影響雙怠速法排放檢測結(jié)果的幾個重要因素

江蘇捷程機動車檢測股份有限公司（215300）　鐘仕鈺常熟市三峰機動車檢測有限公司（215500） 李 燁揚州長旺機動車檢測有限公司（225004） 裴晶晶

影響雙怠速法排放檢測結(jié)果的幾個重要因素

江蘇捷程機動車檢測股份有限公司（215300）鐘仕鈺
常熟市三峰機動車檢測有限公司（215500） 李 燁
揚州長旺機動車檢測有限公司（225004） 裴晶晶

《點燃式發(fā)動機汽車排氣污染物排放限值及測量方法（雙怠速法及簡易工況法）》（GB 18285—2005）規(guī)定，點燃式發(fā)動機汽車環(huán)保尾氣檢測根據(jù)各省的具體情況，可采用雙怠速法或工況法2種檢測方式。江蘇省地方標準《點燃式發(fā)動機輕型汽車穩(wěn)態(tài)工況法排氣污染物排放限值》（DB 32/966—2006）規(guī)定，總質(zhì)量超過3 500 kg的重型點燃式發(fā)動機汽車采用雙怠速法檢測，總質(zhì)量不超過3 500 kg的輕型點燃式發(fā)動機汽車采用穩(wěn)態(tài)工況法檢測。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，全時四驅(qū)及ASR（驅(qū)動防滑）、ESP（車身穩(wěn)定）等先進技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，但有些車輛的這些功能無法關(guān)閉，致使無法使用穩(wěn)態(tài)工況法檢測，只好采用雙怠速法檢測。

點燃式發(fā)動機汽車雙怠速法是指發(fā)動機在2種無負荷轉(zhuǎn)速（怠速和高怠速）狀況下對排氣污染物CO、HC和過量空氣系數(shù)（λ）的測量判定。下面筆者根據(jù)相關(guān)標準和工作實踐，歸納總結(jié)了影響雙怠速法尾氣檢測結(jié)果的幾個重要因素，供同行探討。

1　尾氣分析儀取樣管路密封性的影響

雙怠速法對尾氣分析儀的氣密性要求相當(dāng)高，尾氣分析儀的取樣管路一旦有泄漏，就稀釋了HC和CO的濃度，使這2個參數(shù)的檢測值偏低，偏差的大小則取決于泄漏的程度，而受影響最大的是過量空氣系數(shù)，一旦泄漏，尾氣分析儀抽取尾氣中的氧含量就上升，稍高一點，過量空氣系數(shù)就會超出規(guī)定范圍（0.97～1.03），以致雙怠速法檢測結(jié)果不合格。

尾氣分析儀、取樣軟管、取樣探頭及三通閥等連接處不密封，三通閥關(guān)閉不嚴，車輛排氣系統(tǒng)破損等均是造成取樣管路泄漏的常見故障。另外，取樣軟管與各部件的連接處在冬天更易產(chǎn)生泄漏。

2　O2含量終值顯示所需響應(yīng)時間的影響

GB 18285—2005的5.2.3條規(guī)定雙怠速法的測試程序為：發(fā)動機從怠速狀態(tài)加速至70%額定轉(zhuǎn)速，運轉(zhuǎn)30 s后降至高怠速狀態(tài)；將取樣探頭插入排氣管中，深度不少于400 mm，并固定在排氣管上；維持15 s后，由具有平均值功能的儀器讀取30 s內(nèi)的平均值，或者人工讀取30 s內(nèi)的最高值和最低值，其平均值即為高怠速污染物測量結(jié)果；對于使用閉環(huán)控制電子燃油噴射系統(tǒng)和三元催化轉(zhuǎn)化器的汽車，還應(yīng)同時讀取過量空氣系數(shù)的數(shù)值。

