（载运工具运用工程专业论文）陕西省道路运输行业面向节能减排的im制度实施方案研究.pdf

r e s e a r c ha b o u ti ms y s t e mi m p l e m e n t a ls c h e m eo fr o a d t r a n s p o r t a t i o ni n d u s t r ya i m i n ga te n e r g yc o n s e r v a t i o n 1 n 1h1 ，、 一 a n ne m l s s i o nk e n u c t i o ni ns 1 1 a a n x li t r o v i n c e ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e df o r t h ed e g r e eo fm a s t e r c a n d i d a t e ：h u a n gs h a n s h a n s u p e r v i s o r ：p r o f w a n gs h e n g c h a n g c h a n g a nu n i v e r s i t y , x i a n ，c h i n a 忡3洲5舢2删0 舢3舢7iiiiiy p 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包 未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名遣硼竹舀盱 d p ，口年p 尹日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名童纠时岳盱。p 年厂月午日 导师签名：主应叨i o2 加【 年6 月丫日 摘要 汽车工业的飞速发展，在推动经济增长的同时，也不可避免的引起能源短缺和 环境问题。特别是汽车在使用过程中所产生的排放污染物，更是被称为头号“汽车公 针对汽车排放污染物的控制问题，主要采取了两种途径：一是通过制定排放法规， 严格机动车排放标准；二是各大汽车生产厂商通过提高发动机技术水平与研制排放 装置，配合使用品质不断改善的燃油，来满足不同时期的排放标准。根据国外多年的经 验：实施在用车检测与维护( i m ) 制度是控制在用车排放最科学、经济而有效的措施。 本文首先介绍国内外机动车排放污染控制现状，重点对i m 制度进行了详细的介 绍，并对国内外的实施效果进行了分析；其次，在介绍我国现行汽车检测维护制度的基 础上，将我国现行汽车检测维护制度与i m 制度的相关性主要是关系和区别进行了论 述；接下来分析了陕西省道路运输行业节能减排的现状，通过调研陕西省营运车辆的检 测现状，表明陕西省实施i j m 制度的必要性和可行性。最后，借鉴国内外成功实施f m 制度的经验，根据陕西省的现状，制定出适合陕西省的u m 制度实施方案，主要包括： 实施i m 制度的技术规范、检测项目及方法、技术保障体系、质量控制和质量保证体系 以及信息管理体系六个方面的内容。通过在陕西省实施工m 制度，使陕西省道路运输行 业真正有效的做到节能减排，将节能减排的效果发挥至最佳水平。 关键词：在用车，节能减排，检测与维护制度，实施方案，检测项目，检测方法 a b s t r a c t w i t l l r a p i dd e v e l o p m e n t o fa u t o m o b i l e i n d u s t r y , e n e r g ys h o r t a g e a n dm a n y e n v i r o n m e n t a lp r o b l e m sw e r ei n e v i t a b l ea p p e a r e da l t h o u g he c o n o m yw a sp r o m o t e d f o r e x a m p l e ，p o l l u t a n tg e n e r a t e db yv e h i c l ed u r i n gr u n n i n g w a sk n o w na s t o pk i l l e r i no r d e r t oc o n t r o la u t o m o t i v ee m i s s i o n ，t w om e t h o d sh a v eb e e nt a k e nt h r o u g h o u tt h ew o r l d ：o n e w a yi st of o r m u l a t em o r ea n dm o r es t r i n g e n tr e g u l a t i o n sa n ds t a n d a r d sf o