机动车尾气检测及其影响因素研究论文_罗健雄

徐闻汽车运输总站 广东徐闻 524100  

摘要:当前,机动车的尾气排放对环境的污染日益严重,对大气环境及人们的健康构成了严重的威胁,对其尾气检测展开研究具有重要的现实意义。本文对机动车尾气检测展开了研究,分析了影响尾气检测结果的因素,为有关需要提供参考借鉴。

关键词:机动车;尾气;检测

0 引言

随着我国国民经济的快速发展,我国的机动车产业也得到了快速的发展,城市机动车数量日益增加。由此带来的机动车尾气排放问题也日益严重,严重影响到了城市居民的生活和工作环境,并对人们的健康及城市的生态环境构成了严重的威胁。因此,研究机动车尾气检测及其影响因素,进而更有效地对机动车尾气排放污染进行控制具有十分重要的意义。鉴于此,笔者进行了相关介绍。

1 排放检测影响因素

1.1 取样管路的气密性

双怠速法对尾气分析仪的气密性提出了较高的要求,若尾气分析仪的取样管路出现泄漏,将会使HC和CO的检测值偏低,λ检测结果偏高,其中对λ影响最大。取样管路漏气,会使分析仪抽取的空气中氧含量上升,根据λ值的计算公式(式1),氧含量的变化会影响λ值的结果,使λ值超出标准范围(1±0.03),从而导致整个双怠速检测结果不合格。

(1)

在尾气检测中,取样管道的泄漏可由取样软管与取样探头、分析仪、三通阀等连接处密封不好,三通阀未完全闭合,车辆排气系统破损等因素造成;尤其在冬季,更易发生取样软管与各部件连接处漏气问题。针对可能造成取样管路漏气的因素,在检测过程中应加大排查力度,杜绝此类因素对检测结果的影响。

1.2 系统响应时间

根据文献的规定,采用双怠速法测定汽车污染物排放量时,取样探头插入排气管中需维持15s后,才可以开始读取测量结果。

“15s”是保证取样探头抽取的尾气传输至测试传感器并显示终值的系统响应时间。目前,绝大多数检测机构进行稳态工况法检测和双怠速检测采用同一套分析仪,根据文献的规定,分析仪各通道90%终值显示的系统响应时间(T90)HC、CO和CO2为8.0s,O2为15s。因此,为保证检测结果的可靠性,至少需要保证15s的系统响应时间。若操作不规范,系统响应时间不到15s,则读取结果的头几秒显示的O2测量值不全是尾气中的O2含量,而是空气或空气与尾气混合气的O2含量,测量值偏高,导致λ值超标(见表1)。

表1 双怠速λ值不合格过程数据

取样探头插入排气气管时间/s 过量空气系数(λ) O2测量值/% 6 1.24 4.78 7 1.15 3.02 8 1.11 2.29 9 1.09 1.88 10 1.08 1.61 11 1.06 1.39 12 1.06 1.23 13 1.05 1.08 14 1.04 0.95 15 1.04 0.86 16 1.03 0.77 17 1.03 0.70 18 1.03 0.66 19 1.02 0.61 20 1.02 0.56 21 1.02 0.52 22 1.02 0.50 23 1.02 0.46 24 1.02 0.43

当操作不规范致使氧含量终值显示所需的真实系统响应时间超过15s时,仍按照15s的系统响应时间来操作,也会造成测量结果的不准确。造成氧含量终值显示所需的系统响应时间延长的因素主要有:

(1)取样管过长。根据文献的规定,双怠速的取样管长度应为4~6m,而不少检测站取样管长达10m甚至更长,抽气传输路程过长,而使氧含量终值显示所需的系统响应时间延长;同时取样软管过长还可造成尾气在取样软管中的吸附,影响排放测值的准确性。

(2)预热不充分或检测间隔时间长造成的系统响应时间延长。尤其在冬天气温较低时,分析仪内的橡胶抽气泵易发硬,在预热不充分或检测间隔时间长的条件下,抽气泵难以最大行程工作,使抽力不足,吸力减弱,气体传送速度下降,传输时间延长,进而使系统响应时间延长。

1.3 测试软件程序设置

对检测标准理解偏差导致测试软件的程序设置不合理也会对测试结果产生影响。如发动机从怠速状态加速至70%额定转速,运转30s后降至高怠速状态,维持15s后取值,“15s”是取样探头吸气到分析仪测试传感器显示终值所需的响应时间,有的检测软件程序将该15s设计成无抽气指令或反吹指令,直至读取高怠速状态污染物30s测量平均值时才开始抽气;也有程序把抽气时间由15s设置成5s或者直接跳过该阶段,直接读取测量值。