上述測試程序中的“維持15 s”是保證取樣探頭抽取尾氣傳輸至測試傳感器并顯示終值的響應(yīng)時間。目前，大多數(shù)檢測機構(gòu)進行穩(wěn)態(tài)工況法和雙怠速法檢測采用同一套尾氣分析儀，而《汽油車穩(wěn)態(tài)工況法排氣污染物測量設(shè)備技術(shù)要求》（HJ/T 291—2006）的5.6.7.2條對尾氣分析儀各通道的90%終值顯示響應(yīng)時間（T90）規(guī)定為，HC、CO、CO2為8.0 s，O2為15.0 s。由此可見，雙怠速法檢測時，若操作不規(guī)范，開始幾秒的O2測量值不全是尾氣中的O2含量，而是空氣或空氣與尾氣混合氣的O2含量，測量值偏高，導(dǎo)致過量空氣系數(shù)超標（圖1）。

《汽油車雙怠速法排氣污染物測量設(shè)備技術(shù)要求》（HJ/ T 289—2006）規(guī)定雙怠速法的取樣管長度為4 m～6 m，不少檢測機構(gòu)取樣管長度甚至達到了10 m，使抽氣傳輸路程過長，導(dǎo)致尾氣分析儀所需響應(yīng)時間過長，同時尾氣還有可能在取樣軟管中吸附，嚴重影響排放測量值。另外，冬天氣溫較低時，尾氣分析儀內(nèi)的橡膠抽氣泵易發(fā)硬，若預(yù)熱不充分或檢測間隔時間長，抽氣泵難以最大行程工作，致使抽力不足，吸力減弱，氣體傳送速度下降，也會導(dǎo)致尾氣分析儀所需響應(yīng)時間過長。

3　測試軟件程序設(shè)計的影響

測試軟件設(shè)備廠家對檢測標準理解偏差，導(dǎo)致測試軟件程序設(shè)計不符合標準規(guī)定，如有的測試軟件把尾氣分析儀的15 s響應(yīng)時間設(shè)計成未給尾氣分析儀抽氣指令或是給了反吹指令，直到30 s高怠速取值才開始抽氣；有的測試軟件把尾氣分析儀的15 s響應(yīng)時間縮短為5 s或直接跳過這15 s，這都是忽略了響應(yīng)時間的重要性，隨著抽氣后各傳感器的響應(yīng)開始，HC和CO逐步上升趨于穩(wěn)定，O2逐步下降趨于穩(wěn)定，最終導(dǎo)致HC和CO檢測結(jié)果偏低，過量空氣系數(shù)偏高。

4　測試高怠速時未達規(guī)定發(fā)動機轉(zhuǎn)速的影響

三元催化轉(zhuǎn)化器是目前廣泛采用的能同時降低汽油車HC、CO、NOx污染物排放的凈化裝置，而要使HC、CO、NOx的凈化效率達到最佳狀態(tài)，過量空氣系數(shù)應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)。汽車生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)相關(guān)排放標準的規(guī)定及結(jié)合產(chǎn)品開發(fā)過程中的技術(shù)參數(shù)優(yōu)化，均設(shè)置了判定過量空氣系數(shù)的發(fā)動機轉(zhuǎn)速（即高怠速轉(zhuǎn)速）。為了提高車輛的高速性能，發(fā)動機的額定轉(zhuǎn)速已大幅提高，輕型車的高怠速轉(zhuǎn)速已從2 400 r/min～2 600 r/min提高至3 000 r/min～3 500 r/min，因此GB 18285—2005規(guī)定輕型車的高怠速轉(zhuǎn)速為2 400 r/min～2 600 r/min或制造廠規(guī)定的轉(zhuǎn)速。但目前檢測機構(gòu)在進行雙怠速法排放檢測時，由于查不到被檢車輛的高怠速轉(zhuǎn)速信息，均將發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制在2 400 r/min～2 600 r/min。