r v e h i c l ep o l l u t i o n s ； t h eo t h e rw a yi st od e v e l o pe m i s s i o nc o n t r o ld e v i c e sa n dt or a i s et h el e v e lo fe n g i n e t e c h n o l o g yb ya u t o m o b i l em a n u f a c t u r e r s ，c o p e dw i t ht h ei m p r o v e dq u a l i t yo ff u e l ，s oa st o m e e te m i s s i o ns t a n d a r d si nd i f f e r e n tp e r i o d s t h ee x p e r i e n c eo fd e v e l o p e dc o u n t r i e s i n d i c a t e st h a ti mp r o g r a m ，s h o r tf o ri n s p e c t i o na n dm a i n t e n a n c ep r o g r a m ，i st h em o s t s c i e n t i f i c ，e c o n o m i c a la n d e f f i c i e n tm e a s u r et oc o n t r o le m i s s i o nf r o mi n u s ev e h i c l e t h i sp a p e r , f i r s to fa l l ，i n t r o d u c e dt h es t a t u so fd o m e s t i ca n da b r o a dm o t o r - v e h i c l e e m i s s i o nc o n t r o l ，f o c u s i n go nt h ei ms y s t e mi nd e t a i la n da n a l y z e di t se f f e c t s e c o n d l y , b a s e do nt h ev e h i c l em a i n t e n a n c es p e c i f i c a t i o ni nc h i n a , t h ep a p e rm a i n l yd i s c u s s e dt h e c o r r e l a t i o n sa n dd i f f e r e n c e sb e t w e e ni mp r o g r a ma n dm a i n t e n a n c es p e c i f i c a t i o n f u t h m o r e a n a l y z e dt h er o a dt r a n s p o r ti n d u s t r ya i m i n ga te n e r g ys a v i n ga n de m i s s i o nr e d u c t i o na n d i n s p e c t i o ns t a t u so fc o m m e r c i a lv e h i c l e i ns h a a n x ip r o v i n c e ，t h er e s u l ts h o w st h a tt h e i m p l e m e n t a t i o no fi ms y s t e m i s n e c e s s a r ya n df e a s i b l e f i n a l l y , b a s e d o ns u c c e s s f u l e x p e r i e n c e sa b r o a da n dc o m b i n i n gt h ef a c to fs h a a n x ip r o v i n c e ，t h ea r t i c l ee s t a b l i s h e st h e s c h e m eo fi ms y s t e ma n dd e s i g n sr e l a t i n gt e c h n i c a ld e t a i l sa b o u ti mp r o g r a mf o rs h a a n x i p r o v i n c ew h i c hi n c l u d si m p l e m e n t a t i o no ft h ei m s y s t e m ，t e c h n i c a ls p e c i f i c