（车辆工程专业论文）在用汽车尾气检测简易工况法实施技术研究.pdf

大连理工大学专业学位硕士学位论文 摘要 目前，汽车尾气排放检测方法有许多种，其中美国研发的稳态加速模拟 ( a s m ) 简易工况法是一种比较先进的在用汽车尾气排放检测手段。如何结合我 校实际有效推广运用这一方法，是需要深入研究的课题。本文在分析汽车排放危害的 基础上，论述了国内外在用汽车尾气排放简易工况法检测技术研究的现状及美国等发达 国家汽车排放控制法规与测试规程，综合描述了新车型式认证、生产一致性检验和在用 汽车尾气排放检测方法的区别，阐述了在用汽车采用的怠速法、双怠速法、稳态加速模 拟简易工况法、瞬态加载简易工况法、遥感检测法、车载诊断系统等排放检测技术的应 用及特点。 本文结合烟台港务局技术检测中心的检测经验和鲁东大学实验室汽车检测线的建 设实践，研究了汽车尾气排放简易工况法的技术要求和技术参数；建立了汽车尾气排放 简易工况法检测系统，并通过理论研究和实验室测试相结合的方法，对双怠速法与稳态 加速模拟简易工况法进铅：了分析比较，以烟台为例进行了投资效益分析，论证了中小 城市汽车尾气排放检测实施稳态加速模拟简易工况法的必要性和可行性， 并根据国外实施简易工况法检测和i m ( 检查维护) 制度的先进经验，提出了在我 国实施简易工况法和推行i m 制度的配套措施和应注意的问题，以推动地方政府加 快采用这一先进检测技术，更好地控制汽车尾气排放污染。 关键词：在用汽车；排放污染；简易工况法；检测 杨占鹏：在用汽车尾气检测简易工况法实施技术研究 t h es t u d yo na p p l y i n gt e c h n o l o g yo fs i m p l i f i e dm o d ef o r t e s t i n gi n u s ec a re x h a u s t a b s t r a c t t h e r ea l em a n ym e t h o d st h a ti su s e dt ot e s tt h ea u t o m o b i l e se m i s s i o nn o w t h es t a t i c a c c e l e r a t i o ns i m u l a t i o ns i m 【p l i f i e dm o d ed e v e l o p e db yu s a i saa d v a n c e dm e t h o dt ot e s tt h e e x h a u s te m i s s i o no ft h ea u t o m o b i l e si nu s e h o wt oa p p l i e dt h i sm e t h o da c c o r d i n gt oa c t u a l e s t a t ei no u rc o u n t r yi sat h e s i sn e c e s s a r yt os t u d ym o r e t h i sp a p e re x p o u n d st h ep r e s e n t s i t u a t i o no fr e s e a r c h i n gt h a ti n v o l v e dt h es i m p l i f i e dm o d et ot e s tt h ee x h a u s te m i s s i o no ft h e a n t o m o b i l e si nu s e a n dt h el a w sa n dr e g u l a t i o no nt h ea u t o m o b i l e se x h a u s tc o n t r 0 1i nt h e u n i t e ds t a t e s e u r o p ea n dj a p a n i ti sa l s oc o m p r e h e n s i v e l yd e s c r i b et h ed i f i e r e n c eb e t w e e n t h el e g a l i z i n gf o rt y p eo fn e wa u t o m o b i l e sa n dt h ec h e c k i n gf o rp r o d u c t i o ni d e n t i c a la n dt h e t e s t i n gm e t h o d so ft h ee x h a u s te m i s s i o no ft h ea u t o m o b i l e si nu s e 1 1 1 ca p p l y i n ga n di t s c h a r a e t e r i s t i co ft h em e t h o d si se l a b o r a t e dt h a ti su s e di nt e s t i n gt h ee x h a u s te m i s s i o no