由于車輛抗無線電干擾的嚴格要求，點火分缸線已屏蔽，尾氣分析儀原來配置的感應(yīng)點火脈沖式轉(zhuǎn)速計已無法檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速；而點煙器式轉(zhuǎn)速計的轉(zhuǎn)速測量值離散度太大，無法精確讀數(shù)；國產(chǎn)振動式轉(zhuǎn)速計的穩(wěn)定性欠佳；進口振動式轉(zhuǎn)速計的價格昂貴；許多車輛不帶OBD或OBD功能未打開，無法從OBD接口獲取轉(zhuǎn)速信號。因此，在進行雙怠速法排放檢測時，引車員是通過觀察車載轉(zhuǎn)速表的數(shù)值來控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速的，誤差很大。

在無法準確獲取車輛高怠速轉(zhuǎn)速的現(xiàn)實狀態(tài)下，絕大多數(shù)設(shè)備供應(yīng)商在控制軟件的設(shè)置上未設(shè)置轉(zhuǎn)速誤差監(jiān)控的鎖止功能，而GB 18285—2005的附件AA中也未將高怠速轉(zhuǎn)速列入AA.4的判定表中，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)速誤差失控。若測試高怠速轉(zhuǎn)速偏高，CO、HC和過量空氣系數(shù)測量值易于合格。

5　車輛自身設(shè)計的影響

某些車型的車況相當(dāng)好，燃燒沒有任何問題，但雙怠速法測試的過量空氣系數(shù)就是不合格（表1），且能排除取樣管泄漏、人為操作不規(guī)范、程序設(shè)計缺陷等因素的影響，那么到底是何處出了問題呢？通過查看此類車型的發(fā)動機技術(shù)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)它們有個共同點，即均運用了稀薄燃燒技術(shù)。目前，各大汽車制造公司都擁有自己的稀薄燃燒技術(shù)，其共同點是利用氣缸內(nèi)的渦流運動，使聚集在火花塞附近的最濃混合氣先被點燃，然后迅速向外層推進燃燒，并有較高的壓縮比。運用了稀薄燃燒技術(shù)的汽油發(fā)動機空燃比可達25∶1以上，而一般汽油發(fā)動機理論空燃比為14.7∶1，此類發(fā)動機吸入的空氣本來就過量，因此再用過量空氣系數(shù)應(yīng)在1±0.03去判定此類車的測試結(jié)果就不合理了。實際上此類車的過量空氣系數(shù)測試結(jié)果應(yīng)按照GB 18285—2005規(guī)定的過量空氣系數(shù)應(yīng)在制造廠規(guī)定的范圍內(nèi)進行判定，但這一點在檢測中很難操作，因為檢測機構(gòu)并沒有此類車型的過量空氣系數(shù)數(shù)據(jù)庫，且在車輛的使用說明書上也難以查詢到相關(guān)信息，因此筆者建議相關(guān)管理部門要建立健全車輛的過量空氣系數(shù)數(shù)據(jù)庫，及時公布，以便于檢測機構(gòu)能準確檢測。

表1　采用雙怠速法檢測某輛汽車尾氣的檢測結(jié)果

另外，有些車型（如寶馬X6）采用的是獨立雙排氣管，按規(guī)定檢測時需插入雙探頭進行雙怠速法排氣檢測，但2個排氣管是否同時向外排出廢氣是根據(jù)發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)來控制的，在高怠速和怠速時，其實只有1個排氣管（寶馬X6車為左側(cè)排氣管）工作，因此若插入雙探頭進行檢測就類似于取樣管處于泄漏狀態(tài)，測試時尾氣分析儀顯示O2含量異常高，過量空氣系數(shù)遠大于1±0.03。

6　總結(jié)

隨著發(fā)動機技術(shù)的發(fā)展，新的影響因素還會出現(xiàn)，在遇到具體問題時需要具體分析，找出影響雙怠速法檢測結(jié)果的因素，使檢測結(jié)果更具科學(xué)性、公正性、合理性和準確性。

2015-10-26）