a t i o n s ， i n s p e c t i o ni t e m sa n dm e t h o d s ，t e c h n i c a ls u p p o r ts y s t e m ，q u a l i t y c o n t r o la n dq u a l i t y a s s u r a n c es y s t e m sa n di n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e me t c i nl o n gr u na f t e ri m p l e m e n t a t i o o fi ms y s t e mi ns h a a n x ip r o v i n c e ，e n e r g yc o n s e r v a t i o na n de m i s s i o nr e d u c t i o ni nr o a d t r a n s p o r ti n d u s t r yc a na c h i e v ea tl a s t k e y w o r d s ：i n - u s ev e h i c l e s ；e m i s s i o nc o n t r o l ；i n s p e c t i o na n d m a i n t e n a n c ep r o g r a m ； i m p l e m e n ts c h e m e ；t e s t i n gp r o j e c t ；d e t e c t i o nm e t h o d s 目录 第一章绪论 1 1 国内外机动车排放污染控制现状一1 1 1 1 汽车排放法规与标准一1 1 1 2 汽车排放控制技术5 1 2 选题背景及意义7 1 2 1 选题背景及意义7 1 2 2 研究内容9 第二章i m 制度分析1 0 2 1i m 制度简介。1 0 2 2 国外现行i m 制度11 2 2 1美国的i m 制度1 l 2 2 2 加拿大的i m 制度l3 2 2 3 日本的i m 制度13 2 2 4 欧洲的i m 制度14 2 3 国内实施i m 制度进展情况14 2 4 实施i m 制度效果分析1 8 2 5 本章小结1 9 第三章我国现行汽车检测维护制度2 0 3 1 现行汽车检测维护制度2 0 3 1 1 二级维护制度介绍2 0 3 1 2 二级维护制度所存在的问题。2 7 3 2 现行营运车辆维护现状2 9 3 3 现行汽车检测维护制度与i m 制度的相关性3 1 3 3 1i m 制度与二级维护制度的关系3 1 3 3 2i m 制度与二级维护制度的区别3 2 3 4 本章小结一3 3 第四章陕西省道路运输行业节能减排的现状3 4 4 1 陕西省环境质量现状及汽车保有量3 4 4 1 1 陕西省环境质量现状。3 4 4 1 2 陕西省汽车保有量现状。3 5 4 2 陕西省营运车技术管理及检测现状3 7 4 2 1 陕西省营运车技术管理现状3 7 4 2 2 陕西省营运车检测制度执行现状。3 9 4 3 陕西省道路运输行业实行i m 制度的可行性分析4 3 4 3 1 营运车检测数据分析。4 3 4 3 2 实行i m 制度的可行性分析4 6 4 4 本章小结4 7 第五章陕西省i m 制度的实施方案。4 8 5 1 实施i m 制度的技术规范4 8 5 2 实施i m 制度的检测项目。5 0 5 3 实施i m 制度的检测方法5 4 5 4 实施i m 制度的技术保障体系即法律制度、管理机构及分工5 8 5 5 实施i m 制度的质量控制和质量保证体系。6 1 5 6 实施i m 制度的信息管理体系6 2 5 7 本章小结6 5 结论及建议6 6 结论。6 6 不足及建议6 7 参考文献。6 8 攻读学位期间发表的学术论文。 致谢7 1 长安人学硕士学位论文 第一章绪论 随着经济和汽车工业的发展，全球汽车产量及保有量都在急剧增加。就我国而言， 至2 0 0 9 年底，汽车保有量已达7 6 1 9 3 1 万辆，与上年相比，增加11 5 2 1 0 万辆，增长 1 7 8 1 。据德国一家汽车市场调研机构( r l p o l km a r k e t i n gs y s t e m s ) 的最新 预测报道说，尽管目前环保已成为全球性热门话题，但在未来7 年内全球汽车保有量仍 将继续增长近2 0 。到2 0 1 5 年，预计全球汽车保有量将从2 0 0 7 年的近9 2 亿辆增至 1 1 2 亿辆左右。 汽车工业的飞速发展，在推动经济增长的同时，也不可避免的带来了一些问题。人 们一方面感受着汽车带给我们的便捷，另一方面对能源的消耗，以及必须承受着汽车从 制造、使用到报废整个生命周期内所带来的诸多环境问题，特别是汽车在使用过程中所 产生的排放污染物，更是被称为头号“汽车公害 。 