ft h e a u t o m o b i l e si nu s es u c ha si d i et e s t i n gm o d e ，d o u b l ei d i et e s t i n gm o d e ，s t a t i ca c c e l e r a t i o n s i m u l a t i o ns i m p l i f i e dt e s t i n gm o d e ，i n s t a n t a n e o u sl o a d i n gs i m p l i f i e dt e s t i n gm o d e ，r e m o t e t e s t i n gm o d ea n do n - b o a r dd i a g n o s t i cs y s t e m r n l i sp a p e rh a v es t u d i e dt h es e l e c t i n ga n dl a yo u t i n g t e c h n o l o g yr e q u i r ea n dt e c h n o l o g y p a r a m e t e ro ft h ee q u i p m e n tb yl i n k e dw i t ht h et e s te x p e r i e n c e sg a i n e di nt h ea u t o m o b i l e t e s t i n gc e n t e ro f y a n t a ip o r tb u r e a ua n dt h ec o n s t r u c t i o np r a c t i c eo ft h ea u t o m o b i l et e s t i n g l i n ei nl u d o n gu n i v e r s i t y i ta l s oc o n d u c t e dt h ea n a l y s e sa n dc o m p a r i n g b e t w e e nd o u b l e i d i et e s t i n gm o d ea n ds t a t i ca c c e l e r a t i o ns i m u l a t i o ns i m p l i f i e dt e s t i n gm o d eb yc o m b i n e dt h e t h e o r ys t u d ya n dt h el a b o r a t o r yt e s t i n g t h ei n v e s t m e n tb e n e f i ta n a l y s i si sa l s oc o m p l e t e d b a s e do ny a n t a is i t u a t i o n t h ep a p e rh a v et e s t i f i e dt h e e s s e n t i a l i t ya n df e a s i b i l i t yo f c a r r y i n go u ts i m p l i f i e dt e s t i n gm o d eu n d e rt h es t a t i ca c c e l e r a t i o ns i m u l a t i o ni ns m a l la n d m i d d i e s i z e dc i t i e s i tb r i n gf o r w a r dt h ec o r r e l a t i v em e a s u r ea n dt h em a t t e rt h a tm u s tb e c o n s i d e r e dw h e ni m p l e m e n tt h es i m p l i f i e dt e s t i n gm o d e t h i st h e s i sw i l la l s op r o m o t et h e l o c a lg o v e r n m e n tt oa p p l yt h em e t h o ds oa st oh a v eab e t t e rc o n t r 0 1o ft h ea u t o m o b i l ee x h a u s t e m i s s i o na n dt or e d u c et h ea i rp o l l u t i o n k e yw o r d s ：a u t o m o b i l ei nu s e ；e m i 鲻i o np o l l u t i o n ；s i m p l i f i e dm o d e ；t e s t 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学- 位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：兰兰墨! ! 