隨著環(huán)境污染的日益加劇，對于在用柴油車排放污染的治理標(biāo)準(zhǔn)也越發(fā)嚴(yán)格。文章介紹了自由加速、加載減速和遙感三種在用柴油車排放檢測的方法，通過梳理我國在用柴油車標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展進(jìn)程，對比了不同時(shí)期標(biāo)準(zhǔn)在用柴油車排放的限值，有助于了解我國在用車檢測限值、檢測內(nèi)容及檢測流程的變化，明確未來國家對在用柴油車排放污染治理的趨勢。關(guān)鍵詞：在用柴油車;檢測;標(biāo)準(zhǔn);限值;污染治理中圖分類號：X51 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）08-153-03

Abstract： With the increasing pollution of the environment， the pollution control standards for in-use diesel vehicles are becoming stricter. This paper introduces three methods of diesel vehicle emission detection： free acceleration， lug-down mode， and remote sensing. By combing the development process of China's in-use diesel vehicle standards， it compares the limits of standard in-use diesel vehicle emissions in different periods. It is helpful to understand the changes in the detection limit， content and testing process of in-use vehicles in China， and clarify the future trend of the country's pollution control of in-use diesel vehicles.Keywords： In-use diesel; Detection; Strandards; Limit values; Pollution controlCLC NO.： X51 ?Document Code： A ?Article ID：?1671-7988（2020）08-153-03

前言

近年霧霾對我國城市區(qū)域性空氣的污染日益嚴(yán)重，治理霧霾迫在眉睫。目前認(rèn)為影響霧霾的因素主要有工業(yè)排放，燃煤電廠排放，機(jī)動車排放和地面揚(yáng)塵四個(gè)方面。我國機(jī)動車保有量巨大，但對在用車的環(huán)保監(jiān)督卻不夠完善，使得機(jī)動車排放污染的問題日益突出。機(jī)動車排放已成為改善空氣環(huán)境質(zhì)量的重點(diǎn)對象。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年我國機(jī)動車數(shù)量已達(dá)到3.27億輛，其中汽車2.4億輛。按燃料類型分類，柴油車占9.1%。但柴油車NOx排放量接近汽車排放總量的70%，PM超過90%[1]。所以柴油車是機(jī)動車顆粒物（PM）和氮氧化物（NOx）排放的主要貢獻(xiàn)者。這些排放污染物不僅危害人體健康，污染大氣環(huán)境，也是形成城市霧霾的重要因素之一。而在用柴油車，更是重中之重，其尾氣污染物排放更多，所以有關(guān)部門制定了一系列的檢測標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)來治理在用柴油車污染物排放，降低其對環(huán)境的污染。本文通過對廢止和現(xiàn)行在用柴油車檢測標(biāo)準(zhǔn)的梳理，來分析測量方法和煙度限值的變化，便于了解我國在用柴油車排放治理的現(xiàn)狀。

1 檢測方法

我國對于在用柴油車污染控制主要是通過環(huán)保定期檢測煙度來進(jìn)行。隨著環(huán)境污染的加劇，在定期檢測的基礎(chǔ)上增加了在用車排放監(jiān)督抽測的標(biāo)準(zhǔn)，而在最新的標(biāo)準(zhǔn)中，又加入OBD檢測和NOx排放的檢測。目前我國在用柴油車的檢測方法主要有自由加速檢測法、加載減速檢測法和遙感檢測法。

1.1 自由加速檢測

我國從1983年開始，對在用柴油車進(jìn)行自由加速煙度的檢測。GB3847-2005中給出了兩種測量煙度的方法，分別是濾紙煙度法和不透光煙度法[2]。

1.1.1 濾紙煙度法

該方法是在發(fā)動機(jī)怠速情況下，以一定的力度快速地踩下油門踏板，使噴油嘴噴射最大燃油量。維持最大踏板位置不動，直到發(fā)動機(jī)達(dá)到最大轉(zhuǎn)速，然后松開油門踏板，使其逐漸降低至怠速。在此過程中，通過檢測一定長度排氣中所含碳煙顆粒對清潔濾紙染黑的程度來判斷是否滿足限值。

具體的測量程序如下：

將取樣探頭固定于排氣管300mm的位置，按前述的自由加速工況排氣三次，以清除排氣系統(tǒng)中的積存物;然后按自由加速工況及和測量循環(huán)連續(xù)測量四次，取后三次結(jié)果的算術(shù)平均值即為所測煙度值。

1.1.2 不透光煙度法

光束被單位長度的排煙衰減的系數(shù)稱為光吸收系數(shù)，它由單位體積的顆粒數(shù)、微粒的平均投影面積和微粒的消光系數(shù)三者的乘積來計(jì)算，而不透光煙度法就是利用該原理制成的不透光煙度計(jì)測量汽車排氣的光吸收系數(shù)，從而判定車輛的排氣污染狀況。

