在用柴油车污染物排放检测研究

2020-07-09张博琦

汽车实用技术 2020年8期

张博琦

摘要：随着环境污染的日益加剧，对于在用柴油车排放污染的治理标准也越发严格。文章介绍了自由加速、加载减速和遥感三种在用柴油车排放检测的方法，通过梳理我国在用柴油车标准的发展进程，对比了不同时期标准在用柴油车排放的限值，有助于了解我国在用车检测限值、检测内容及检测流程的变化，明确未来国家对在用柴油车排放污染治理的趋势。关键词：在用柴油车;检测;标准;限值;污染治理中图分类号：X51 文献标识码：A 文章编号：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

近年霧霾对我国城市区域性空气的污染日益严重，治理雾霾迫在眉睫。目前认为影响雾霾的因素主要有工业排放，燃煤电厂排放，机动车排放和地面扬尘四个方面。我国机动车保有量巨大，但对在用车的环保监督却不够完善，使得机动车排放污染的问题日益突出。机动车排放已成为改善空气环境质量的重点对象。

据统计，2018年我国机动车数量已达到3.27亿辆，其中汽车2.4亿辆。按燃料类型分类，柴油车占9.1%。但柴油车NOx排放量接近汽车排放总量的70%，PM超过90%[1]。所以柴油车是机动车颗粒物（PM）和氮氧化物（NOx）排放的主要贡献者。这些排放污染物不仅危害人体健康，污染大气环境，也是形成城市雾霾的重要因素之一。而在用柴油车，更是重中之重，其尾气污染物排放更多，所以有关部门制定了一系列的检测标准和法规来治理在用柴油车污染物排放，降低其对环境的污染。本文通过对废止和现行在用柴油车检测标准的梳理，来分析测量方法和烟度限值的变化，便于了解我国在用柴油车排放治理的现状。

1 检测方法

我国对于在用柴油车污染控制主要是通过环保定期检测烟度来进行。随着环境污染的加剧，在定期检测的基础上增加了在用车排放监督抽测的标准，而在最新的标准中，又加入OBD检测和NOx排放的检测。目前我国在用柴油车的检测方法主要有自由加速检测法、加载减速检测法和遥感检测法。

1.1 自由加速检测

我国从1983年开始，对在用柴油车进行自由加速烟度的检测。GB3847-2005中给出了两种测量烟度的方法，分别是滤纸烟度法和不透光烟度法[2]。

1.1.1 滤纸烟度法

该方法是在发动机怠速情况下，以一定的力度快速地踩下油门踏板，使喷油嘴喷射最大燃油量。维持最大踏板位置不动，直到发动机达到最大转速，然后松开油门踏板，使其逐渐降低至怠速。在此过程中，通过检测一定长度排气中所含碳烟颗粒对清洁滤纸染黑的程度来判断是否满足限值。

具体的测量程序如下：

将取样探头固定于排气管300mm的位置，按前述的自由加速工况排气三次，以清除排气系统中的积存物;然后按自由加速工况及和测量循环连续测量四次，取后三次结果的算术平均值即为所测烟度值。

1.1.2 不透光烟度法

光束被单位长度的排烟衰减的系数称为光吸收系数，它由单位体积的颗粒数、微粒的平均投影面积和微粒的消光系数三者的乘积来计算，而不透光烟度法就是利用该原理制成的不透光烟度计测量汽车排气的光吸收系数，从而判定车辆的排气污染状况。

具体测量程序如下：

将发动机应充分预热，利用三次自由加速过程的方法对排气系统进行清洁。然后进行自由加速测量，即在1秒时间内，将油门踏板快速地踩到底，使喷油嘴在最短时间内供给最大油量，当达到最高转速时，松开油门踏板。按该方法连续测量四次，取最后三次结果的算术平均值作为最终测量值。

1.2 加载减速检测

虽然自由加速法检测简单易行，对柴油机烟度控制也有一定作用，但随着环境污染的加剧，其局限性也凸显。首先，自由加速法是在柴油车无负载的情况下进行烟度排放检测的，与实际使用工况不相符，往往会出现检验合格的车辆使用时有冒黑烟的现象;其次，驾驶员对检测结果的准确度影响很大，油门踏板的踩踏深度将直接影响测量结果[3]。因此该方法不能非常有效地降低对大气的污染。

我国在GB3847-2005中规定了一种新的检测柴油车烟度的方法，加载减速烟度检测法。该方法与自由加速烟度检测相比，基本能够模拟道路实际运行工况，能够模拟柴油车实际烟度排放，对环境控制有良好的效果。

在用柴油车加载减速试验所使用的方法为不透光烟度法，测量方法具体如下：

（1）检测员将油门踏板保持在最大开度状态，直到检测系统通知松开油门为止;

（2）在此过程中，检测系统自动采集VelMaxHP（实测最大轮边功率时的转鼓线速度）点、90%VelMaxHP点和80%VelMaxHP点处的三组光吸收系数，以判定该受检车辆是否符合限值;

（3）若修正后的最大轮边功率低于所要求的最小功率，或者测得的任一排气光吸收系数超过标准规定的限值，均判定该车的排放不合格。

1.3 遥感检测

遥感检测是利用光学原理远距离感应测量行驶中汽车排气污染物的方法，该检测不影响道路正常通行，适用于在用车排放监督抽测。遥感监测可分为固定式遥感检测和移动式遥感监测。