垒日期：竺哟幽! ! 大连理工大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作者签名：五! 苎! 塑垦 导师签名： 型年l 月2 二日 人连理上人学专业学位硕士学位论文 1绪论 1 1 汽车尾气的危害 随着我国改革开放事业的深入发展和作为我国国民经济支柱产业的 汽车工业的崛起以及人们生活水平的不断提高，汽车越来越多地进入百姓 的中间。据有关资料报道，2 0 0 4 年我国民用汽车保有量己达到2 7 0 0 万辆。 预计2 0 1 0 年将达到5 5 0 0 万辆。汽车的发展在给人民经济活动和日常生活 提供方便的同时，也带来了严重的环境污染。1 9 9 5 年全国机动车排放c 0 总量达到2 2 0 0 万吨：n o 。排放总量超过1 4 0 万吨，而且大部分集中在城市 区域。与国外城市相比，9 0 年代东京拥有机动车约4 0 0 万辆，而c o 和n o 排放基本稳定在1 0 万吨和5 万吨左右。1 9 9 5 年北京的汽车保有量仅为1 0 0 万辆，而c o 和n o ，的排放量却分别超过了1 0 0 万吨和10 万吨，远远高于 东京。近1 0 年我国生产的汽车的排放污染虽有所改善，但与发达国家 相比差距仍然很大。随着城市建设速度加快，高楼林立，更加不利于空气 的扩散，使汽车排放加大了空气污染程度，并逐步成为城市大气的主要污 染源之一。1 9 9 8 年世界卫生组织列出的“世界十大污染严重城市”中，我 国就占了7 个。与国外相比，这些城市的汽车保有量不大，但城市中c o 、 hc 和n 0 。对大气污染的分摊率却达到了发达国家水平。 汽车排放的污染物对人体健康和生态环境造成了很大的影响，特别是 儿童、老人、孕妇以及心脏病和肺病患者，更容易受到伤害。另外，空气 污染还会损害生态环境，污染河流湖泊，危及野生动植物的生存。目前， 对汽车排放污染物的控制主要是设法减少c o 、hc 和n o 。，它们是造成大 气污染的主要原因，也是汽车尾气中对人体构成危害的主要物质。 1 1 1c o 的危害 c o 是燃料不完全燃烧的产物，在汽车排出的尾气中是浓度最大的有害 气体。现代城市空气污染中8 0 左右的c o 来自于汽车排放“。 c o 是无色、无味的窒息性易燃有毒气体。它与血红素的亲和力比氧气 与血红素的亲和力要大2 l0 多倍，而血红素担负着向人体器官和组织输送 氧气的重任。因此，c 0 侵入体内便会很快与血液中的血红素相结合而成为 羧基血红素( c a r b o x y h e m 0 9 1 0 b ir l ，简写为c o h b ) ，使血液的输氧能力降低 杨占鹏：在用汽车尾气检测简易_ 【_ = 况法实施技术研究 而引起缺氧。这对心脏病和呼吸系统疾病患者特别有害。即使健康的人吸 入一定量的c 0 后会也会产生中毒，出现反应迟钝、恶心、头晕、疲劳等症 状，严重时会使人窒息死亡“。不同浓度的c o 对人体健康的影响见表1 1 。 表1 1 不同含量的c o 对人体健康的影响 t a b 1 1t h ei n f e c t i o no fc of o rf l e s h ，h e nt h ec o n t e n ti sd i f f e r e n t c o 含量( 体积对人体健康的影响c o 含量( 体积分对人体健康的影响 分数) p p m数) p p m 5 1 0 对呼吸道患者有影响。 2 5 02 h 接触，血液中c o h b 3 0人在其中8 h ，血液中c o h b 大于4 0 ，会出现较强烈 大于5 ，视力及神经机能出头痛。 现障碍。 5 0 02 h 接触，会出现剧烈心 4 0人在其中8 h ，血液中c o h b 痛、眼花、虚脱。 大于1 0 ，会出现气喘。 3 0 0 0人在其中3 0 m in 即可能 1 2 01 h 接触，会反映迟钝，感到死亡。 头痛、恶心。 1 1 2 h c 的危害 排放汽车的碳氢化合物来自三种排放源。对一般汽油发动机来说，约 6 0 的碳氢化合物来自内燃机废气排放，2 0 一2 5 来自曲轴箱的泄漏，其余 的15 一2 0 来自燃料系统的蒸发“。 碳氢化合物( 也称烃类) 包括未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂 解产物和部分氧化物，汽车排放的碳氢化合物包含2 0 0 多种有机成分，如 苯、醛、烯和多环芳香族碳氢化合物等。这些物质在人体内具有长期积累 效应。饱和烃危害不大，不饱和烃危害性很大。其中，甲烷气体无毒性。 当甲醛、丙烯醛等醛类气体浓度超过l 1 0 “时，就会对眼、呼吸道和皮肤 有强烈的刺激作用，浓度超过2 5 1 0 “时，就会引起头晕、恶心、红血球 减少、贫血，超过1 0 0 0 个25 x 1 0 “时会急性中毒“1 。苯是无色气体，但有 特殊气味。应当引起注意的是带多环的多芳香烃，如苯丙芘及硝基烯等多 环芳烃类物质，是强烈致癌物质。烃类成分还是引起光化学烟雾的主要物 质。此外，h c 化台物与n o 。