1 1 国内外机动车排放污染控制现状 针对汽车排放污染物的问题，世界各国都在积极研究对策、措施和方法来控制和减 少机动车的排放污染。自2 0 世纪7 0 年代以来，在机动车排放控制方面主要采取了两种 途径：一是通过制定排放法规，不断严格机动车排放标准；二是各大汽车生产厂商通过 提高发动机技术水平与研制排放控制装置，配合使用品质不断改善的燃油，来满足不同 时期的排放标准。也就是说，一方面完善法规政策，另一方面不断提高技术工艺。即在 制定越来越严格、越来越广泛的排放法规和标准的同时，不断探索应用新的排放控制技 术来满足法规的要求，双管齐下，从而达到控制机动车排放污染的目的。 1 1 1汽车排放法规与标准 为了控制汽车排放污染物，各国先后制定了严格的排放法规。目前具有代表性的是 美国、日本和欧洲的三大汽车排放法规体系。 1 ) 美国汽车排放法规与标准 美国是全世界对汽车排放的控制最严格的国家之一，拥有多种不同的汽车排放法规 和标准，主要可以划分为加州标准和联邦标准两大类。其中以加州制定的标准更为严格， 而且通常要早于联邦国家标准1 2 年。美国法规的测量方法一般较欧洲法规和日本法 规更复杂，其运行工况多为瞬态工况，因此对设备的要求也更高【l 】。 第一章绪论 美国机动车排放法规的发展大致可分为三个阶段【2 】： 第一阶段：2 0 世纪6 0 7 0 年代，排放法规的起步和完善阶段。当时主要是对控 制技术进行改进，采用的控制技术主要是发动机改造，包括燃烧系统的改进和供油系统 的改进。 第二阶段：2 0 世纪8 0 年代 - 9 0 年代初，美国清洁空气法修正案正式实施的阶 段。在该阶段内首次提出了车辆检查维护( 即i m ) 制度，规定空气污染严重的地区要 实行该制度。通过i m 制度的实施，使得这一阶段成为美国节能减排技术发展最快、大 气质量改善效果最为明显的一个阶段。 第三阶段：2 0 世纪9 0 年代中期 - 2 1 世纪初，又称为低排放车阶段。1 9 9 0 年美国 对清洁空气法进行再次修正，进一步强调要改善空气质量，特别是一些臭氧和一氧 化碳浓度较高的大城市。该法案要求继续加严机动车尾气排放标准，对于存在特殊空气 质量问题的州给予自主加严排放标准的权力；确定新配方汽油方案；建立有关清洁代用 燃料和清洁车辆的法规等。 ( 1 ) 新车排放控制法规 美国政府采用国家环保局排放认证和联邦汽车安全型认证，进行车辆排放和安全的 管理。 汽车环保认证程序 美国国家环保局根据清洁空气法、噪声防治法制定了严格的联邦机动车主 管法，对车辆及其相关装备进行认证。生产线上的车辆如果不符合排放法规，主管机 关有权责令制造厂限期修正或采取有效的补救措施。制造厂应向主管机关提交修正方 案，包括对已售出的不符合相关法规的车辆或发动机的召回制度等。 联邦汽车安全型认证程序 为确保车辆符合机动车产品安全法规要求，主管机关可随时进一步核实制造厂的鉴 定试验数据和其他证据资料，检查已在使用中或正在制造、销售过程中的车辆和装备， 进行选择性试验，以及采取其他必要的检查和调查手段等。如断定不符，则要求制造厂 限期修正，并对已售出的车辆实施召回。美国联邦政府制定的汽车排放法规，要求在各 卅i 强制实施。 ( 2 ) 在用车排放控制法规 对在用车的排放控制，美国主要是通过在用车检查和维护制度( i m 制度) 的实施 来进行的。包括对各种车辆的例行定期检测和不定期的道路排放检测，车辆使用者定期 2 长安大学硕士学位论文 的维护和保养等，并对车辆检测和维护也制定出基本检测程序、仪器设备规格、质量评 定方法和技术能力要求等方面的规定。另外，美国的不同城市根据自己污染物排放的具 体情况，还各自制定出适用于自己的在用车排放污染控制辅助措施。 在用车检查和维护制度 在用车检查和维护制度是降低在用机动车排放污染并节约能耗的重要手段。一套真 正适用的在用车检查和维护制度主要包括以下几点技术要素： a 合适的检测程序及必要的检查内容； b 对不合格车辆的强制实施机制； c 加强维护程序管理和机械技能培训： d 检测数据收集和定期的质量考核； e 在对车种和车龄优化的基础上，注重老旧车的检测； 对检测员和修理工进行技能培训； g 进行周期性的评估，以发现和解决问题等。 车辆担保、监督和召回制度 根据美国的排放法规，汽车制造商在规定的耐久行驶里程内必须对汽车的排放质量 负责。若出现故障的次数超过规定的比例，经过严格的测试后被美国环保局认定为缺陷 车，则制造商必须将所生产和销售的该车型全部车辆召回，并采取修理、更换或赔偿的 方式来纠正车辆存在的缺陷，保证经认证的车辆能安全行驶、油耗及污染物排放均合格。 加速淘汰旧车制度 美国的汽车保有量已经饱和，存在着大量的老龄化车辆。这些车辆阻碍着美国节能 减排的步伐。因此，美国通过经济手段加速在用车的报废更新，如通过增加老龄车的年 检费用和检测频率等非强制性手段来加速老龄化车辆的淘汰。 