（1）固定式遥感检测

该检测方法固定安装，可无人值守连续运行，检测结果数据直接发送至环境保护主管部门或其委托机构。按照检测仪器光路沿垂直方向或者沿水平方向布置可以分为垂直式遥感检测或者水平式遥感检测两大类，

（2）移动式遥感检测

用专用车装载，可以根据需要随机选择测量地点，在进行测量时，根据使用规定安放调试，工作结束后将设备收回，检测结果数据直接发送至环境保护主管部门或其委托机构。

（3）检测方法及判定

1）选择视野良好，且路面平整的长上坡道路作为测试点;

2）进入测量程序，根据设备要求，输入相关信息;

3）调整发射器、接收器，调节摄像机焦距、光圈，确保图片和排放黑度拍摄清晰;

4）柴油车通过检测点时，遥感检测设备自动拍摄并识别车辆牌照号码，自动测量车辆污染物浓度，拍摄林格曼黑度，并将采集的数据和计算结果存入数据库。

5）连续两次及以上同种污染物监测结果超过规定的排放限值，且测量時间间隔在6个自然月内，则判定受检车辆排放不合格。

2 检测标准的发展

1983年9月，为贯彻《中华人民共和国环境保护法（试行）》，防止柴油车烟尘对环境的污染，我国发布了GB3843- 1983《柴油车自由加速烟度排放标准》[4]。在该标准中，规定了在用柴油车使用自有加速烟度法测量时允许的限值，同时规定测量方法按照GB3846-1983《柴油车自由加速烟度测量方法》来进行。

1993年11月，我国批准了GB14761.6-1993《柴油车自由加速烟度排放标准》[5]，用来代替GB3843-1983。与之前的标准相比，GB14761.6-1993规定的适用范围更加详细，同时对于不同的车辆类别，烟度限值也有了明显的变化。

2005年5月，我国发布GB3847-2005《车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法》，用来代替GB14761.6-1993，同时原标准废止。这一标准制定的非常详细，既给出了排放要求，又给出了试验的具体步骤方法。其中对于在用汽车的排气烟度控制要求如下[2]：

（1）1995年6月30日前生产的在用汽车，自由加速试验所测得的烟度值≤5.0Rb;

（2）1995年7月1日起至2001年9月30日期间生产的在用汽车，自由加速试验所测得的烟度值≤4.5Rb;

（3）2001年10月1日起至2005年6月30期间生产的在用汽车，自由加速试验所测得的排气光吸收系数≤2.5m-1（自然吸气式）或≤3.0 m-1（涡轮增压式）;

（4）2005年7月1日以后生产的在用汽车，自由加速试验所测得的排气光吸收系数不应大于车型核准批准的自由加速排气烟度排放限值，再加0.5m-1。

该标准中提出了使用加载减速工况法进行烟度检测，而该方法的烟度排放限值需各省市按照HJ/T241-2005《确定压燃式发动机在用汽车加载减速法排气烟度排放限值的原则和方法》[6]来确定。根据中国机动车污染防治年报，截止到2013年底，全国范围内共有16个省（区、市）已经制定并公布了在用柴油车加载减速法烟度排放限值的地方标准。

为了更好的监督实际道路上的在用柴油车排放，2017年7月我国发布了HJ845-2017《在用柴油车排气污染物测量方法及技术要求》（遥感检测法）。在该标准中，规定了测量方法，以及测量设备的要求和排放限值，见表1[7]。

目前现行的与在用车柴油车限值相关的标准是GB3847- 2018《柴油车污染物排放限值及测量方法》（自由加速法及加载减速法），该标准于2018年9月发布，2019年5月正式实施。自本标准实施之日起，GB3847-2005和HJ/T241-2005以及相关的地方排放检验标准同时废止。在该标准中，除了对在用柴油车进行加载减速或自由加速烟度检测外，还增加了氮氧化物的限制，而对于装有OBD的车型，还需对OBD检查。具体排放限值见表2[8]。

注：

1）海拔高度高于1500m的地区加载减速法可以按照每增加1000m增加0.25m-1幅度调整，总调整不得超过0.75m-1;

2）2020年7月1日前限值b过渡限值为1200×10-6。

3 结语

（1）当前我国采用环保定期检测加道路随机抽测的方式控制在用柴油车的排放污染，定期监测以加载减速法为主，自由加速法为辅，抽测采用遥感检测法;

（2）在用柴油车排放控制日趋严格，既有烟度检测，又有氮氧化物和OBD检测，同时取消车辆年份区分，加速老旧车淘汰;

（3）对比光吸收系数限值，最新标准中的限值a并不比旧标准严格，而限值b则比限值a降低接近42%的比例;

（4）未来在用柴油车想要符合检测限值，必须注意日常保养和后处理装置的正常工作。

参考文献

[1] 中华人民共和国生态环境部.中国移动源环境管理年报[R].北京：生态环境部，2019.

[2] 国家环境保护总局.GB3847-2005车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法[S].北京：中国环境科学出版社，2005.

[3] 葛蕴珊，梁宾，李海涛，等.在用柴油车加载减速烟度和柴油机全负荷烟度的相关性研究[J].内燃机工程，2005，26（3），8-10.DOI：10. 13949/j.cnki.nrjgc.2005.03.003.