在强烈太阳光紫外线照射作用下会进一步产生 一种复杂的光化学反应，形成毒性很大的光化学烟雾。1 9 5 2 年12 月伦敦 2 大连理工大学专业学位硕士学位论文 发生的光化学烟雾，4 天中死亡人数较常年同期约多4 0 0 0 人，4 5 岁以上的 死亡最多，约为平时的3 倍；1 岁以下的约为平时的2 倍。事件发生的一周 中，因支气管炎、冠心病、肺结核和心脏衰弱者死亡分别为事件前一周同 类死亡人数的9 3 倍、2 4 倍、5 5 倍和2 8 倍。 1 1 3n 0 x 的危害 氮氧化物是燃烧过程中形成的多种化合物，如n o 、n o 。、n 。0 。、n 。0 ；等， 总称n o 。汽车排放的尾气中主要是n o ，约占9 5 ；其次是n 0 2 ，约占5 。 n 0 是无色无味气体，只有轻度刺激性，毒性不大。但高浓度时会造成中枢 神经系统轻度障碍，n o 可以被氧化成n o ：。n 0 ：是一种棕红色强烈刺激性的 有毒气体，其含量为o 1 1 0 “时即可嗅到，1 l o 4 1 0 - 6 就感到恶臭 “1 ，它对人体健康毒害较大。n 0 ：吸入人体后，和血液中的血红素蛋白( h b ) 结合，使血液输氧能力下降，对心、肝、肾都会有影响，还会使植物枯黄。 但n o ：较易扩散，遇水易溶解。氮氧化物的传播距离也很远，可以在较大范 围内引起多种环境和健康问题。氮氧化物与空气中的水分和其他物质反应 生成酸，形成酸雨、酸雾、酸雪或干的酸性颗粒物，腐蚀汽车、建筑物和 历史文物等。酸雨还会使河流、湖泊酸化，不适宜鱼类生存。氮氧化物与 空气中的水分、氨以及其他化合物反应，生成含硝酸的细微颗粒物，影响 呼吸和呼吸系统，损害肺组织。这些细微颗粒物可以进入肺脏深部，引起 或者恶化肺气肿和支气管炎等呼吸系统疾病，还可以使心脏病患者病情加 重。在天气炎热和阳光充足的条件下，氮氧化物与挥发性有机物发生反应， 在近地面形成臭氧( 光化学烟雾) 。臭氧刺激眼睛，吸入浓度极低的臭氧 就会引起急性呼吸系统疾病、加重哮喘病、引起肺组织发炎、损害人体免 疫系统，使人易于患呼吸系统疾病，包括支气管炎和肺炎。如果空气中含 有低浓度的臭氧，健康的成年人在其中工作或锻炼几个小时，其肺功能在 短时间内将会降低15 到2 0 。臭氧可以灼伤肺细胞，灼伤的肺细胞几天 之内就会脱落，就像晒伤后脱皮一样 1 。应当指出的是，有利于生成臭氧 的夏季，正是儿童喜欢在户外玩耍的时候，容易受到臭氧的损害。硝酸盐 微粒和二氧化氮可以阻碍光线的传播，降低市区的能见度，影响城市景观 并带来交通问题。 杨占鹏：在用汽车尾气检测简易工况法实施技术研究 1 2 在用汽车尾气检测的意义 新车生产型式认证和生产一致性检验中对排放尾气的检测手段和控制 比较严格、规范，因此，新出厂汽车的排放达标率较高。但是，由于我国 近几年汽车保有量增长迅猛，用户分散，对在用汽车的定期检查和维护工 作不够严格和规范，因此，在用汽车技术状况变坏导致的排放污染比较严 重。即使在发达的欧美国家，研究和统计数字也表明，在用汽车中大约1 0 1 5 属于高排放车，这些汽车的排放占汽车污染物总排放的5 0 6 0 。由此 可以推算我国在用汽车中高排放车的排放污染占汽车污染总排放的比例会 更高。因此，控制汽车尾气排放给大气带来的污染，改善人类赖以生存 的质量，是摆在我们面前的一项非常迫切的任务。在治理汽车排放的措施 中，除了制定严格可行的汽车排放法规，推动汽车生产企业开发和应用先 进的汽车排放控制技术，降低出厂新车的污染物排放以外，科学准确地对 在用汽车尾气进行检测，适时地对汽车进行良好维护，是减少汽车排放的 重要手段。美国等发达国家推行的i m ( i n s p e c t i o n m a i n t e n ar l c e ) ( 检 查维护) 制度是世界公认的控制在用汽车排放污染的有效方法，它强制要 求在用汽车定期进行排放检测，对不合格的车辆在指定的维修网点进行有 针对性的维修，达标后方可继续使用。 1 3 国内外汽车尾气检测现状 汽车尾气检测分为新车的型式认证及生产一致性检验和在用汽车排放 检测。新车的型式认证及生产一致性检验通常采用工况法，而在用汽车的 排放检测通常采用简易工况法。 1 3 1 型式认证和生产一致性检验 目前世界上在新车型式认证和生产一致性检验中通常采用工况法检查 车辆尾气排放是否符合标准。工况法是在底盘测功机上或试验室发动机台 架上模拟汽车若干个常用行使j i 二况( 怠速、加速、等速、减速等工况) 和 排放污染较严重的工况，将它们组合在一起，按规定的测试循环运转，采 用废气分析仪按c v s ( 定容) 取样方法测量其污染物排放，以期全面地评 价车辆排放水平”“。试验结果用单位行驶里程的排放质量( g k m ) 表示。 ( 1 ) 新车型式认证：型式认证制度是政府主管部门依据技术法规，对 汽车产品实施强制性认证，对符合技术法规的产品进行确认和批准，而不 大连理t 大学专业学位硕士学位论文 符合技术法规的汽车产品不得生产、销售和进口，从而实现政府对车辆制 造、进口、销售的基本管理。其核心在于保证机动车的安全性能、排放性 能及能源利用符合有关法律和技术法规的要求。