2 )日本汽车排放法规标准 日本作为世界第二大汽车生产国，是较早对汽车排放进行控制的国家之一，也是控 制技术较为先进的国家【2 】。 日本对排放的控制法规刚开始基本上是效仿美国来制定的，前期限制比较松，但很 快，某些限制的严格程度已经赶超了美国。日本汽车排放法规限制有最高值和平均值两 种，每一辆车的排放量不得超过最高值，每一季度测得的各辆车的平均值不得超过排放 法规规定的平均值限制。通过努力，全日本大气中的n o x 等污染物含量正逐年下降。 作为环境大臣咨询机构的中央环境审议会，于2 0 0 5 年4 月提交了“今后降低汽车排放 第一章绪论 的对策方针( 第8 次工作报告) ”，决定从2 0 0 9 年开始对所有类别汽车( 即不分汽、柴 油等燃料类别) 实施相同的排放限值。如果能满足这一严格限值，意味着2 0 1 0 年所有 地区基本达到环境标准1 3 j 。 3 ) 欧盟汽车排放法规标准 欧洲标准是由欧洲经济委员会( e c e ) 的排放法规和欧盟( e u ) 的排放指令共同实 现的。排放法规由e c e 参与国自愿认可，排放指令则是e u 参与国强制实施的。从1 9 9 2 年至2 0 0 5 年分别经历了欧i 、欧i i 、欧i i i 和欧i v 排放标准。2 0 0 6 年1 2 月1 3 日，欧洲议会通 过了欧v 和欧标准。其中欧v 标准主要针对柴油和汽油轿车及轻型商用卡车，而欧 标准单独针对柴油轿车。这两个排放标准的制定大幅度提高了对轿车和客车在颗粒物和 氮氧化物排放量方面的要求。按照欧v 排放标准，柴油轿车的颗粒物排放量将减少8 0 ； 而实行欧标准后，柴油轿车的氮氧化物排放量将比目前减少6 8 。欧v 标准从2 0 0 9 年 9 月起，所有在欧洲销售的柴油车必须加装颗粒物过滤器，现有的柴油车可以在2 0 11 年1 月之前改装完毕。欧标准将于2 0 1 4 年起实行1 2 。 4 ) 我国汽车排放法规标准 我国排放法规标准的制定落后于上述法规体系，机动车污染控制工作始于1 9 7 9 年 中华人民共和国环境保护法( 试行) 颁布以后，1 9 8 4 年4 月1 日起实施g b 3 8 4 2 - 3 8 4 4 8 3 四冲程汽油车怠速排放污染物等排放标准。1 9 8 9 年制定了参照e c e l 5 0 3 和采用e c e l 5 0 4 法规的g b l1 6 4 1 , - - - 11 6 4 2 8 9 轻型汽车污染物排放标准，首次提出 对汽车曲轴箱排放污染物加以限制。1 9 9 4 年5 月起实施g b1 4 7 6 1 1 1 4 7 6 1 7 9 3 共7 项汽车排放标准，对汽油车怠速污染物、柴油车自由加速烟度和全负荷烟度排放限值有 所加严。2 0 0 1 年4 月1 6 日我国在充分吸收欧美的经验后，全面等效采用了欧盟( e u ) 指令、e c e 技术内容和部分前欧共体( e e c ) 法规，在全国实施了相当于欧i 限值的 g b l 8 3 5 2 1 2 0 0 1 轻型汽车污染物排放限值及测量方法( i ) 标准，同时还颁布了相 当于欧i i 排放法规g b l8 3 5 2 2 2 0 0 1 轻型汽车污染物排放限值及测量方法( i i ) ， 并于2 0 0 4 年7 月1 日在全国实施。2 0 0 5 年4 月2 7 日，国家环保总局与国家质监总局 联合颁布了轻型汽车污染物排放限值及测量方法( 中国i i i 、阶段) 等五项机动车 污染物排放新标准。规定国i i i 号、国号( 相当于欧、欧排放技术法规) 排放标准 分别于2 0 0 7 年7 月1 日、2 0 1 0 年7 月1 日起实施。 我国通过实施越来越严格的排放标准，不断缩短与国外汽车污染物排放标准之间的 差距。但即使这样，就n o x 、h c 、c o 及微粒等4 种物质排放限值而言，欧限值是欧 4 长安大学硕士学位论文 i i i 的7 0 、7 0 、7 1 和2 0 。对照我国机动车排气污染物防治技术政策要求，我 国现行的汽车污染物排放标准仍落后欧洲5 - 8 年左右。 1 1 2 汽车排放控制技术 为了满足日益严格的汽车排放法规和标准，汽车排放控制技术的发展也日新月异。 1 ) 汽油发动机排放控制技术【4 l ( 1 ) 冷机时稀薄燃烧 发动机冷机时，催化剂活性较差，不利于降低h c 的排放。因此，主要的任务就是 如何有效地降低h c 排放。在采用的各种方法中，稀薄燃烧技术最为有效。为保证空燃 比( a f ) 的稀薄化，在进气口内设置涡流控制阀，改善发动机进气系统，提高进气效率； 改进发动机燃烧系统，合理组织燃烧室内的气体流动，促进火焰传播，改善着火稳定性， 使发动机在稀混合气下维持稳定燃烧，从而降低h c 的排放量。 ( 2 ) 减少未燃h c 活塞的第一道环岸脊( 指第一道环槽至活塞项之间的区域) 和气缸壁之间，燃烧的火 焰不能达到，此区域内未燃h c 直接从气缸内排出。提高第一道活塞环的位置，即减小 第一道活塞环岸的高度，可以减少活塞环与缸壁间的容积，从而减少未燃h c 的排放。 为减少活塞环槽的磨损，一般情况下，对活塞表面实施氧化铝镀膜处理，但由于在 活塞表面易形成许多细孔，被吸附的h c 在发动机排气行程时会排出机外。为解决这一 矛盾，在对活塞表面实施氧化铝镀膜处理时，只对活塞环槽进行处理，活塞顶面不进行 处理，有利于进一步降低h c 的排放。 ( 3 ) 未燃h c 的吸附净化 以沸泡石等为主要成分，作为h c 吸附剂，在催化剂活化前吸附h c ，是减少未燃 h c 的有效办法。吸附剂最重要的性能是对h c 的吸附率，吸附剂含碳原子越多，吸附 率就会越好。对于h c 吸附层，可以对三元催化层涂覆h c 吸附催化剂，吸附的h c 随 着排气温度的升高而自动脱离，通过表面催化层进行净化。目前，h c 从吸附层脱离起 始温度要比催化层的活性温度低，脱离初期对h c 净化有一定困难，有待于今后通过对 材质改良、结构及温升特性的改进等手段，迸一步提高其净化性能。 ( 4 ) 提高催化剂的早期活性 为促使催化剂的早期活性，有效的方法是提高其升温特性和降低其活性温度。提高 升温特性的主要方法是采用两级排气管和使用“薄壁式催化剂载体。合理选择低温活 性好的贵金属类，同时提高空燃比的稀薄化，是降低催化剂活性温度的有效手段。 5 第一章绪论 ( 5 ) 催化剂的强制加热 应用电加热催化剂( e h c ) 以及利用排气管排放气体燃烧产生的热量，促使催化剂 升温，即排气燃烧器( e g c ) ，能进一步提高催化剂的早期活性。e h c 采用电流预热的 方法，可使金属载体的催化器在发动机起动后的5 1 0 s 内达到催化剂的起燃温度，从 而减少起动后最初几分钟内的有害物的排放。但由于电能主要由蓄电池等供给，系统比 较复杂。e g c 则是在发动机起动后，浓空燃比状态下，将产生的c o 等可燃成分和二 次空气供给的氧气相混合，形成可燃混合气，在排气系统中设置排气燃烧器，通过火花 塞点火装置，点燃混合气。利用燃烧产生的热量提高催化剂的早期活性，同时还能燃烧 净化发动机起动后的未燃h c 成分。通过对采用e g c 和e h c 向催化剂供给热量两种方 式的对比，发现e g c 方式催化转化率更高。 ( 6 ) 废气再循环 所谓废气再循环( e g r ) 是目前用于控制内燃机n o x 排放的有效措施之一。它把一定 数量的废气引入至发动机的进气系统，使发动机混合气中惰性气体的比例增加。这些惰 性气体比热较高，使经再循环废气稀释的混合气的比热增高，致使发动机最高燃烧温度 下降，由于再循环废气对新混合气的稀释，降低了混合气中氧气的浓度，因而废气再循 环抑制了n o x 的生成条件，从而有效抑制了n o x 的生成。这种排气净化技术同样适用 于柴油机。 2 ) 柴油发动机排放控制技术 柴油机的排放污染主要是n o x 和微粒。近年来，除废气再循环技术外，柴油机排 放控制技术的发展主要体现在以下几个方面【5 6 1 。 ( 1 ) 燃烧系统直喷技术 柴油机污染物的排放量主要取决于气缸内的燃烧过程。因此，改进燃烧过程的各个 环节( 如燃油喷射系统、进气系统、进气口形状和燃烧室形状等) 都会改善燃烧过程。燃 油直喷技术的燃烧效率高，比非直喷式系统节油5 1 0 ，但要求发动机吸入较多的空 气。 ( 2 ) 废气涡轮增压与中冷技术 这两项技术必须相配合着使用。废气涡轮增压技术是使发动机轻量化、提高输出功 率的有效措施。经废气涡轮增压后，进气温度提高，滞燃期缩短，混合气适当变稀，使 噪声、c o 和h c 排放以及油耗都有所降低。但是，进气温度上升使n o x 增多，空气密 度因温升而下降，也使进气量未达到期望的水平。于是再结合中冷技术，使进气温度降 6 长安人学硕士学位论文 低，循环进气量更大，n o x 排放下降使功率进一步增加。采用废气涡轮增压与中冷技术 是降低n o x 和微粒、改善柴油机经济性和提高动力性的最佳措施。实践证明：这一技 术可使柴油机体积功率提高2 0 0 ，n o x 降低8 0 ，微粒减少9 0 ，耗油量降低1 6 。 ( 3 ) 均质压燃着火燃烧方式( h o m o g e n e o u s c h a r g ec o m p r e s s i o ni g n i t i o n ，h c c i ) 均质压燃着火燃烧方式是在压缩过程中较早喷射燃油，在较长的着火延迟期中压缩 稀混合气使之着火，其核心是低温和预混合燃烧。目前国内外均在进行此项研究。其目 的是降低对催化器的依赖，甚至去掉催化器，也能达到欧以上排放标准。 ( 4 ) 多气门技术 采用多气门技术的目的是为加大循环充气量，改善其动力性、经济性及排放性能。 