具體測量程序如下：

將發(fā)動機(jī)應(yīng)充分預(yù)熱，利用三次自由加速過程的方法對排氣系統(tǒng)進(jìn)行清潔。然后進(jìn)行自由加速測量，即在1秒時(shí)間內(nèi)，將油門踏板快速地踩到底，使噴油嘴在最短時(shí)間內(nèi)供給最大油量，當(dāng)達(dá)到最高轉(zhuǎn)速時(shí)，松開油門踏板。按該方法連續(xù)測量四次，取最后三次結(jié)果的算術(shù)平均值作為最終測量值。

1.2 加載減速檢測

雖然自由加速法檢測簡單易行，對柴油機(jī)煙度控制也有一定作用，但隨著環(huán)境污染的加劇，其局限性也凸顯。首先，自由加速法是在柴油車無負(fù)載的情況下進(jìn)行煙度排放檢測的，與實(shí)際使用工況不相符，往往會出現(xiàn)檢驗(yàn)合格的車輛使用時(shí)有冒黑煙的現(xiàn)象;其次，駕駛員對檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度影響很大，油門踏板的踩踏深度將直接影響測量結(jié)果[3]。因此該方法不能非常有效地降低對大氣的污染。

我國在GB3847-2005中規(guī)定了一種新的檢測柴油車煙度的方法，加載減速煙度檢測法。該方法與自由加速煙度檢測相比，基本能夠模擬道路實(shí)際運(yùn)行工況，能夠模擬柴油車實(shí)際煙度排放，對環(huán)境控制有良好的效果。

在用柴油車加載減速試驗(yàn)所使用的方法為不透光煙度法，測量方法具體如下：

（1）檢測員將油門踏板保持在最大開度狀態(tài)，直到檢測系統(tǒng)通知松開油門為止;

（2）在此過程中，檢測系統(tǒng)自動采集VelMaxHP（實(shí)測最大輪邊功率時(shí)的轉(zhuǎn)鼓線速度）點(diǎn)、90%VelMaxHP點(diǎn)和80%VelMaxHP點(diǎn)處的三組光吸收系數(shù)，以判定該受檢車輛是否符合限值;

（3）若修正后的最大輪邊功率低于所要求的最小功率，或者測得的任一排氣光吸收系數(shù)超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，均判定該車的排放不合格。

1.3 遙感檢測

遙感檢測是利用光學(xué)原理遠(yuǎn)距離感應(yīng)測量行駛中汽車排氣污染物的方法，該檢測不影響道路正常通行，適用于在用車排放監(jiān)督抽測。遙感監(jiān)測可分為固定式遙感檢測和移動式遙感監(jiān)測。

（1）固定式遙感檢測

該檢測方法固定安裝，可無人值守連續(xù)運(yùn)行，檢測結(jié)果數(shù)據(jù)直接發(fā)送至環(huán)境保護(hù)主管部門或其委托機(jī)構(gòu)。按照檢測儀器光路沿垂直方向或者沿水平方向布置可以分為垂直式遙感檢測或者水平式遙感檢測兩大類，

（2）移動式遙感檢測

用專用車裝載，可以根據(jù)需要隨機(jī)選擇測量地點(diǎn)，在進(jìn)行測量時(shí)，根據(jù)使用規(guī)定安放調(diào)試，工作結(jié)束后將設(shè)備收回，檢測結(jié)果數(shù)據(jù)直接發(fā)送至環(huán)境保護(hù)主管部門或其委托機(jī)構(gòu)。

（3）檢測方法及判定

1）選擇視野良好，且路面平整的長上坡道路作為測試點(diǎn);

2）進(jìn)入測量程序，根據(jù)設(shè)備要求，輸入相關(guān)信息;

3）調(diào)整發(fā)射器、接收器，調(diào)節(jié)攝像機(jī)焦距、光圈，確保圖片和排放黑度拍攝清晰;

4）柴油車通過檢測點(diǎn)時(shí)，遙感檢測設(shè)備自動拍攝并識別車輛牌照號碼，自動測量車輛污染物濃度，拍攝林格曼黑度，并將采集的數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫。

5）連續(xù)兩次及以上同種污染物監(jiān)測結(jié)果超過規(guī)定的排放限值，且測量時(shí)間間隔在6個(gè)自然月內(nèi)，則判定受檢車輛排放不合格。

2 檢測標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展

1983年9月，為貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法（試行）》，防止柴油車煙塵對環(huán)境的污染，我國發(fā)布了GB3843-?1983《柴油車自由加速煙度排放標(biāo)準(zhǔn)》[4]。在該標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了在用柴油車使用自有加速煙度法測量時(shí)允許的限值，同時(shí)規(guī)定測量方法按照GB3846-1983《柴油車自由加速煙度測量方法》來進(jìn)行。