其优点是能保证汽车产品 批量生产前就直接改善设计方案，从而达到前端治理的最优效果。汽车新 产品的型式认证通常分为安全型式认证和排放型式认证。 在美、日、欧等国和地区的汽车型式认证中，都要求进行排放性能耐 久性试验，求出该车型的劣化系数( d f ) ，而所有新车的检测数据都要用 劣化系数进行修正，修正值才能用来判断是否符合法规或标准的要求。 对汽车排放的耐久性提出要求，实际上是要求汽车在规定的使用寿命期 内，其排放量始终符合排放法规的要求，因此，对控制在用汽车的尾气污 染排放起到了保证作用。 美国对新车的型式认证要求制造厂以书面形式向政府主管机关提出申 请，并附上检验报告、车辆有关说明书、技术参数、试验规程以及有关数 据和资料，并提交车辆或发动机运行5 0 0 0 0 m i l e 或1 5 0 0 h 的耐久性试验排 气检测结果。主管机关审查申请资料后，选择试验样车或样机，按照环保 局( e p a ) 法规要求进行试验。如果试验结果符合要求，则认为该车型或 发动机通过认证，并给予官方公布。通过认证的车辆或发动机制造厂应随 时接受主管机关任何形式的检查，以及按简化的认证规程( 如a s m 、i m 2 4 0 等用于在用汽车的简易工况检测法) 进行复查。如果发现生产线上的车辆 不符合排放法规要求，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”“。 ( 2 ) 生产一致性检验：汽车产品获得型式认证后，还必须进行生产一 致性检验( 装配线检验) 。主管机关对装配线上汽车产品进行抽样检查， 以便发现未达到相应标准的生产车辆，迫使企业采用措施确保汽车产品与 已通过认证的车型相一致。美国对产品车的一致性检验由主管部门进行或 在其监督下进行。通过生产一致性检验，能够监督装配线上的产品车辆的 质量，确保产品车辆满足排放标准。生产一致性检验的内容包括以下三项 内容： 检查每辆产品车所装排放控制系统的功能： 杨占鹏：在用汽车尾气检测简易工况法实施技术研究 怠速试验，即测定每辆产品车在怠速下的排放量，其限值是通过从 产品车中抽样，实测它们的排放量而确定的。这样可以检查出怠速排放量 过高的汽车。 装配线试验终了时，还要按全套工况法定容取样( c v s ) 试验规程 抽查2 的产品。抽样的样车每种污染物的平均排放量必须低于规定的限 值。 我国目前对汽车新产品主要采用“目录”式管理，只有通过产品鉴定、 登上目录的车型才准予生产、销售和注册上牌照，行业主管部门主要通过 对新产品的鉴定和质量统检等对汽车产品进行控制。尚未开展真正意义上 的汽车型式认证和生产一致性检验工作， 1 3 2 在用汽车尾气检测 由于在用汽车使用条件和使用时间不同，技术状况变化各异，用户成 分复杂，因此其排放控制难度大。随着汽车保有量的不断增加，对在用汽 车排放污染的控制越来越成为各国政府控制汽车排放污染的重点。目前， 发达国家主要通过在用汽车i m ( 检查和维护) 制度的实施，来控制在用 汽车的排放污染。实施i m 制度就是通过立法、标准的制定和科学的质量 控制、质量保证体系及管理机制，对在用汽车定期进行强制排放检测， 发现排放超标车和篡改排放控制装置车辆，责令其限期进行修理或改正， 使在用汽车最大限度地发挥自身的排放净化能力。i m 制度包括对各种车 辆的例行年检( 也有以半年、二年为周期的) ，不定期的道路排放检测以 及车辆使用者定期维护和保养等，并对车辆检测机构和维修行业制订出基 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。 各个国家的不同城市还根据各自的具体情况，制订出不同的在用汽车排放 污染控制辅助措施。具体的i m 制度方案因国家、城市情况的不同而不同， 但所有的实践都证明，完善的i m 制度是在用汽车排放控制的稳定、长期 有效的措施，它基本不增加用户的额外负担，不改变原车配置，只是通过 定期维护保养维持原车的技术水平，不仅降低排放污染，还有利于车辆的 燃油经济性、动力性和安全性，相比于技术改造措施，比较受用户的欢迎。 因此，实施i m 制度是削减在用汽车排放污染最经济有效的手段”1 。 美国是联邦制国家，各州均有立法权。各州根据自己的环境质量状况， 制订各自的i m 制度。在t m 计划中明确规定，根据不同车型、出厂年限 大连理工大学专业学位硕士学位论文 及用途采用不同的检测方法和标准，对每次检测中排放较高的车辆指定地 点进行重点检测，同时对检测的车辆建立档案。美国对在用汽车采用的检 测方法由怠速、双怠速测试向模拟车辆行驶的简易工况测试过渡，特殊地 区、特殊车辆必须进行全工况法测试”一。测试频率一般为一年或二年一 次。1 9 8 1 年以前，采用单怠速法测试，1 9 8 1 年后对于安装了催化转化器 的汽车实施双怠速检测。新的i m 制度要求在美国3 8 个州的l7 7 个地区 实施，分为基本型i m 和加强型i m 制度。基本型i m 制度的检查包括三 项内容：无负荷排放测试( 怠速和双怠速) 、油箱盖压力检查和目测；加 强型i m 制度的检查包括五项内容：有负荷排放测试、燃油蒸发系统的吹 清气流检测和压力检测、目测以及对1 9 9 6 年以后年型车的车载诊断系统 ( o b d ) 检查。