柴油机使用四气门( 两进两排) 技术，可增大进气通过的最小截面积，增加循环进气量， 提高柴油机功率和转速；可实现喷油嘴正中布置，保证各喷嘴喷注的形态和混合条件相 同，使喷注分布和混合气形成更加合理；低速时可通过关闭一个进气道来提高缸内漩流 速度，并通过特殊设计，充分利用进气惯性来提高低速进气量。以上各点对减少有害排 放物都是有利的，特别是低速涡流比和进气量的提高，部分解决了传统机型低速性能较 差的缺点。 ( 5 ) 排气后处理技术 目前被认为较实用的排气后处理技术有：氧化催化转化器、微粒捕集器和n o x 还 原催化转化器。其中，微粒捕集器是目前国际上最接近商品化的柴油机微粒后处理技术。 目前应用最多的是美国康宁( c o m i n g ) 公司和日本n g k 公司生产的壁流式蜂窝陶 瓷微粒捕集器。与一般催化剂载体不同的是，这种微粒捕集器的壁面是多孔陶瓷，相邻 的两个通道中，一个通道的出口侧被堵住，而另一通道的进口侧被堵住。这就迫使排气 由入口敞开的通道进人，穿过多孔陶瓷壁面进入相邻的出口敞开通道，而微粒就被过滤 在通道壁面上。这种微粒捕集器对碳烟的过滤率达9 0 以上，可溶性有机成分s o f ( 主 要是高沸点h c ) 也能部分被捕集。 1 2 选题背景及意义 1 2 1 选题背景及意义 中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要提出了“十一五 期间单位国内生产总值能耗降低2 0 左右，主要污染物排放总量减少1 0 的约束性指 标。这是贯彻落实科学发展观，构建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、 7 第一章绪论 环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是提高 人民生活质量，维护中华民族长远利益的必然要求。 2 0 0 7 年9 月6 日至7 日在甘肃兰州召开的全国道路运输工作会议，是我国道路运 输发展史上的一次里程碑式的会议。交通运输部李盛霖部长亲自主持了各省交通厅厅 ( 局) 长参加的节能减排座谈会。李盛霖部长在大会上要求必须“推进道路运输业节能 减排工作”，会上下发的关于促进道路运输业又好又快发展的若干意见( 征求意见稿) 中指出：推行车辆检测维护( i m ) 制度，降低废气排放是提升机动车维修业发展质量 的重要举措，鼓励积极研发适合交通节能的新产品、新工艺、新技术。 为了响应国家关于加强道路运输节能减排的工作，推动陕西道路运输系统开展节能 降耗、减少排放的工作，以缓解能源瓶颈制约，促进经济社会的可持续发展，陕西省交 通运输厅运管局根据省政府关于印发陕西省节能减排综合性工作方案的通知( 陕政 发 2 0 0 7 1 2 8 号) 和交通部关于进一步加强交通行业节能减排工作的意见( 交体法发 2 0 0 7 1 2 4 2 号) 文件精神，结合陕西实际情况制定了关于加强全省道路运输行业节能 减排工作的实施意见，提出在全省交通运输行业推行i m 制度，治理污染物排放超标 车辆，最大限度地降低在用车辆能源消耗，实现陕西省交通运输行业节能减排总体目标。 由汽车磨损理论和可靠性理论可知：汽车技术状况随行驶里程的增加将逐渐变坏。 通过对在用车油耗与排放指标的测试试验，可以发现，当试验车辆都处于相同技术状况 时，油耗和排放都由于技术状况恶化而导致各评价指标升高，这说明油耗与排放都对技 术状况的要求有很好的相关性。汽车发动机燃料供给系、点火系、配气机构和曲柄连杆 机构等技术状况不良，燃料室积碳，供油系密封不良以及曲轴箱通风装置、废气再循环 系统、催化转化装置失效等都将导致汽车动力性下降，使得油耗和排放量都将大幅度增 加。 根据工业发达国家经验，实施i m 制度，是保证汽车处于良好的技术状况，投资最 少、最有效、最根本的途径。使得在技术状况得到保证的同时，既降低了排放量也减小 了油耗。本课题在实验研究在用车辆技术状况对汽车燃油经济性和排放影响的基础上， 就推广应用i m 制度中遇到的一些关键技术，诸如检测项目和方法、质量控制和质量保 障等方面进行深入研究，提出陕西省交通运输行业在用车辆节能减排的i m 制度实施具 体方案。对高油耗和排放超标的车辆通过检查诊断，有针对性地进行维护，使其技术状 况恢复至良好的状态。这对降低在用车辆能耗和减少排放可以取得事半功倍的效果，能 进一步加快实现陕西省交通运输行业节能减排的总体目标，能有利于建设资源节约型、 8 环境 1 2 2 系提 制度 9 第二章i m 制度分析 2 1i m 制度简介 第二章i m 制度分析 i m 合起来就是检测与维护制度，是美国在1 9 8 6 年通过的空气清洁法的基础 上，对汽车排放进行全面控制的一套法规，是对所有在用汽车实施的一种检测与维护制 度，该制度通过立法、标准、科学的质量控制、质量保证体系和管理机制，对在用车定 期进行强制排放检测，发现排放超标车辆或篡改排放控制装置的车辆将责令其车主限期 对其进行修理，使在用车最大限度的发挥自身的排放净化能力，减少排放量、降低能耗。 