1993年11月，我國批準(zhǔn)了GB14761.6-1993《柴油車自由加速煙度排放標(biāo)準(zhǔn)》[5]，用來代替GB3843-1983。與之前的標(biāo)準(zhǔn)相比，GB14761.6-1993規(guī)定的適用范圍更加詳細(xì)，同時(shí)對于不同的車輛類別，煙度限值也有了明顯的變化。

2005年5月，我國發(fā)布GB3847-2005《車用壓燃式發(fā)動機(jī)和壓燃式發(fā)動機(jī)汽車排氣煙度排放限值及測量方法》，用來代替GB14761.6-1993，同時(shí)原標(biāo)準(zhǔn)廢止。這一標(biāo)準(zhǔn)制定的非常詳細(xì)，既給出了排放要求，又給出了試驗(yàn)的具體步驟方法。其中對于在用汽車的排氣煙度控制要求如下[2]：

（1）1995年6月30日前生產(chǎn)的在用汽車，自由加速試驗(yàn)所測得的煙度值≤5.0Rb;

（2）1995年7月1日起至2001年9月30日期間生產(chǎn)的在用汽車，自由加速試驗(yàn)所測得的煙度值≤4.5Rb;

（3）2001年10月1日起至2005年6月30期間生產(chǎn)的在用汽車，自由加速試驗(yàn)所測得的排氣光吸收系數(shù)≤2.5m-1（自然吸氣式）或≤3.0 m-1（渦輪增壓式）;

（4）2005年7月1日以后生產(chǎn)的在用汽車，自由加速試驗(yàn)所測得的排氣光吸收系數(shù)不應(yīng)大于車型核準(zhǔn)批準(zhǔn)的自由加速排氣煙度排放限值，再加0.5m-1。

該標(biāo)準(zhǔn)中提出了使用加載減速工況法進(jìn)行煙度檢測，而該方法的煙度排放限值需各省市按照HJ/T241-2005《確定壓燃式發(fā)動機(jī)在用汽車加載減速法排氣煙度排放限值的原則和方法》[6]來確定。根據(jù)中國機(jī)動車污染防治年報(bào)，截止到2013年底，全國范圍內(nèi)共有16個(gè)省（區(qū)、市）已經(jīng)制定并公布了在用柴油車加載減速法煙度排放限值的地方標(biāo)準(zhǔn)。

為了更好的監(jiān)督實(shí)際道路上的在用柴油車排放，2017年7月我國發(fā)布了HJ845-2017《在用柴油車排氣污染物測量方法及技術(shù)要求》（遙感檢測法）。在該標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了測量方法，以及測量設(shè)備的要求和排放限值，見表1[7]。

目前現(xiàn)行的與在用車柴油車限值相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)是GB3847-?2018《柴油車污染物排放限值及測量方法》（自由加速法及加載減速法），該標(biāo)準(zhǔn)于2018年9月發(fā)布，2019年5月正式實(shí)施。自本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施之日起，GB3847-2005和HJ/T241-2005以及相關(guān)的地方排放檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)廢止。在該標(biāo)準(zhǔn)中，除了對在用柴油車進(jìn)行加載減速或自由加速煙度檢測外，還增加了氮氧化物的限制，而對于裝有OBD的車型，還需對OBD檢查。具體排放限值見表2[8]。

注：

1）海拔高度高于1500m的地區(qū)加載減速法可以按照每增加1000m增加0.25m-1幅度調(diào)整，總調(diào)整不得超過0.75m-1;

2）2020年7月1日前限值b過渡限值為1200×10-6。

3 結(jié)語

（1）當(dāng)前我國采用環(huán)保定期檢測加道路隨機(jī)抽測的方式控制在用柴油車的排放污染，定期監(jiān)測以加載減速法為主，自由加速法為輔，抽測采用遙感檢測法;

（2）在用柴油車排放控制日趨嚴(yán)格，既有煙度檢測，又有氮氧化物和OBD檢測，同時(shí)取消車輛年份區(qū)分，加速老舊車淘汰;

（3）對比光吸收系數(shù)限值，最新標(biāo)準(zhǔn)中的限值a并不比舊標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，而限值b則比限值a降低接近42%的比例;

（4）未來在用柴油車想要符合檢測限值，必須注意日常保養(yǎng)和后處理裝置的正常工作。

參考文獻(xiàn)

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[6] 國家環(huán)境保護(hù)總局.HJ/T241-2005確定壓燃式發(fā)動機(jī)在用汽車加載減速法排氣煙度排放限值的原則和方法[S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2005.

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[8] 生態(tài)環(huán)境部.GB3847-2018柴油車污染物排放限值及測量方法（自由加速法及加載減速法）[S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2018.