i m 制度1 9 9 4 年覆盖3 0 的在用车辆，1 9 9 6 年为1 0 0 有关 车辆 1 。 欧洲近年来才开始实施对在用汽车的排放控制。欧洲共同体国家对在 用汽车的管理办法是在新车型检测认证的同时检测怠速排放值，或由法规 给出相应默认值，标注在该车型按法规授予的型式认证证书上。在道路边 对在用汽车进行排放抽检则按此值衡量，一般由交通警察来执行。目前， 欧洲正在为制订新的i m 制度进行前期研究工作，计划用二年半时间，选 取3 0 0 - 4 0 0 个试验组，对国际上现有的各种简易试验规程( 单怠速、双怠 速、稳态加载、瞬变加载等) 进行比较，现在已经完成了最终研究报告， 正在逐步试行和推广。 我国目前对在用汽车排放污染控制给予了较高的重视，基本上形成了 环境保护部门、公安交通部门、汽车维修主管部门和商检部门分别对车辆 年检、维修和进口车辆的排放污染进行管理的混合体系。 对于在用汽车排放的检测，国家环保总局、科学技术部、国家机械工 业局在“机动车排放污染防治技术政策”中明确规定：“在用汽车排放检 测方法及要求应该与新车排放标准相对应，除目前采用的怠速法或自由加 速法控制外，对安装了闭环控制和三元催化净化系统，达到更加严格排放 标准的车辆，应采用双怠速法控制，并逐步以简易工况法( 如a s m 加速模 拟工况) 代替”。国家质量技术监督局于2 0 0 0 年颁布了g b l 8 2 8 52 0 0 0 在用汽车排气污染物限值及测试方法标准，今年又颁布了 ( j 1 3 18 2 852 0 0 5 点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法( 双怠 杨占鹏：在用汽车尾气检测简易工况法实施技术研究 速法及简易工况法) ，其中都对a s m 检测技术提出了具体要求。但我国 除几个大城市外，目前仍然采用怠速法和双怠速法检测汽车尾气。北京市 于2 0 0 0 年3 月1 日开始实行d b l l 1 2 22 0 0 3 汽油车稳态加载污染物排放 r1 标准，使用b a s m 测试规程进行汽车排放检测。上海、广州等大城市 也正在推广使用稳态加载a s m 简易工况检测法。国家环保总局于2 0 0 4 年6 月确定辽宁省、山东省和深圳市作为在用汽车i m 技术规范实旌示范省 ( 市) 。近期国家环保局还将出台轻型汽车瞬态短工况法排气污染物排 放限值及测量方法，对瞬态工况法进行明确规定。 1 4 本课题主要研究内容和研究方法 1 4 1 研究内容和要解决的问题 在用汽车i m 制度是目前我国正在试点推广的汽车检测维护制度。国 外实践证明，i m 制度是控制在用汽车排放污染的有效措施。它几乎不增 加用户的额外负担，不改变原车的配置，只是通过定期检查和维护保养维 持原车的技术状况，保持排放控制系统的正常工作，并有利于车辆的燃油 经济性、动力性和安全性。简易工况法是发达国家在实施i m 制度中比较 成熟的检测方法。但如何结合我国中等城市现状，更好地推广应用简易工 况法是需要深入研究的重要课题。根据调查，烟台港务局技术检测中心采 用a s m 法检测汽车尾气已一年多，取得了一些检测经验。因此，有必要在 该检测中心实践的基础上，结合我校拟新建立的汽车检测线进行在用汽车 尾气检测简易工况法实施技术研究。本课题将在查阅资料和相关理论准备 的基础上，研究国内外在用汽车尾气主要检测方法的优缺点和适用性，提 出我国中等城市采用a s m 简易工况法检测汽车尾气排放的必要性和可行 性，并着重对简易工况法中的a s m 检测设备系统的建立、安装调试，技术 参数和技术要求以及检测手段进行研究，利用所建立的设备仪器系统进行 在用汽车尾气排放的实验室测试，取得测试结果并进行分析，论证中等城 市实施简易工况法的具体方案。选题与实际相结合，具有较高的实用价值。 本课题研究的主要内容是： 1 汽车排放污染物的危害 2 国内外在用汽车尾气检测现状 3 a s m 法检测设备系统的建立和技术要求 大连理丁大学专业学位硕士学位论文 4 测试规程和测试结果分析 ， 5 实施简易工况法的配套措施 通过本课题研究，一是确定测试设备系统建立的方法和测试规程，二 是根据a s m 和怠速双怠速法的测试结果和投资分析，论证中等城市实施 简易工况法的可行性，为地方政府推广i m 制度提供参考。 1 4 2 研究方法和有关措施 本课题结合烟台港务局汽车技术中一t l , 的检测实践和鲁东大学实验室 汽车检测线的安装调试进行。第一步收集国内外有关学术论文和国家有关 标准：第二步进行理论分析和研究；第三步组织安装检测设备并进行有关 技术研究；第四步选取部分在用汽车进行实验室检测：第五步进行结果处 理和有关论证；第六步比较分析得出结论。整个研究由烟台港务局技术检 测中心、鲁东大学汽车实验室和现代化网上图书资料库作保证。 杨占鹏：在剧汽车尾气检测简易工况法实施技术研究 2 汽车排放控制法规和测试规程概述 目前世界上的排放法规主要有三大体系，即美国、欧洲和日本体系， 其他各国基本是在参照美国和欧洲法规的基础上制定本国的排放法规。