以上设置,使得汽车尾气检测所需的系统响应时间未达标准,测定结果HC和CO浓度偏低,λ偏高,进而出现大量的λ不合格现象。

1.4 高怠速转速设置

三元催化转化器是目前广泛采用的能同时降低汽油车HC、CO、NOx排放的净化装置。而要使HC、CO、NOx的净化效率达到最佳状态,混合气的浓度应控制在一定的范围内。

汽车生产企业根据相关规定及产品开发过程中的技术参数优化,均设置了判定λ的转速(即高怠速转速)控制窗口。为提高车辆的高速性能,发动机额定转速已大幅提高,轻型车的高怠速转速已从(2500±100)r/min提高至3000~3500r/min,甚至更高。文献中规定轻型车的高怠速转速为(2500±100)r/min或制造厂规定的转速。然而检测机构在进行双怠速排放检测时,由于查不到被检车辆的高怠速转速信息,仍以(2500±100)r/min控制转速,往往使得设置的转速与汽车实际的高怠速转速不符。

由于车辆抗无线电干扰的要求,大多数车型点火分缸线已屏蔽,分析仪原来配置的感应点火脉冲式转速计已无法检测发动机转速;而点烟器式转速计的转速测量值离散度太大,无法精确读数;国产振动式转速计的稳定性欠佳;进口振动式转速计价格昂贵;许多车辆不带车载自动诊断系统(OBD)或OBD功能未打开,无法从OBD接口获取转速信号。因此,在进行双怠速排放检测时引车员是通过观察车载转速表的数值来控制车速,误差很大。

在无法准确获取车辆高怠速转速的情况下,绝大多数设备供应商在控制软件的设置上未设置转速误差监控的锁止功能,而且在文献的附件AA中也未将转速列入AA.4的判定表中,这就导致转速误差难以监控。若测试转速偏高,则CO、HC、λ测量值易于合格。

1.5 车辆特征

应用稀薄燃烧技术的汽油车空燃比可达25:1以上,而一般汽油车理论空燃比为14.7:1,相此类汽车发动机吸入的空气本就过量,因而不再适用1±0.03的λ值标准进行判定。

根据文献的规定,此类车应依据制造厂规定的λ范围进行测试结果的判定。然而,由于大部分检测站尚未建立此类车型的λ值数据库,也难以在车辆的使用说明书上查询到相关信息,使得实际检测过程仍以1±0.03的λ范围判断汽车检测结果是否合理,从而导致部分车辆即使车况很好,燃烧也没有问题,仍会检测为λ不合格。

为杜绝因λ值参考范围选取不合理而造成的检测结果误判为不合格现象的发生,相关管理部门应尽快建立健全非正常λ值数据库,以使检测判定结果更合理。

根据标准规定,独立工作的双排气管(图1),排放检测时应插入双取样探头。但部分车辆,如宝马X6,虽为独立双排气管,但两个排气管的排气状态受发动机运转状态控制,只有在前进状态,转速高于3000r/min时,双排气管才排气工作,否则只一个排气管工作。所以高怠速和怠速下排气管插双探头检测就类似于取样管漏气状态,测试结果氧含量异常高,λ值远大于1±0.03。在该种状态下,双怠速检测取样探头只能插入左边工作中的排气管进行取样。

图1 独立双排气管示意

2 结语

综上所述,机动车尾气的排放对城市生态环境及人们的日常生活和工作造成了严重的影响,研究其尾气检测影响因素具有十分重要的意义。而取样管路的气密性、系统响应时间、测试软件程序设置、高怠速转速设置及车辆特征都会对机动车尾气的检测结果造成影响。因此,在机动车尾气检测中,必须要认真分析影响检测结果的因素,并针对这些因素,采取有效的措施提高检测结果的合理性和准确性。

参考文献:

[1]苏铁,刘刚.关于机动车尾气检测技术分析[J].科技创新与应用.2014(23)

[2]刘旭辉,朱湘萍.浅析在用机动车尾气排放检测方法[J].山西电子技术.2014(04)

论文作者:罗健雄

论文发表刊物:《基层建设》2016年20期

论文发表时间:2016/12/12

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