欧洲及日本的i m 制度，除了对受检测车辆的排放情况进行检测，还要对受检车辆的安 全性能也进行检测。 i m 制度是一套十分严格而完整的制度，主要包括以下七项内容：立法和政策；基 本规范参数；测试程序和有关政策；测试设备；质量控制和保证；维修技术及人员设备 的鉴定；信息、认识和关系。 i m 制度实施初期只是适用于汽油轿车和轻型货车，类型比较单一，后来逐步扩大 至重型货车及摩托车等几乎所有车型上。测试频率一般为一年或两年一次。现在实施的 i m 制度主要分为基本型、加强型和混合型3 大类。 基本型i m 制度的检查包括3 项内容： a 无负荷排放测试( 怠速试验和双怠速) ； b 油箱盖压力检查； c 目测。 加强型i m 制度的检查包括5 项内容： a 有负荷排放测试( 包含i m 2 4 0 、a s m 、v m a s s ) ； b 燃油蒸发系统的吹清气流检测； c 压力检测； d 目测； e 车载诊断系统( o n b o a r dd i a g n o s t i c ) 检查。 混合型就是二者兼有，在同一地区即实行加强型i m 也实行基本i m 。 i m 制度的法规是根据在用车特点和各地具体情况加以选择和补充的专项法规。目 的是指导地方运输部门和环保部门治理在用车的排放。为了降低汽车尾气排放和蒸发排 1 0 长安大学硕上学位论文 放，i m 制度从各种相关工艺的规程中筛选出来一部分作为了基本参数和测试规程。同 时还对随机检测技术程序和方法作了论述，提供了一些选择的方案。在i m 制度标准项 目中要求建立大量的专门检测站与检测网络，并规定检测站应有的功能、设备、体制和 日常运行必须符合i m 制度的要求i r l 。 2 2 国外现行i m 制度 在国外特别是一些发达国家，u m 制度已经实施了相当长的一段时间，是一个非常 成熟的制度。比如美国、加拿大、日本、欧洲等发达国家及地区都在依靠执行严格的i m 制度来控制在用汽车尾气排放污染，并且取得了良好的效果。下面简要介绍一下他们的 实施情况【踟。 2 2 1美国的i m 制度 美国是最早实施i m 制度的国家，大约从上世纪7 0 年代末就开始实施i m 制度。 由于刚开始并没有制定统一的制度，使得各地执行i m 制度的形式和目的不尽不同，导 致在实施效果上具有较大差异。为此，美国环保局在1 9 9 2 年以立法形式正式确立i m 制度为治理轻型在用车排放超标的法规，即1 9 9 2 年1 1 月5 日公布的美国高级i m 制 度检测工艺排放指标限值、质量控制和仪器设备标准( i m 2 4 0 ) ) ) 。 文件中测试程序和相关设备是以文字和公式方式阐述的，对检测设备方面未作明确 规定。标准中提出了i m2 4 0 测试技术，此技术标准工艺包括：在用车测试、附加遥感 装置及加强型车载诊断系统( o b d ) 检测等；辅助规定中有旧车报废制度，建立更多的 检测机构等；法规中供选择的项目有检测方法与形式等，例如检测任务特别繁重的地区， 可采用分散执行u m 制度的检测项目、程序和形式或混合型检测与维护共存形式，还可 以把几个测试点组合起来，形成一个完整的i m2 4 0 检测系统【1 6 ，1 7 1 。文件中还规定在检 测与维护未作规划和授权的地方，有关机构的权限主要是防止排放净化系统损坏，组织 教育公众的活动，增强人们对i m 制度的了解与认识，向车主宣传定期维护的意义，让 车主认识到维护不及时或质量低劣，甚至不进行维护，造成车辆排放净化系统损坏、性 能恶化，将对环境造成极为不利的影响。 美国承担i m 工作机构( 包括检测与维护单位) 的网络类型有两种形式： e 1 分散、独立式网络。 第二章i m 制度分析 所谓分散、独立是指检测与维护单位各自独立，检测单位仅负责对车辆进行定期检 测，不能进行修理。而修理单位只承担对不合格车的诊断修复，不具备对排放结果的检 测权威。 b 综合网络。 综合网络则是指检测与维护机构合二为一，既有权对在用车排放进行权威的检测认 定，也可以对不合格车辆进行即时修复。这种形式对车主来说很方便，但是在实施上必 须配有强力科学的监督措施，否则很容易使该制度流于形式，达不到预期效果。 下面从五方面详细进行介绍。 1 ) 检测方法 目前美国在用车i m 制度中的测试方法共有5 类7 种，最p t 9 , 1 0 】： a 无负载工况法：怠速法、双怠速法； b 稳态加载工况法：a s m 5 0 1 5 、a s m 2 5 2 5 ； c 瞬态加载工况法：i m 2 4 0 、v _ m a s s ； d 遥感检测法：r s d ； e 车载诊断系统：o b d 。 2 ) 质量控制体系 i m