本 章主要介绍这三大体系的工况法排放法规及其所规定汽车排放标准限值 和测试规范。 2 1 美国体系 2 1 1 美国汽车排放标准 汽车排放控制最早起源于美国的加州地区，1 9 6 0 年，美国加利福尼亚 州颁布了世界上第一部汽车排放法规。1 9 6 3 年美国政府制定了大气清洁 法，以后又进行了多次修订和补充，逐步严格和强化，从1 9 9 0 年， 美国大幅度修改大气清洁法，要求到2 0 0 3 年以后，对c o 、hc 和n o 。 的限制应比1 9 9 3 年的基准分别降低5 0 、2 5 和2 0 ，19 9 6 年，美国对汽 油轿车尾气排放控制的限值与未控制的1 9 7 0 年以前车型相比，单车c o 、h c 和n o 。排放量分别降低了9 6 、9 8 和9 4 。由此可见法规的强化程度。 美国的汽车排放法规和标准主要分为加利福尼亚和美联邦两大类，一 般以加州制定的标准最为严格，而且往往要早于联邦标准卜2 年，直到现 在，加州汽车排放标准仍然是世界上最严格的汽车排放标准。 美国联邦1 9 9 2 年后，总质量小于17 2 0 k g 的轻型车辆，耐久运行5 0 ， 0 0 0m i l e 内必须达到的排放限值标准见表2 1 。其降低h c 的措旌是逐年 提高达标车辆的生产比例”。 美国加州1 9 9 2 年后，总质量小于1 7 2 0 k g 的轻型汽、柴油车，耐久运 行5 0 ，0 0 0 m i le 、l0 ，0 0 0 m i l e 内应达到的排放控制标准见表2 2 。加州 1 9 9 4 年起实施严格的低排放标准( l e v ) ，分三个阶段进行，即过度低排放 车( t l e v ) 、低排放车( l e v ) 、超低排放车( u l e v ) ，最终达到零排放车( z e v ) 。 初步要求到1 9 9 8 年z e v 应占汽车生产量的2 ，2 0 0 1 年占到5 ，2 0 0 3 年 占到1 0 ”。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 表2 1 美国联邦1 9 9 2 年后轻型汽车排放控制标准 ( g m i l e ) t a b 2 1t h es t a n d a r df o rl i g h t - d u t yv e h i c l ee m i s s i o nc o n t r o l o fa m e r i c af e d e r a t i o ns i n c e1 9 9 2 年型 c 0 n 0 xh c p m 生产达标率( ) 总h cn m h c 1 9 9 23 41 0 0 4 10 2 01 0 0 1 9 9 33 40 40 4 13 2 01 0 0 d 2 5 d ，0 8o 美国联邦1 9 9 4 3 40 40 4 ld 2 06 0 ( g m i le )0 2 5 0 8 04 0 1 9 9 53 40 40 4 10 2 02 0 d 2 50 8 0b o 1 9 9 63 40 4 0 2 50 8 01 0 0 2 0 0 31 70 2口1 2 50 0 8 注：指非甲烷碳氢化合物( n m h c ) 表2 2 t a b 2 1t h e 美国加州1 9 9 2 年后轻型车排放控制标准 s t a n d a r df o rl i g h t d u t yv e h i c l ee m i s s i o nc o n t r o l o fc a l i f o r n i as l a c e1 9 9 2 车辆类 5 0 ，0 0 0i l l i le1 0 ，0 0 0 1 1le 别 v m o gh c h o：0n ox n m o gh c h o：0n ox 1 9 9 2 03 9 。 7 o0 4 04 1 19 9 30 2 53 40 4 0 3 1 。 421 o l e v0 1 2 50 0 1 53 40 40 1 5 60 0 1 84 20 6 1 9 9 4 l e v0 0 7 5o 0 1 53 40 20 0 9 0口0 1 8420 3 1 9 9 8 u l e v o 0 4 0 0 0 0 81 7 0 20 0 5 500 1 1210 3 1 9 9 8 z e v00000d00 注：指非甲烷碳氢化合物( n i h c ) 指总碳氢( + l l q c ) 。 杨，鹏：在用汽车尾气检测简易t 况法实施技术研究 2 1 2 美国汽车排放测试规程 世界上最早的汽车排放试验规范是由美国加利福尼亚州于1 9 6 6 年制 订的，称之为加利福尼亚标准测试规范，用测功器模拟汽车在道路上的实 际运行工况进行排放分析试验。1 9 6 8 年被美国联邦政府采纳作为联邦排放 测试规范。该规范于1 9 7 2 年被美国联邦测试规程f t p ( f e d e r a lt e s t p r o c e d u r e ) 一7 2 所代替。f t p 一7 2 是根据美国洛杉矶市早上上班的公共汽车 的实际运行工况确定的。1 9 7 5 年f t p 一7 2 工况测试被扩充成f t p 一7 5 测试规 r 1 程，并一直使用到现在。 美国轻型汽车排放试验规程执行f t p 一7 5 规范l a 一4 g h ，它是在f t p 一7 2 规范l a 一4 g 冷起动行驶循环工况( 图2 1 a ) 基础上增加一个热起动行驶工 况，如图2 1 b 所示。f t p 一7 5 是完全按照美国环保局( e a p ) 的行驶工况时 间表连续运行的，每一次循环持续2 4 7 5 s ，包括冷态过渡工况( o - 5 0 5 s ) 、 稳定阶段( 5 0 6 13 7 2 s ) 和热态过渡工况( 1 9 7 2 2 4 7 7 s ) 三个阶段。其中 稳定阶段后，在1 3 7 2 1 9 7 2 s 之间为1 0 m i n 的热浸阶段。该工况的平均行 驶速度为3 1 4 m i l e h 。将三个试验阶段的排放物和环境空气分别按c v s 一3 取样到三套袋中，进行分析并乘以不同阶段的加权系数，其和为测试结果。 加权系数分别为：冷态过渡工况阶段0 4 3 、稳定阶段1 0 、热态过渡工况 r01 阶段0 5 7 。各种成分的排放率为 y ，。= 0 4 3y 。+ 0 5 7 yh 。+ y 。 y 一废气某成分的排放率( g m i l e ) ： y 一冷起动后最初5 0 5 s 的排放率( g m i l e ) ： y 。一热起动后5 0 5 s 的排放率( g m 订e ) ： y ；一稳定阶段5 0 6 - 1 3 7 2 s 的排放率( g m i l e ) 2 2 欧洲体系 2 2 1 欧洲汽车排放标准 早在19 6 9 年，欧洲的瑞典、西德等国家就开始实施汽车排放控制法规， 1 9 7 0 年开始，欧洲开始实行统一的工况实验法，但最初各围的限值不一样， 19 7 4 年才出现了欧洲的综合法规，即联合欧洲经济委员会的 ( e c e e c o n o m i cc o m m is s i0 nf o re u f o p e ) e c er 15 ，以后每3 4 年修订 大连理工大学专业学位硕士学位论文 b 图2 1 美国轻型汽车排放试验规范循环图 a ) f t p 一7 2 l a 一4 g 冷起动1 = 况b ) f t p 一7 5 l a 一4 g h 冷、热起动工况 f i g 2 1t h et e s t i n gr o l ec i r c l ef o rli g h t - d u t yv e h i c l ee l l l i s s i o i lo f a m e r i c a a )f t p 一7 2 l a 一4 gc 0 1 d s t a r tc o n d i t i o nb ) f t p 一7 5 l a 一4 g h c 0 1 d - w a r m s t a r t c 0 n d i t jo n 加严一次，直到1 9 8 4 年修订为e c er 1 5 0 4 。1 9 8 9 年新制订了e c er 8 3 - 0 0 法规，但没有真正实施。1 9 9 1 年修订为e c er 8 3 0 1 ，该法规等同于欧洲 经济共同体9 1 4 4 1 e e c 指令，从1 9 9 2 年7 月开始在欧共体成员国内强行 实施。欧共体于1 9 9 3 年1 0 月起执行e e c m v e g l 新法规，同时改用 e c e + e u d c ( 郊外高速工况) 工况；1 9 9 6 年执行m v e g 一2 法规，将h c + n o 。限 值降低约1 2 ，达到0 5 9 k m ，2 0 0 0 年执行m v e g 一3 法规，将c o 再减少约 1 3 ，h c + n o 。再减少约2 3 ，相当于美国加州低污染车l e v 的排放限值。 同时，t v e g 一3 法规测试时，规定发动机起动后立即采样( 2 号法规是起动 r 后4 0 s 后采样) ，相当于加严对c o 、h c 的限制。2 0 0 5 年执行m v e g 一4 法规。具体限值见表2 3 。列于总质量小于3 5 0 0 k g 轻型货车( 或乘员数大 于6 人，但总质量小于3 5 0 0 k g 的乘用车) ，按车辆基准质量分为三组给 定限值，弛表2 4 。 一0ly辫# ，叫畸耐，蚺，叶p i二苎糟 杨占鹏：在用汽车尾气检测简易工况法实施技术研究 表2 3 欧洲联盟1 9 9 2 年后轻型汽油车排放限值( g m i l e ) t a b 2 3t h el i m i t sf o rl i g h t d u t yg a s o l i n ev e h i c l ee m i s s i o no f e u r o p eu n i o ns i n c e1 9 9 2 昧准 生效日期| c o c + n o x哼准j 生效日期f o cf o x 欧洲1 1 9 9 3 1 0 7 2 9 7陋洲3 | 2 0 0 0 1 0 1 50 2b 1 5 i 欧洲2 1 9 9 6 1 0 2 5陋洲41 2 0 0 5 1 o 0 1 | 0